Estructura cristalina de los metales:

Los metales deben tener la suficiente resistencia, dureza, elástico y una capacidad de dilatación de

acuerdo a su ejemplo, lo cual puede conseguir con los tratamientos correspondientes, para lo cual

debe conocerse la estructura de los metales. Cuando un metal pasa del estado líquido a sólido

durante la solidificación se forman retículas de estructura regular limitada por superficies planos

estas retículas es paralelas se llaman cristales. A medida que se va solidificando, se unen para

formar sistemas de cristales mayores y su crecimiento se obstaculiza entre ellos formando

superficies irregulares limitadas.

Los granos o conjunto de granos forman la textura de un metal y pueden verse en un metal pulido

o decapado.

La formación iónica depende de cómo se ordenen los iones metálicos en el momento de la

solidificación.

Una retícula espacial formada puede darse en forma de cubo o de torre hexagonal.

Mientras mayor el número de átomos de la retícula espacial habrá una mayor resistencia y dureza

pero menor ductilidad.

La maleabilidad de los metales depende de la estructura cristalina del metal mayor maleabilidad,

menor número de átomos por retícula.

- Estructura de los metales.

BCC FCC HCP

Cr Al Cd

Fe Cu Zn

Mo Au Mg

K Pt Co

Ra Ni Zr

Ti Ag Ti

W Be

V

Las propiedades de los materiales dependen de los siguientes factores: el tamaño, la temperatura,

la composición, las variables en el procesamiento y las técnicas de fabricación.

Mientras más severamente se trabaja un acero más fuerte será.

- FORMAS DE ACERO

Laminas, barras y perfiles estructurales se producen mediante el laminado en caliente mientras se

encuentran a una temperatura elevada, la laminación del acero cerca de la temperatura ambiente

se conoce como laminado de frío si se estira el material (estirado en frío) a través de matrices

cerca de la temperatura ambiente, se obtiene una resistencia más alta.

Laminado en caliente HR

Laminado en frío CR

Estirado en frío CD

TRATANIENTOS TERMICOS

Los aceros de aleación son tratados térmicamente para que desarrollen propiedades específicas.

El tratamiento térmico implica elevar la temperatura del acero hasta aproximadamente 1450-

1650 °F (según aleación) y luego enfriarlo rápidamente en agua o aceite, al enfriarse el acero tiene

alta resistencia y dureza pero es frágil, por esto se realiza un tratamiento llamado temple L

estirado l el acero se calienta de nuevo a una temperatura entre 0 y 1300 °F.

- El recocido y la normalización:

Son tratamientos térmicos para ablandar el acero para que sus propiedades sean más uniformes,

para que sea más fácil de formar o para variar los esfuerzos que se desarrollan en el acero, en

proceso tales como la soldadura, maquinado o formado.

El recosido completo es una de las formas más blandas del acero y se puede trabajar mejor en

corte, formado y maquinado. El recocido con alivio de esfuerzos alivia los refuerzos residuales y

previene la subsiguiente deformación.

- Aceros Inoxidables:

Son resistentes a la corrosión debido a la presencia del cromo en un 17% en la mayoría de las

aleaciones rango de de 5 al 27 %.

Los aceros de las de las series 200y 3000 tiene alta resistencia, mecánica y a la corrosión, son

aceros no magnéticos, se utilizan en equipos de procesamiento químico, productos

arquitectónicos y productos relacionados con alimentos.

Las clases de trabajo se conoce como: cuarto duro, medio duro, ¾ duro y totalmente duro,

mientras mayor dureza, mayor resistencia y menor ductilidad.

Las aceros de la serie 400 se utiliza para molduras automotrices y equipos de procesamiento

químico (aceros tanques para ácidos) pueden ser tratados térmicamente para ser utilizados como

hojas de cuchillos, resortes, cojinetes de solas e instrumentos quirúrgicos estos aceros son

magnéticos.

Los aceros endurecidos por precipitación 17-4PH y PH13-HNO son endurecidos a una temperatura

entre 900 y 100°F estos son aceros inoxidables de alta resistencia y la resistencia a la corrosión se

requieren.

Para seleccionar un acero adecuado, se debe considerar la resistencia, el costo y la disponibilidad

requerida.

