Conformacion Por Fusion y Moldeo12

7/27/2019 Conformacion Por Fusion y Moldeo12

1/42

Conformacin por fusin y moldeo


2/42

FUNDAMENTOS DE LA FUNDICIN DE METALES

El principio de la fundicin es simple:

Se funde el metal:

Se vaca en un molde por gravedad o presin

Se deja enfriar, adquiriendo la forma del molde


3/42

Tras la extraccin, normalmente se necesitan procesos posteriores:

Desbaste del metal excedente de la fundicin.

Limpieza de la superficie. Inspeccin del producto Tratamiento trmico para mejorar sus propiedades Mecanizado final para lograr tolerancias y buen acabado superficial en ciertas partes de la pieza

Ventajas:

- Se puede usar para crear partes de compleja geometra, incluyendo formas externas e internas.- Se puede usar para producir partes muy grandes. Se han fabricado fundiciones que pesan ms de100 toneladas.- Puede realizarse en cualquier metal que pueda calentarse y pasar al estado lquido.- Algunos mtodos de fundicin son altamente adaptables a la produccin en masa.

Desventajas:

- Porosidad, baja precisin dimensional y acabado deficiente de la superficie.- Riesgos en la seguridad de los trabajadores durante el procesamiento y problemas ambientales.

Aplicaciones:

- Tcnica y tecnologa: Coronas dentadas, estufas de hierro fundido, bloques motores, bancadas paramquinas, ruedas para ferrocarril, tuberas y carcasas para bombas.- Comercial: joyera- Arte y decoracin: estatuas

Fundicin y moldeo


4/42

Los moldes se hacen de varios materiales: arena, yeso, cermica y metal.

Tipos:

Molde abierto: (figura 1a) el metal lquido se vaca simplemente hastallenar la cavidad.

Molde cerrado: (figura 1b) una va de paso llamada sistema de vaciadopermite el flujo del metal hacia la cavidad.

FIGURA 1 Dos formas de molde: (al molde abierto, simplemente un recipiente con la forma

de la parte de fundicin; y (b) molde cerrado, de forma ms compleja que requiere un sistema

de vaciado (va de paso) conectado con la cavidad.

El molde


5/42

Procesos de fundicin de acuerdo al tipo de molde

1) Fund ic in con m olde desechable: el molde donde se solidifica el metal debe ser destruido para extraer lafundicin. Estos moldes se hacen de arena, yeso o materiales similares quemantienen su forma, usando aglomerantes de varias clases.

2)Fund ic in con molde permanente: el molde permanente puede usarse muchas veces para producir

fundiciones en cantidad. Est hecho de un metal, o algunas veces de unrefractario cermico.

Consta de dos o ms secciones que pueden abrirse para permitir laextraccin de la parte terminada.

Las piezas de forma geomtrica complicada se producen generalmente

mediante procesos de molde consumible, ya que, en el proceso de moldepermanente, la forma de la pieza se limita por la necesidad de abrir elmolde, sin embargo, los procesos de molde permanente tienen ventajaseconmicas en operaciones de alta produccin.

El molde


6/42

Temperatura de vaciado: es la temperatura del metal fundido al momento de suintroduccin en el molde. Lo importante aqu es la diferencia entre la temperaturade vaciado y la temperatura a la que empieza la solidificacin (el punto de fusinpara un metal puro, o la temperatura liquidus para una aleacin),

Velocidad de vaciado: velocidad volumtrica a la que se vierte el metal fundido.

Velocidad muy lenta: el metal puede enfriarse antes de llenar la cavidad.Velocidad excesiva genera turbulencia.

Turbulencia:Acelera la formacin de los xidos que pueden quedar atrapados durante la

solidificacin, degradando as la calidad de la fundicin.

Agrava la erosin del molde, desgastando las superficies.

Factores que afectan la operacin de vaciado de metal fundido


7/42

Colada por

gravedad

-Moldeo en arena...

- Otros procedimientos de

moldeo en materiales no

metlicos

.- Moldeo en moldespermanentes (coquilla)

- A mano

- Mecnicamente

- Con terraja

- Al vaco

- En cscara

- A la cera perdida

- Poliestireno

expandido

Colada a presin- Fundicin centrifugada

- Fundicin a presin

PROCEDIMIENTOS DE FUNDICIN

Colada por gravedad: se llenan los moldes por el propio peso del metal fundido

Colada por presin: se llenan los moldes impulsando el metal fundido por unafuerza exterior.


