Fundición

Fundición

Proceso de fabricación

M.C. Laura Martínez Hernández

José Carlos Romero Alemán

Lunes, 4 de Noviembre de 2013

Fundición

Proceso de producción de piezas metálicas a través del vertido de metal fundido sobre un molde hueco, por lo general hecho de arena. El principio de fundición es simple: se funde el metal, se vacía en un molde y se deja enfriar, existen todavía muchos factores y variables que se deben considerar para lograr una operación exitosa de fundición. La fundición es un antiguo arte que todavía se emplea en la actualidad, aunque ha sido sustituido en cierta medida por otros métodos como el fundido a presión (método para producir piezas fundidas de metal no ferroso, en el que el metal fundido se inyecta a presión en un molde o troquel de acero), la forja (proceso de deformación en el cual se comprime el material de trabajo entre dos dados usando impacto o presión para formar la parte), la extrusión (es un proceso de formado por compresión en el cual el metal de trabajo es forzado a fluir a través de la abertura de un dado para darle forma a su sección transversal), el mecanizado y el laminado (es un proceso de deformación en el cual el espesor del material de trabajo se reduce mediante fuerzas de compresión ejercidas por dos rodillos opuestos).

Según el metal fundido, las fundiciones se clasifican así:

a) Fundiciones de Hierro

Hierro Gris.- Hierro con alto contenido de carbón

Hierro Blanco.- Hierro con medio contenido de carbón.

Hierro Dúctil.- Hierro con grafito esferoidal.

Aleaciones de hierro gris.- Hierro más elementos aleados.

Hierro Maleable.- Hierro blanco recocido con grafito en forma nodular.

b) Fundiciones de Acero

Acero al carbón.- Aleaciones con cantidades bajas de carbón.

Aceros aleados.- Aceros con algunos elementos de aleación especiales.

c) Fundición de metales no ferrosos

Bronce y Latón.- Aleaciones con metal base el cobre más otros elementos de aleación.

Aluminio y aleaciones.- Aleaciones con metal base el aluminio más otros elementos de aleación.

Magnesio y aleaciones.- Aleaciones con metal base el magnesio más otros elementos de aleación.

De acuerdo al método empleado, las fundiciones se clasifican así:

a) Fundición a la arena

b) Fundición en molde permanente

c) Fundición a Presión (Die – casting)

d) Fundición por revestimiento (Investment – casting)

e) Proceso de molde lleno (Full – mold process)

f) Fundición centrífuga

Las fundiciones tienen innumerables usos y sus ventajas más importantes son:

- Son más fáciles de maquinar que los aceros.

- Se pueden fabricar piezas de diferente tamaño y complejidad.

- En su fabricación no se necesitan equipos ni hornos muy costosos.

- Absorben las vibraciones mecánicas y actúan como autolubricantes.

- Son resistentes al choque térmico, a la corrosión y de buena resistencia al desgaste.

Las propiedades de las funciones son las siguientes.

Aspecto

La superficie exterior en la fundición es de color gris oscuro, mientras que la fractura es oscura (fundición negra) o gris (fundición gris) o atruchada (puntos claros sobre fondo oscuro, o viceversa) o clara (fundición blanca); al aire libre, la superficie externa se cubre de herrumbe (óxido hidratado de hierro) de color rojo pardo que penetra lentamente en el interior.

Peso específico

El peso específico varía con la composición y por consiguiente con el aspecto de la fundición; se puede admitir, por término medio:

Fundición gris = 7 a 7.2

Fundición atruchada = 7.3 a 7.4

Fundición blanca = 7.4 a 7.6

Temperatura de fusión

Varía con la composición y el aspecto de la fundición. En promedio es:

Fundición negra gris 1200° C

Fundición blanca 1100° C

Fluidez

Es la propiedad del metal líquido de correr y de llenar bien los moldes: en igualdad de temperatura, la fundición fosforosa es más fluida que la fundición con poco fósforo.

Contracción

Como se ha visto, el metal, al solidificarse, sufre una contracción: en la fundición blenca la contracción es casi igual a la del acero (16 a 18 por 1000). En las fundiciones grises, en las cuales en el momento de la solidificación se segregan las laminillas de grafito ( de peso específico - 2 ) con aumento de volumen de la masa, la contracción final resulta menor ( 10 por 1000); la contracción varia también según los obstáculos mayores o menores que encuentra la colada en el molde.

