Clasificación y características de tipos de fundición

“Clasificación y características de tipos de fundición”

Las fundiciones son aleaciones hierro-carbono donde el contenido de carbono varía entre 2,14% y 6,67% (aunque estos porcentajes no son completamente rígidos). Comúnmente las más usadas están entre los valores de 2,5% y 4,5%, ya que las de mayor contenido de carbono carecen de valor práctico en la industria. Además de hierro y carbono, lleva otros elementos de aleación como silicio, manganeso, fósforo, azufre y oxígeno.

Seguirán el diagrama de equilibrio estable (Fe-C)(o su porción Fe-Fe3C) o meta estable dependiendo de distintos factores, principalmente de si se produce o no la grafitización.

Obtienen su forma definitiva por colada, permitiendo la fabricación con relativa facilidad de piezas de grandes dimensiones y pequeñas complicadas. Son más baratas que los aceros y de fabricación más sencilla por emplearse instalaciones menos costosas y realizarse la fusión a temperaturas más bajas (además son fáciles de mecanizar). Actualmente, se fabrican fundiciones con excelentes propiedades mecánicas, haciéndole la competencia a los aceros tradicionales.

Se dividen en dos tipos:

Fundiciones grises:

• Presentan el carbono en forma de grafito laminar.

• Suelen estar aleados con silicio (elemento muy grafitizante).

• Una lenta velocidad de enfriamiento favorece la formación de una fundición gris ya que la lentitud en las reacciones favorece que se formen los constituyentes más estables: la cementitase transforma en ferrita y grafito (grafitización). Son fácilmente mecanizables ya que el grafito favorece la salida de la viruta.

Fundiciones blancas:

• El carbono aparece en forma de cementita.

• La cantidad de silicio es mínima.

• Las velocidades rápidas de enfriamiento favorece la formación de la cementita.

• Tienen una alta resistencia mecánica y dureza, pero también gran fragilidad (propiedades debidas a la cementita), por lo que son difíciles de mecanizar.

“Principales variables del control de procesos”

El objeto de todo proceso industrial será la obtención de un producto final, de unas características determinadas de forma que cumpla con las especificaciones y niveles de calidad exigidos por el mercado, cada día más restrictivos. Esta constancia en las propiedades del producto sólo será posible gracias a un control exhaustivo de las condiciones de operación, ya que tanto la alimentación al proceso como las condiciones del entorno son variables en el tiempo. La misión del sistema de control de proceso será corregir las desviaciones surgidas en las variables de proceso respecto de unos valores determinados, que se consideran óptimos para conseguir las propiedades requeridas en el producto producido.

El sistema de control nos permitirá una operación del proceso más fiable y sencilla, al encargarse de obtener unas condiciones de operación estables, y corregir toda desviación que se pudiera producir en ellas respecto a los valores de ajuste.

Las principales características que se deben buscar en un sistema de control serán:

1. Mantener el sistema estable, independiente de perturbaciones y desajustes.

2. Conseguir las condiciones de operación objetivo de forma rápida y continua.

3. Trabajar correctamente bajo un amplio abanico de condiciones operativas.

4. Manejar las restricciones de equipo y proceso de forma precisa.

“Proceso de Formado en caliente, sus variables, características y clasificación””

Una de las propiedades más importantes de los metales es su maleabilidad, este término, indica la propiedad de un metal para ser deformado mecánicamente por encima de su límite elástico, sin deformarse y sin incremento considerable en la resistencia a la deformación.

La materia prima (para los procesos de formado) es el acero en lingote, este, con su estructura cristalina típica gruesa y dendrítica, no es útil para las aplicaciones en las que se requiera resistencia mecánica. Las partes fabricadas directamente del acero en lingote pueden estrellarse al recibir fuerzas de trabajo y cargas de impacto. Los granos dendríticos que contiene un lingote vaciado deben recristalizarse para dar al acero la resistencia necesaria esto se logra mediante procesos de trabajo en caliente como forjado o laminación. Los factores que influyen en el tamaño de grano que se obtiene con la deformación en caliente son:

*Temperatura final del proceso.

*Velocidad de enfriamiento.

*Tamaño inicial del grano.

*Cantidad de la deformación.

Como el metal se encuentra a alta temperatura, los cristales reformados comienzan a crecer nuevamente, pero estos no son tan grandes e irregulares como antes. AI avanzar el trabajo en caliente y enfriarse el metal, cada deformación genera cristales mas pequeños, uniformes y hasta cierto grado aplanados, lo cual da al metal una condición a la que se llama anisotropía u orientación de grano o fibra, es decir, el metal es mas dúctil y deformable en la dirección de un eje que en la del otro.