8/42

FUNDICIN CON MOLDEO EN ARENA

- Consiste en vaciar un metal fundido en un molde de arena, dejarlo solidificar yromper despus el molde para extraer la fundicin.


9/42

FUNDICIN POR MOLDEO CON ARENA

Elementos del moldeo con arena:

- Se fabrican de madera, fundicin de hierro, aleaciones de aluminio, yeso,resinas epoxi.

- Presenta dimensiones siempre mayores que las de las piezas, debido a:Contraccin de los metales al solidificarse y enfriarse.Necesidad acabado de precisin por mecanizado posterior.

1- Modelo

- Debe preverse salidas adecuadas para extraer los modelos de los moldes


10/42



Es un modelo de las superficies interiores. Se hace generalmente de arenacompactada y puede requerir soportes para mantener su posicin

2- Macho s o corazn


11/42



La arena de fundicin es slice (Sio2) + silicato de alumina hidratada (arcilla).

3- Molde de arena

Slice proporciona dureza y resistencia mecnica

Arcilla proporciona cohesin

La proporcin tpica (en volumen) es 90% de arena, 3% de agua y 7% de arcilla.


12/42

Caractersticas:

- Buenas propiedades refractarias; capacidad de resistir altas temperaturassin fundirse o degradarse

- Resistencia; capacidad del molde para mantener su forma y soportar la erosincausada por el flujo del metal lquido.

- Permeabilidad; para permitir que el aire caliente y los gases de fundicin pasena travs de los poros de la arena. Depende del tamao del grano, del contenido

de arcilla y del porcentaje de humedad.Granos grandes son ms permeables pero los granos pequeos proporcionan mejoracabado superficial.

+ arcilla + cohesin - permeabilidad+ humedad dificulta paso de los gases

- Estabilidad trmica; capacidad de la arena en la superficie de la cavidad del molde

para resistir el agrietamiento y encorvamiento en contacto con el metal fundido.- Plasticidad; aptitud de la arena para reproducir la geometra del modelo.- Retractabilidad, capacidad del molde para dejar que la fundicin se contraiga sin

agrietarse.- Reutilizacin;

Estas medidas son algunas veces incompatibles, por ejemplo, un molde con unagran resistencia tiene menos capacidad de contraccin



13/42

FUNDICIN POR MOLDEO CON ARENA - proceso


14/42


15/42


16/42


17/42

Ventajas:

No necesitan cajas de moldeo. Moldes ms ligeros y ms rpidos de fabricar. Buena precisin dimensional y acabado superficial, evitando mecanizados posteriores.


Moldeo en con ch a o cscara

Desventajas:

El costo del patrn de metal, difcil de justificar para pequeas producciones La arena con aglutinante de resina resulta 5 veces mas cara No pueden emplearse placas modelo de madera o yeso, pues son malosconductores del calor, slo pueden usarse metlicas (mas caras)I.

Ejemplos: acero para engranajes, cuerpos de vlvulas, manguitos y rboles de levas.


18/42


Moldeo al vaco

Utiliza un molde de arena que se mantiene unido por presin de vaco en lugar de

un aglutinante qumico.


19/42

Ventajas:

Recuperacin de la arena, ya que no se usan aglutinantes. Los defectos causados por la humedad estn ausentes del producto, debido a

que la arena no se mezcla con agua.


Moldeo al vaco

Desventajas:

Son su relativa lentitud. No es fcilmente adaptable a la mecanizacin.


20/42


Proceso con poliestireno expandido

Utiliza un molde de arena compactado alrededor de un patrn de espuma de

poliestireno que se vaporiza al vaciar el metal fundido dentro del molde.

Ventajas:

El modelo no necesita extraerse del molde lo que simplifica y facilita su fabricacin. El modelo incluye el bebedero de colada, el sistema de vaciado, los acumuladores y

tambin machos, eliminando as la necesidad de hacerlos por separadoDesventajas:

Necesita un nuevo patrn para cada fundicin. Costo de produccin de los modelos.

Ejemplo de aplicacin: fundiciones de motores de automvil.


21/42


Fundicin por revestimiento (cera perdida).

El modelo, hecho de cera, se recubre con material refractario para fabricar el

molde, despus de esto, la cera se funde y evacua antes de vaciar el metal fundido.