- Hierro Fundido

Las propiedades del hierro fundido son:

-Bajo costo

-Buena resistencia al desgaste

-Maquinabilidad

- Colabilidad

- Tipos de Hierro: Hierro gris, Hierro dúctil, Hierro dúctil con templado automático, Hierro blanco,

Hierro maleable.

- Hierro gris:

Los grados van desde del 20-60 y significa la resistencia última del material, el hierro gris es frágil,

su resistencia a la tracción es muy baja pero tiene una alta resistencia a la compresión. La

resistencia depende del espesor de la sección.

- Hierro dúctil:

Difiere del hierro gris en que exhibe, tiene un mayor porcentaje de alargamiento y de resistencia a

la tensión generalmente mas alta los grados de hierro dúctil se designan mediante un sistema de

tres números tal como 80-55-6.

80: Indica la resistencia a la tensión máxima mínima en ksi= 80000 Psi.

55: Resistencia a la cedencia en Ksi= 55000 Psi.

6: Porcentaje de alargamiento= 60%

Se usa en cigüeñales y en granes para trabajo pesado.

- Hierro dúctil con templado automático:

(ADI) tiene una resistencia mas alta y una mejor ductilidad que los hierros dúctil estándar, como se

puede ver en el apéndice A-17 esto permite que las partes sean mas pequeñas y mas livianas y

hare que el ADI sea adecuado para uso tales como en granes automotrices, cigüeñales y miembros

estructurales de equipo de construcción y transporte al reemplazar a los aceros fundidos o

colados.

El ADI puede incrementar la resistencia del hierro dúctil en casi en factor de 2. Primero las piezas

fundidas se calientan entre 1500°F y 1700°F (816°C y 927°C) para que alcancen una estructura

uniforme. Luego se enfrían a temperatura baja (450°F a 758°F) (232°Cy 400°C). Después de varias

horas de calentamiento isotérmico, se permite que las piezas fundidas se enfríen a temperatura

ambiente.

- Hierro blanco:

Se produce enfriando rápidamente una pieza fundida de hierro gris o hierro dúctil durante el

proceso de solidificación. El enfriarlo típicamente se aplica a áreas seleccionadas: las que se

vuelven mas duras tienen una alta resistencia al desgate. El enfriamiento no permite que el carbón

presente en el hierro brote durante la solidificación y de ahí la apariencia blanca. Las áreas

alejadas del medio de enfriamiento se solidifican más lentamente y adquiere las propiedades

normales del hierro base. Una desventaja del proceso de enfriamiento es que el hierro blanco es

muy frágil.

- Hierro maleable:

Se utiliza en piezas automotrices y de camión, maquinaria de construcción y equipo electrónico.

Exhibe cedencia, sus resistencias a la tensión son comparables a las del hierro dúctil y sus

resistencias a la compresión máxima son un poco más altas que las del hierro dúctil. En general, se

utiliza un número de arco dígitos para designar grados de hierro maleable.

Objetivos:

- Identificar las propiedades de los materiales líquidos.

- Identificar los procesos de fundición

-PROPIEDADES DE LOS MATERIALES LÍQUIDOS

El material en fusión tiene el mismo comportamiento que los líquidos, el molde de colado lleno

permite apreciar sus propiedades.

1.-El metal líquido llena todo el espacio del molde

2.- Dentro del molde los niveles del líquido alcanzan la misma altura.

3.-Hay que cargar la parte superior de la caja porque el material fundido ejerce una presión contra

ella.

4.-Las impurezas del material líquido se separan d él hacia la parte superior.

Por medio de los sistemas de canales de molde corre todo el metal en fusión necesario para

obtener la pieza no se deben producir arrates de arena, aire ni gases que puedan llegar y quedar

en la pieza de fundición moldeada.

- Vertido: La forma del borde de colada permite el movimiento hacia arriba del metal para

que la escoria, espuma y burbujas de aire vayan hacia la superficie.

- La protección contra escarias: Retiene el metal en fusión para que pueda fluir limpio y

calmado, hacia el embudo de colada.

- Hacia el embudo de colada: En donde debe conseguirse un flujo uniforme al pasar al

conducto (4) no deben producirse torbellinos.

