PROCESOS DE FUNDICION

Procesos de Fundición

El proceso de fundición consiste en hacer los moldes, preparar y fundir el metal, vaciar el metal en el molde, limpiar la pieza fundida y recuperar la arena para volver a usarla. El producto que se obtiene de una fundición es una pieza colada que puede variar desde una fracción de kilogramo hasta varias toneladas.

El proceso de vaciado o conformación por fundición de metales se efectúa vaciando o inyectando metales fundidos a presión en el molde o cavidad que tenga la forma deseada. Por este método se puede producir prácticamente cualquier forma, a menudo con tal precisión que no se requiere un proceso de maquinado posteriormente.

Los procesos de fundición tienen gran importancia en la industria metalúrgica y tienen aplicaciones que van desde las partes de precisión mas pequeñas hasta los componentes fundidos de maquinaria que pesan muchas toneladas. Para producir partes fundidas de buena calidad, por cualquiera de los métodos que se use, se requiere los siguientes puntos;

1.- El método de fusión del metal debe efectuarse a la temperatura correcta.

2.- Se requiere que la cavidad del molde de la forma deseada, cuente con la suficiente resistencia mecánica para contener el metal sin deformarse y a la vez no representar una restricción para la solidificación, los cual puede presentar agrietamiento de la pieza.

3.- Los moldes deben disponerse de tal manera que el vaciar el metal fundido, el aire y los gases puedan escapar y la pieza quede libre de defectos.

4.- Todo material del molde que se encuentra en cavidades internas debe contar con un método de extracción. Los moldes se pueden hacer de metal, yeso, cerámica u otra sustancia refrigerante.

Diagrama de flujo del proceso de fundición

Hacer el molde Preparar el material Fundir el metal Vaciar el metal

en el molde

Limpiar la pieza Recuperar la arena

fundida

Existen dos métodos diferentes por los cuales la fundición a la arena se puede producir;

- Modelo removible

- Modelo disponible o desechable

El método empleando en el modelo removible consiste en comprimir la arena alrededor del modelo el cual se extrae más tarde de la arena. Posteriormente la cavidad producida se alimenta con metal fundido para crear la pieza fundida.

Los modelos desechables son hechos de poliestireno y en vez de extraer el modelo de la arena, se vaporiza cuando el metal fundido es vaciado en el molde.

Para entender el proceso fundición, se necesita conocer cómo se hace un molde y que factores son importantes para producir una buena fundición;

Procedimiento de moldeo

Modelo

Factores importantes Arena

para producir una Corazones

buena fundición Equipo mecánico

Metal

Vaciado

Limpieza

Procedimiento de moldeo

La arena se moldea fácilmente, conserva su forma con todo detalle y además se puede volver a usar. Los moldes se clasifican en 8 según los materiales a usar.

- Moldeo en arena verde - Moldes furánicos

- Moldeo en capa seca - Moldes de CO2

- Moldeo en arena seca - Moldes de metal

- Moldeo de arcilla - Moldes especiales

El moldeo de arena verde; el calificativo de verde se refiere al contenido humedad. La arena debe contener suficiente humedad para adherirse y formar un terrón al apretarla con la mano y se utiliza para conformar los moldes de fundición, comprimiéndola alrededor del modelo.

Moldes con capa seca; existen dos métodos usados en la preparación de estos moldes.

Primer método. La arena alrededor del modelo a una profundidad 10mm se mezcla con un compuesto de tal manera que se seca y se obtiene una superficie dura en el molde. El resto del molde está hecho con arena verde ordinaria.

Segundo método, se hace el molde entero con arena verde y luego se cubre la superficie con un rociador de tal manera que se endurezca la arena cuando el calor es aplicado. Los rociadores usados para este propósito contienen aceite de linaza, agua de melaza, almidón gelatinizado. En ambos métodos el molde debe secarse por aire o por antorcha para endurecer la superficie y eliminar el exceso de humedad.

Moldes con arena seca.

Estos moldes son hechos enteramente de arena común de moldeo mezclada con un material aditivo similar al que se emplea en le método anterior. Los moldes deben ser cocidos totalmente antes de usarse, siendo las cajas de metal. Estos moldes de arena seca mantienen esta forma cuando son vaciados y están libres de turbulencia de gas debido a la humedad.