22/42

Ventajas:

- Capacidad para obtener piezas complejas de alta precisin (tolerancias de hasta0.076 mm.)- Buen acabado de la superficie. Por lo general no requiere mecanizado adicional.- Recuperacin de la cera para reutilizarla- Pueden fundirse todos los tipos de metales, incluyendo aceros, acerosinoxidables y otras aleaciones de alta temperatura.


Desventajas:

ste es un proceso costoso por la cantidad de pasos que involucra su operacin. Las partes hechas por este mtodo son normalmente detamao pequeo.

Ejemplos: partes complejas de maquinaria, aletas para motores deturbina, piezas de joyera y accesorios dentales.

Fundicin por revestimiento (cera perdida).


23/42


Moldeo con terraja

Se trata de moldear piezas de revolucin o rectilneas de perfil constante.

Las terrajas utilizadas son plantillas de madera, normalmente reforzadas con chapade acero en sus caras activas.


24/42


Molde permanente

Se usa un molde metlico (acero o hierro fundido) construido en dos secciones que

estn diseadas para cerrar y abrir con precisin y facilidad.


25/42

Ventajas:

Buen acabado de la superficie. Control dimensional estrecho. La solidificacin ms rpida causada por el molde metlico genera una estructurade grano ms fino, lo que producir fundiciones ms resistentes.


Desventajas:

- El proceso est limitado generalmente a metales de bajo punto de fusin.- Formas geomtricas ms simples que en molde de arena debido a la

necesidad de abrir el molde.- Costo alto.

Ejemplos: pistones, cuerpos de bombas, armamento (proyectiles).

Molde permanente


26/42


Fundicin a presin

Es un proceso de fundicin en molde permanente que se lleva a cabo en mquinasespeciales en el cual se inyecta el metal fundido en la cavidad del molde a altapresin.

Existen dos tipos principales de mquinas de fundicin en dados,dependiendo de la forma en que se inyecta el metal a la cavidad:

De cmar a fra: el metal fundido procedente de un

contenedor externo, se vaca sin calentar y se inyectapresin

De cmara cal ien te: el metal se funde en un recipiente

adherido a la mquina y se inyecta en el dado usandoun pistn de alta presin.


27/42


Fundicin centrifuga

Se utiliza un molde que giraa alta velocidad para que lafuerza centrfuga distribuyael metal fundido en lasregiones exteriores de lacavidad del dado.


28/42

DEFECTOS DE LA FUNDICIN

- aparece en una fundicin que solidific antes decompletar el llenado de la cavidad del molde, las causas tpicas incluyen:

Baja temperatura de vaciado

Fluidez insuficiente del metal fundido

Vaciado que se realiza muy lentamente

Llenado incompleto:

Diferencia de temperatura entremolde y metal fundido.


29/42


- aparece cuando dos porciones del metal fluyen al mismo tiempopero hay una falta de fusin entre ellas debido a solidificacin o enfriamientoprematuro. Sus causas son similares a las del llenado incompleto:

Baja temperatura de vaciado

Fluidez insuficiente del metal fundido

Vaciado que se realiza muy lentamente

Junta fra:


30/42


- Las salpicaduras durante el vaciado hacen quese formen glbulos de metal que quedan atrapados en la fundicin. Un buen

diseo del sistema y de los procedimientos de vaciado que eviten las salpicaduraspuede prevenir este defecto.

Alta temperatura de vaciado

Fluidez excesiva del metal fundido (turbulencia)

Vaciado rpido

Causas

Metal granoso o grnulos fros:


31/42


- es una depresin de la superficie o un hueco interno

debido a la contraccin por solidificacin en la ltima regin que solidifica.

Ocurre frecuentemente cerca de la parte superior de la fundicin, en cuyo caso sellama rechupe.

Causas

Mal diseo de la mazarota

Cavidad por contraccin:

Diferencia de temperatura entremolde y metal fundido


32/42


- Se refiere a una red de pequeos huecos distribuida a travs dela fundicin debida a la contraccin por solidificacin del ltimo metal fundido en la

estructura dendrtica. El defecto se asocia generalmente con las aleaciones,debido a la forma prolongada en que ocurre la solidificacin en estos metales.

Causas

Baja temperatura de vaciado Diferencia de temperatura entremolde y metal fundido

Vaciado rpido

Micro porosidad:


33/42


ocurre cuando un molde, que no cededurante las etapas finales de la solidificacin, restringe la contraccin de la

fundicin despus de la solidificacin.