PROCESOS DE FUNDICIÓN:

-Fundición: Pasar un material del estado sólido al estado líquido.

El proceso para producir piezas u objetos útiles con metal fundido se lo conoce como proceso de

fundición. Consiste en variar el metal fundido en un recipiente con la forma de la pieza que se

desea fabricar y esperar a que se endurezca al enfriarse.

Para obtener una pieza fundida es necesario:

1.- El diseño de los modelos de la pieza y sus partes internos

2.- El diseño del molde

3.-Preparación de los materiales para los modelos y los moldes

4.-Fabricaión de los modelos y los moldes

5.-El colado de metal fundido

6.-Enfriando de los moldes

7.-Extraccion de las piezas fundidas.

8.-Limpeza de las piezas fundidas

9.-Acabado de las piezas fundidas.

10.-Recuperación de los materiales de los moldes.

-Construcción de los moldes:

La figura dela pieza de fundición se utiliza para la confección del molde se denomina modelo estos

pueden ser: de madera, metal o plástico. En la construcción de los moldes se utiliza una escala de

contracción cuya longitud es mayor que la proporción en que la pieza fundida se contrae al

solidificarse por ejemplo: El hiero fundido el 1% la aleación del Zinc 1,5%, acero fundido 2%,

modelo debe tener una capa de pintura para protegerlo de la humedad y esta normalizada según

el material que se vaya a fundir. Para la fundición gris, roja, para la fundición maleable gris, para el

acero moldeado azul.

-Preparación de los moldes:

Los moldes se hacen de acero o barro, a mano o mecánicamente en cristal o en cajas de

moldeado. Para moldear en cajas se utiliza arena de moldear esta formada por arena de cuarzo de

grano pequeño y un aglomerante del 8% que rodea todos los granos de la arena, esta capa de

arcilla adquiere su capacidad aglomerante humedeciendo la arena en la actualidad en lugar de

arena se utiliza un aglomerante de resinas sintéticas.

-Propiedades dela arena:

Plasticidad, estabilidad, resistencia al calor y permeabilidad a los gases. Los huecos de la pieza

fundida se obtienen colocando machos a los que el metal en fundición en vuelven y estos se

obtienen en cajas para machos y deben tener un a mayor resistencia que el molde y se preparan

con una arena especial que al secarse se coloca en la se mi caja inferior.

-Preparación del molde para la colada:

Una vez moldeado el molde se le da la vuelta y se le coloca, la se mi caja superior, el molde se dota

con los embudos de vestido y alimentación. Una vez practicado los orificios de ventilación se sacan

las maderas de vertido y alimentación y se levanta la se mi caja superior, se saca el modelo y se

cortan las entradas. Se vierte la colada, se enfría, se obtiene la pieza fundida con la forma del

molde con la masa rota y de vosadero con las nuevas formas por los machos.

-Métodos especiales de formación de los moldes.

1.- Método de molde abierto con placa superior: Se utiliza para moldes muy grandes para ellos se

utiliza una placa superior de esta manera la superficie que da mas perfecta que con el molde

abierto sin la placa.

2.- Método de moldes con máscara:

Se utiliza mascaras de paredes delgadas y muchos huecos. Para la preparación de estas mascaras

se utiliza arena para moldear cuarzo y resina sintética en una proporción de 10 a 1 y 25 a 1. El

metal de moldear se vierte sobre la placa de moldeo a 300°C y se forma una capa con un espesor

de 5 a 10mm, la placa modelo se lleva a un horno para que se endurezca esta capa adherida al

modelo, luego se retire el modelo, este método es económico y puede automatizarse.

-Fundición por modelos perdidos:

-Método de fundición de precisión:

Si funde el modelo de cera por inyección. Los modelos de cera se unen y forman un racimo de

fundición uniéndose todos al embudo de colada. Los modelos de cera se sumergen en una masa

cerámica de modo que se forme una cascara alrededor del molde, este molde se coloca en una

estufa de caldero, con lo que la cera se funde o se elimina. En el molde se vierte el material

fundido, este método permite obtener una alta precisión de las dimensiones, para una pieza de

15mm de longitud hasta una tolerancia más o menos 0,12mm, y una buena calidad de la

superficie, disminuye la rectificación.