Esta condición (anisotropía) nos ayuda a explicar las siguientes ventajas del trabajo en caliente.

No aumenta la dureza o ductilidad del metal ya que los granos distorsionados deformados durante el proceso, pronto cambian a nuevos granos sin deformación.

*El metal se hace más tenaz pues los cristales formados son más pequeños y por lo tanto más numerosos, además porque se disminuye el espacio entre cristales y se segregan las impurezas.

*Se requiere menor fuerza y por lo tanto menor tiempo, ya que el material es más maleable.

*Facilidad para empujar el metal a formas extremas cuando esta caliente, sin roturas ni desgastes pues los cristales son más plegables y se forman continuamente.

*Ayuda a perfeccionar la estructura granular.

*Se eliminan zonas de baja resistencia.

*Se eliminan los poros en forma considerable debido a las altas presiones de trabajo.

*Baja costos de dados.

*EI material tiene buena soldabilidad y maquinabilidad, dado que el contenido de carbono es menor al 0.25%.

Algunas de las desventajas que presenta el trabajo en caliente son:

*Se tiene una rápida oxidación o formación de escamas en la superficie con el siguiente mal acabado superficial.

*No se pueden mantener tolerancias estrechas.

*Se requieren herramientas resistentes al calor que son relativamente costosas.

Laminación

Aún calientes, los lingotes se colocan en hornos de gas llamados hornos de foso, allí permanecen hasta alcanzar una temperatura de trabajo uniforme de alrededor de 1200 ºC, una vez alcanzada esta temperatura los lingotes se llevan al tren de laminación en donde primero son laminados en formas intermedias como lupias, tochos o planchas. Una lupia tiene una sección transversal con un tamaño mínimo de 150 x 150 mm. Un tocho es más pequeño que una lupia y puede tener cualquier sección desde 40 mm. hasta el tamaño de una lupia. Las planchas pueden laminarse ya sea de un lingote o de una lupia, tienen un área de sección transversal rectangular con un mínimo de 250 mm. y un espesor mínimo de 40 mm. El ancho siempre es 3 o mas veces el espesor y puede ser de cuando mucho 1500 mm. Placas, plancha para tubos, y flejes se laminan a partir de planchas.

La mayor deformación toma lugar en el espesor aunque hay algún incremento en el ancho. La uniformidad de la temperatura es importante en todas las operaciones de laminado, puesto que controla el flujo del metal y la plasticidad. (Ver Figura 1) Un efecto del trabajo en caliente con la operación de laminado, es el refinamiento del grano causado por la recristalización.

Forja

Es un método de manufactura de piezas metálicas, que consisten en la deformación plástica de un metal, ocasionada por esfuerzos impuestos sobre él, ya sea por impacto o por presión. En el proceso, el metal fluye en la dirección de menor resistencia, así que generalmente ocurrirá un alargamiento lateral al menos que se le contenga. El grupo de metales más importantes lo constituyen el acero y sus aleaciones, ciertos materiales no ferrosos, como el aluminio y sus aleaciones.

Existen dos clases de forja, en matriz abierta y en matriz cerrada.

En la forja en matriz abierta, el metal no esta completamente contenido en el dado, el forjado con martinete es un ejemplo característico de este método. La pieza es formada debido a rápidos y sucesivos golpes del martillo. Utilizada en la producción de piezas pesadas con tolerancias grandes y en lotes pequeños y medianos.

La forja en matriz cerrada se utiliza mucho para alta producción. En el proceso, el metal es formado prensándose entre un por de dados. El dado superior se fija generalmente al ariete de una prensa de forja o a un martillo, mientras que el inferior queda sujeto al yunque. Juntos constituyen la matriz cerrada. El método permite obtener piezas de gran complejidad y exactitud, así como un buen acabado. Utilizada en la producción de piezas de peso reducido, de precisión y en lotes de 1000 a 10000 unidades.

“Proceso de Formado en frio, sus variables, características y clasificación””

Cuando un metal es rolado, extruido o estirado a una temperatura debajo de la recristalización el metal es trabajado en frío. La mayoría de los metales se trabajan en frío a temperatura ambiente aunque la reacción de formado en ellos causa una elevación de la temperatura. El trabajo en caliente realizado sobre el metal en estampado plástico, refina

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