Causas

Molde incompatible o inadecuado:

(geometra y/o material)

Desgarramiento o agrietamiento caliente:

C OS C


34/42

DEFECTOS EN LA FUNDICIN de moldes desechables :

es una cavidad en forma de pelota causada por un escape de

gases que quedan atrapados en el molde durante el vaciado, pudiendo formarseen el interior o exterior de la pieza.

Causas


Vaciado rpido

Sopladuras:

DEFECTOS EN LA FUNDICIN d ld d h bl


35/42


similar al anterior involucra la formacin de numerosascavidades pequeas de gas en la superficie de la fundicin o ligeramente pordebajo de ella.

Causas


Vaciado rpido

Puntas de alfiler:



36/42


irregularidad en la superficie de la fundicin, queresulta de la erosin del molde de arena durante el vaciado.

Causas


Vaciado rpido

Mala compactacin del molde

Cadas de arena:



37/42


Son reas rugosas en la superficie de la fundicin debidas a laincrustacin de arena y metal, causadas por desprendimientos de la superficie del

molde que se descascarilla

Causas

Mala compactacin del molde

Costras:



38/42


- Cuando la fluidez del metal lquido es muy alta, ste puede penetraren el molde o en el corazn de arena. Despus de la solidificacin, la superficie de

la fundicin presenta una mezcla de granos de arena y metal.

Causas


Vaciado rpido

Alta temperatura de vaciado

Penetracin :

DEFECTOS EN LA FUNDICIN de moldes desechables


39/42


Se manifiesta como un escaln en el plano deseparacin del producto fundido, causado por el desplazamiento lateral del

semimolde superior con respecto al inferior

Causas Mal diseo del molde

Desgaste de las fijaciones

- Desplazamiento del corazn: Un movimiento similar puede suceder conel corazn, pero el desplazamiento es generalmente vertical.

Desplazamiento del molde:

Vaciado rpido



40/42


Si la resistencia del molde es insuficiente, sepuede desarrollar una grieta en la que el metal lquido puede entrar para formar

una aleta en la fundicin final.

Causas

Compactacin insuficiente

Molde agrietado (venas y relieves):

METALES PARA FUNDICIN


41/42


La mayora de las fundiciones comerciales estn hechas de aleaciones ms quede metales puros. Las aleaciones son generalmente ms fciles de fundir y laspropiedades del producto resultante son mejores.

Las aleaciones de fundicin pueden clasificarse en:

Ferrosas:

Aceros fundidos: Las propiedades mecnicas del acero lo hacen un material

atractivo de ingeniera, sin embargo, se enfrenta a grandes dificultades:

El punto de fusin del acero (1440 C). es considerablemente ms alto que el de losotros metales, a elevadas temperaturas, el acero se oxida fcilmente, as que debenusarse procedimientos especiales durante la fusin y el vaciado para aislar al metalfundido del aire.

Las propiedades de las fundiciones de acero son isotrpicas, es decir, su resistenciaes prcticamente la misma en cualquier direccin, no as las partes formadasmecnicamente (por laminado o forjado).



42/42


No ferrosas: aleaciones de aluminio, magnesio, cobre (incluyen bronce, latn),estao, zinc, nquel y titanio.

Las aleaciones de aluminio se distinguen por su ligereza, fcil mecanizado, ampliorango de propiedades de resistencia

Las aleaciones de cobre que incluyen al bronce y latn: tienen buena resistencia ala corrosin, apariencia atractiva, buenas cualidades antifriccin. (accesorios para

tubera, aletas de propulsores marinos, componentes de bombas y joyeraornamental).

El estao tiene el punto de fusin ms bajo de los metales de fundicin. Tienenbuena resistencia a la corrosin, pero pobre resistencia mecnica.

Las aleaciones de nquel tienen buena resistencia en caliente y resistencia a lacorrosin (aplicaciones a altas temperaturas: motores de propulsin a chorro,componentes de cohetes, escudos contra el calor).

Las aleaciones de titanio son resistentes a la corrosin, sin embargo, tienen un altopunto de fusin, baja fluidez y es muy propenso a oxidarse a elevadastemperaturas,

Conformacion Por Fusion y Moldeo12

Documents

Transcript of Conformacion Por Fusion y Moldeo12