Fundición. Creación de molde

Fundición

La fundición es un proceso de fabricación de objetos o productos, y este consiste en fundir el metal u otro tipo de material fundible el cual se vacía en un molde, después del vaciado el material el material fluye por los canales o cavidades del molde, luego se enfría y se solidifica adaptándose al molde al cual fue vaciado. El término fundición también se aplica al objeto que se fabrica por medio de este proceso. Es posible fundir una amplia variedad de productos y producir formas de una sola pieza, incluyendo las que tienen cavidades internas, como por ejemplo los bloques de motor.

Creación de molde

El molde contiene una cavidad cuya configuración geométrica determina la forma de la pieza fundida. El tamaño y forma reales de la cavidad deben sobredimensionarse un poco para permitir la contracción de metal que ocurre durante la solidificación y enfriamiento.

1. Moldes desechables, este tipo de molde se suelen producir con yeso, cerámica, arena y materiales parecidos, por lo general se mezclan con agentes de unión para así mejorar las propiedades de el. Estos materiales son refractarios, es decir, que son capaces de soportar altas temperaturas de los materiales fundidos. Ya una vez solidificado el material en el molde, se procede a romper el molde para retirar el producto.
2. Moldes permanentes, estos se fabrican con metales que puedan mantener su resistencia a altas temperaturas. Este tipo de molde se utiliza en repetidas ocasiones, para esto tiene que ser diseñado de manera tal, que las fundiciones puedan retirarse con facilidad y también que sea posible la utilización de este en otra oportunidad. Al ser fabricado de metales, la fundición que se esta solidificando se enfría a una mayor velocidad, porque son mejores conductores de calor que los no metálicos.
3. Moldes compósitos, en este tipo de molde se utilizan dos o mas materiales como la arena, grafito y metales. Gracias a esto pueden combinar las distintas ventajas de los moldes anteriores. Este tiene una parte permanente y otra desechable. Los compósitos se utilizan para mejorar la resistencia del molde, controlar las velocidades de enfriamiento y agilizar la economía de los procesos de fundición. (Kalpakjian, pag 286)

Fusión del material

El metal debe calentarse a una temperatura algo más elevada que su punto de fusión y luego verterse a la cavidad del molde para que se solidifique. Hornos de fusión. Los hornos de fusión que más se utilizan en los talleres de fundi- ción son los hornos de arco eléctrico, de inducción, de crisol y cubilotes.

Vertido

A continuación de la fusión del material, el cual ya esta listo para ser vertido en el molde. Pero introducir el material fundido en el molde, incluyendo el flujo a través de los pasos del sistema y hacia la cavidad, es un proceso muy complejo en la fundición. Para que este proceso pueda resultar exitoso se necesita que el metal pueda fluir por cada rincón del molde antes que se solidifique el material. Los factores que afectan este procedimiento son: la temperatura a la que se vierte el metal, la velocidad de vertido y la turbulencia. Si estos factores son controlados se podrá realizar con éxito este proceso. Además, hay que asegurar el escape de los gases que emana el vertido y la prevención de defectos en este. (Groover, pag 200)

Solidificación

Luego que se vierte el material en el molde, este material fundido se enfría y se solidifica. La solidificación involucra la transformación del material fundido para llevarlo de nuevo a su estado solido, para poder lograr la pieza final. Este proceso se compone de dos etapas: la nucleación y crecimiento. Es importante controlar estas dos etapas. Los factores que son importantes para este proceso son en función del tipo de material como por ejemplo si es un metal puro o un metal aleado. Además las propiedades térmicas y el tipo de molde en el que se emplea el proceso de fundición.

La solidificación involucra la transformación del metal derretido de nuevo al estado sólido. El proceso de solidificación difiere en función de si el metal es un elemento puro o una aleación. Metales puros Un metal puro se solidifica a una temperatura constante igual a su punto de adhesión, el cual es el mismo punto de fusión. Mayoría de aleaciones La mayor parte de aleaciones se solidifican en un rango de temperaturas en vez de a una temperatura única. El rango exacto depende del sistema de aleación y la composición particular.

Después de que se vierte al molde, el metal derretido se enfría y solidifica. En esta sección se estudia el mecanismo físico de la solidificación que ocurre durante la fundición. Los temas asociados con ella incluyen el tiempo que necesita un metal para solidificarse, las contracciones, la solidificación direccional y el diseño de la mazarota.

Muchas de las características de las piezas fundidas se determinan durante la solidificación.

La solidificación es un proceso en dos etapas: nucleación y crecimiento, y es importante controlar ambas etapas.

La nucleación ocurre cuando se forman partículas estables de sólido desde dentro del líquido fundido. Cada evento de nucleación produce un cristal o grano en el molde final.

El crecimiento ocurre cuando el calor de fusión se extrae del material líquido. La dirección, la velocidad y el tipo de crecimiento se pueden controlar por la forma en que se elimina este calor.

 el metal está listo para verterlo. La introducción del metal derretido en el molde, que incluye el flujo a través del sistema de paso y hacia la cavidad, es una etapa crítica del proceso de fundición. Para que esta etapa tenga éxito, el metal debe fluir hacia todas las regiones del molde antes de solidificarse. Los factores que afectan la operación de vertido incluyen los siguientes: temperatura a la que se vierte, velocidad de vertido y turbulencia. (Groover, pag 200)

1.  Moldes permanentes, que se fabrican con metales que mantienen su resistencia a temperaturas elevadas. Como su nombre indica, se utilizan en repetidas ocasiones y se diseñan de manera que las fundiciones puedan retirarse con facilidad y sea po- sible utilizar el molde en la siguiente fundición. Los moldes metálicos son mejores conductores de calor que los moldes desechables no metálicos (ver tabla 3.1); por consiguiente, la fundición que se está solidificando experimenta una mayor ve- locidad de enfriamiento, lo que a su vez afecta la microestructura y el tamaño de grano de la misma.
2. Moldes compósitos, que se producen con dos o más materiales (como arena, grafi- to y metales) y combinan las ventajas de cada uno. Estos moldes tienen una parte permanente y otra desechable, y se utilizan en diversos procesos de fundición para mejorar la resistencia del molde, controlar las velocidades de enfriamiento y opti- mizar la economía global de los procesos de fundición.  (kalpakjian, pag 286)
3. Moldes desechables, que suelen producirse con arena, yeso, cerámica y materiales si- milares, y que por lo general se mezclan con diversos aglutinantes (agentes de unión) para mejorar sus propiedades. Un molde típico de arena consta de 90% de arena, 7% de arcilla y 3% de agua. Como se señaló en el capítulo 8, estos materiales son re- fractarios (esto es, capaces de soportar las altas temperaturas de los metales fundi- dos). Una vez que la fundición solidifica, se rompe el molde para retirarla.

Es posible fundir una amplia variedad de productos y producir formas de una sola pieza, incluyendo las que tienen cavidades internas, como por ejemplo los bloques de motor.

Kalpakjian Manufactura Ingenieria y Tecnologia.pdf. pag 259

Ventajas:

-La fundición puede producir formas complejas con cavidades internas o secciones huecas.

-Se pueden producir partes grandes de una sola pieza.

-La fundición puede utilizar materiales cuyo proceso por otros medios es difícil o no económico.

-El proceso de fundición es competitivo frente a otros procesos de manufactura.

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