Resistencia a la tracción

La fundición gris tiene una carga de rotura a la tracción que, de cerca de 15 Kg/mm2, llega a los 30, 40 y 45 Kg/ mm2. Las fundiciones aleadas y las esferidales sobrepasan este límite llegando a cargas que se pueden comparar a las de los aceros de calidad (70 y hasta 80 Kg/ mm2.) en las fundiciones maleables las cargas de rotura son de por lo menos 32 Kg/ mm2, generalmente en torno a 40 Kg/ mm2.

La resistencia a la comprensión es mayor, y para las fundiciones grises normales resulta cerca de tres veces la de la tracción: por eso, como vemos, es aconsejable someter las piezas de fundición a esfuerzos de compresión, más bien que a los de tracción.

Resistencia a la flexión

Puesto que en la flexión las fibras del elemento quedan tensas en la parte convexa, y comprimidas en la cóncava, la resistencia a la flexión varía según la orientación de la sección.

Resistencia al choque

El choque y la resistencia son solicitaciones dinámicas, y en su confrontación la fundición se comporta de un modo particular. Las fundiciones grises, resisten no muy bien los choque y son frágiles porque no sufren deformaciones plásticas. Las fundiciones maleables, por el contrario, y las de grafito nodular (fundiciones dúctiles) resisten bien; no obstante, si los choques están contenidos en el límite de seguridad; las fundiciones grises tienen un óptimo comportamiento, por su propiedad característica de amortiguar las vibraciones, por esto (además de por razones económicas) se ha llegado a sustituir los cigüeñales de acero tratado para compresores y para motores de combustión interna, por árboles colados con fundición gris, obteniéndose un funcionamiento más regular más suave y menos ruidoso.

Dureza

La dureza de la función es relativamente elevada. La fundición gris tiene una dureza de 140 a 250 Brinell, se puede mecanizar fácilmente, porque la viruta se desprende mejor y por la presencia de grafito liberado, que lubrica el paso de la viruta sobre el corte de la herramienta, la Viruta es siempre escamosa, excepto en las fundiciones maleables y en las de grafito nodular. Las fundiciones blancas tienen una dureza superior a 350 a 400 Brinell. Hasta cerca de 550 Brinell se pueden mecanizar con herramientas de carburo; más allá, requieren la muela de esmeril.

Resistencia química.

La fundición tiene una discreta resistencia química, es decir, a los ácidos, a los álcalis, a las oxidaciones y al fuego. Por esto se hacen elementos para máquinas e instalaciones químicas y elementos para máquinas e instalaciones térmicas (parrillas, por ejemplo, calderas, etc.).

Otras propiedades

La fundición no es dúctil, no es maleable (en el verdadero sentido de la palabra); se puede soldar al latón; en la soldadura oxiacetilénica y en la eléctrica de arco, el metal de aporte (acero o fundición) adquiere una elevada dureza y sólo con alguna dificultad puede ser trabajado. La fundición puede recibir baños galvánicos (ser niquelada, por ejemplo), ser galvanizada en caliente, estañada y esmaltada al fuego (piezas de uso doméstico y para la industria química).

Los puntos más importantes y las complicaciones que se deben considerar son los siguientes:

 Encogimiento (debido a contracción del metal derretido, contracción del metal semi-sólido o a la contracción del sólido a medida que se adapta a la temperatura ambiente)

 Porosidad (Debido al encogimiento o por la salida de gases generados en el proceso)

 Cavidades

 Discontinuidades (grietas o desgarramientos)

 Predicción del tiempo de solidificación (básicamente es la habilidad para remover el calor)

 Geometría del molde (Riser)

 Proceso de solidificación

 Flujo del fluido

 Transferencia del calor

 Influencia del material del molde

Colado al alto vacío

Es un sistema de fusión que consiste en la colocación de un tallo sobre un crisol sellado, al inyectar presión al centro del crisol la única salida del metal fundido será el tallo por lo que se genera el flujo del metal por el tallo hasta que se llena la matriz y se forma la pieza. Con este procedimiento se pueden fabricar piezas de hasta 30 Kg. y es rentable para grandes cantidades de piezas sin grande requerimientos de calidad.

En talleres y fundiciones de producción pequeña, los moldes se alinean en el piso conforme se van haciendo y el metal es tomado por dos operarios por medio de cucharas de vaciado. La estación de vaciado debe ser localizada permanentemente muy cerca del horno o el metal necesitaría otro

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