Moldes de arcilla.

Se usan para trabajo grandes, primero se construye el molde de ladrillo o grandes partes de hierro. Posteriormente todas las partes se emplastecen con una capa de mortero de arcilla hasta obtener un esqueleto del modelo. Una vez que se seque el molde, esta preparado para resistir la presión completa del metal vaciado. Cuando se funden piezas grandes, se generan presiones muy grandes en el molde, es factible utilizar una pequeña cantidad de cemento Pórtland como aglutinante con el fin de aumentar la resistencia a la presión que se ejerce por el vaciado del material fundido.

Moldes furánicos.

Este proceso es bueno para la fabricación de moldes usando modelos y corazones desechables. La arena seca de grano agudo se mezcla con ácido fosfórico el cual actúa como un acelerador. La resina furánica es agregada y se mezcla en forma continua el tiempo suficiente para distribuir la resina. El material de arena empieza a endurecerse, pero el tiempo demora lo suficiente para permitir el moldeo, el material usualmente se endurece de 1 a 2 horas, tiempo suficiente para permitir alojar los corazones y puedan ser removidos en el molde.

Moldes de CO2.

En este proceso la arena limpia se mezcla con silicato de sodio y ésta es apisonada alrededor del modelo. Cuando el gas de CO2 es alimentado a presionen, el molde de la arena mezclada se endurece. Con este proceso se obtiene piezas de fundición lisas y de forma intrincada.

Moldes de metal

Los moldes de metal se usan principalmente en fundición en matriz de aleaciones de bajo punto de fusión. Las piezas de fundición se obtienen de forma exacta con una superficie fina, esto elimina mucho trabajo de maquinado. Por lo tanto disminuye el costo de producto terminado.

Moldes especiales

Dentro de los moldes especiales se encuentran de plástico, cemento, yeso, papel, madera y hule. Todos estos son usados en moldes para aplicaciones particulares. Los procesos de moldes en fundición comercialmente ordinarios pueden ser clasificados en cuatro tipos de moldeo:

1.- Moldeo en banco. Este tipo de moldeo es para trabajos pequeños, y se hace en un banco de una altura conveniente para el moldeador.

2.- Moldeo en piso. Cuando la pieza de fundición aumenta en tamaño, resulta difícil su manejo, por consiguiente, el trabajo es hecho en el piso y se consideran piezas medianas y de gran tamaño.

3.- moldeo en fosa. Las piezas de fundición extremadamente grandes son moldeadas en una fosa. La fosa actúa como la base de la caja, y se usa una capa separadora encima de él. Los lados de la fosa es una línea de ladrillos y en el fondo hay una capa gruesa de carbón con tubos de ventilación conectados al piso. Los moldes de fosa pueden resistir las presiones que se desarrollan por el calor de los gases.

4.- Moldeo en maquina. La máquinas han sido construidas para hacer un numero de operaciones que le moldeador ordinariamente hace a mano, tales como apisonar la arena, voltear el molde completo, formar la alimentación y sacar el modelo. Una de las ventajas de este moldeo es más eficientemente que a mano.

Los buenos colados no pueden producirse sin buenos moldes, dada la importancia del molde, los procesos de colado con frecuencia se describen por el material y el método empleado para el molde. En la producción de un molde de arena, es de gran valor la habilidad del moldeador. Debe saber como preparar un molde con las siguientes características.

1.-El molde debe ser lo suficientemente fuerte para sostener el peso del metal.

2.-El molde debe resistir la acción de la erosión del metal que fluye con rapidez (colada).

3.-El molde debe generar una cantidad mínima de gas cuando se llena con metal fundido.

4.-El molde debe de construirse de modo que cualquier gas que se forme pueda pasar a través del cuerpo del molde mismo.

5.-El molde debe ser suficientemente refractario para soportar la alta temperatura del metal y poderse desprender con limpieza del colado después del enfriamiento.

6.-El corazón debe de ceder lo suficiente para permitir la contracción del colado después de la solidificación.

Modelos

El primer requisito para hacer una fundición en arena es diseñar y hacer un modelo. Cuando el numero de piezas que se necesita es pequeño, los modelos pueden hacerse de madera. Para cantidades mayores, se hacen de algún metal como aluminio, magnesio

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