-Método del molde lleno:

Al efectuar la colada desaparecen los modelos inertes en el molde, los moldes son de espuma, de

plástico gasificable, esta es puma es barata y se corta con alambre caliente, también puede

fundirse el plástico directamente para formar los modelos. El modelo se coloca en arena para

moldear con un aglomerante plástico endurecimiento en frío, al verter el material líquido el

modelo se gasifica. Los modelos son de una sola pieza y una no dan rebabas en la colada.

-FASES DEL PROCESO DE FUNDICIÓN:

1.- Fase de contracción fluida.- se produce un descenso del nivel del líquido en el alimentador.

2.-Contracción de solidificación.- Durante la solidificación se llega a formar un embudo, este

embudo no debe quedar en la pieza, si no en el alimentador para que no se produzcan cavidades

de contracción.

3.- Contracción Lineal.- Esta contracción se tiene en cuenta en el modelo utilizado la escala d

contracción, que son el 2% para el acero volado, 1% para la fundición gris el 1,25% para el

aluminio, el 1,5% para la fundición de aleaciones de Cu, Zn, Sn.

- Fundición en moldes permanentes:

A los moldes permanentes también se les conoce como matrices. La fundición en moldes

permanentes hechos de metal se utilizan para la producción masiva de piezas de pequeño o

regular tamaño, de alta calidad y con metales de baja temperatura de fusión, se obtiene una alta

precisión y son muy económicos cuando se producen grandes cantidades, existe varios tipos de

moldes metálicos para la fabricación de piezas por lo regular de metales no fenosos. Por lo general

la fundición se hace en coquillas o lingoteras, la coquilla es un molde permanente de fundición

gris de calidad o de acero aleado por lo tanto su costo es muy elevado en comparación con el

molde de arena.

DISCONTINUIDADES DE INPERFECIONES INTERNAS EN PIEZAS FUNDIDAS

- Defectos en la fundición

- Indusiones de escarias

- Poros

- Giretas

- Deformaciones en las paredes

-Cavidades.- Son discontinuidades de tamaño muy variable en relación con el de la pieza a la cual

afecta pero que presentan un desarrollo tridimensional acentuado, se dividen en dos grandes

grupos: gaseosos y de contracción. Las cavidades gaseosas son gases atrapados en el metal

solidificado por su morfología y origen se califican en: huecos, sopladores, porosidades.

-Huecos.- Son cavidades milimétricas de forma alongada y dispuesta perpendiculares con relación

a la superficie de la pieza, la razón de su origen es la interacción entre el metal y la arena,

provocando desprendimiento de gases que no pueden evacuar fuera del molde por un mal diseño

del mismo.

-Sopladuras.- Son de menos tamaño que los huecos y se producen al quedar atrapados en el

interior de las piezas los gases derivados del metal fundido, las sopladoras se suelen agrupar en

colonias de extensión variable.

-Porosidades.- Son de menos tamaño que las sopladoras siendo vacios intergranulares que se

producen debido a la contracción del metal, pueden estar acompañados de inclusiones o

segregaciones de impurezas en presencia o ausencia de gases. Suelen afectar con una distribución

más bien uniforme a grandes zonas de la pieza e incluso a su totalidad.

-Cavidades de contracción.- Suelen originarse al quedar confinado una masa de metal fundido en

el interior de la pieza ya superficialmente solidificado, aislado el caldo del metal de alimentación al

solidificarlo aquel se produce en su seno la cavidad de contracción, cuando los rechupes son muy

finos (micro rechupes) el metal queda como esponjoso.

-Grieta y fisuras de contracción.- Son producidas por la contracción del metal en estado líquido, es

decir que ocurre una disminución del volumen cuando el metal o aleación se enfría, hasta la

temperatura de inicio de la solidificación. En la técnica de fundición se utilizan los canales de salida

del metal para que funcionen como reservorios de metal líquido y de esta forma compensen la

disminución del volumen del metal que formara la pieza.

-Inclusiones.- Son materiales extraños arrastrados por el metal líquido hacia el interior de la pieza

y que permanecen adheridas a este como son: las escorias, arenas, etc.

-Puntos Duros (gotas frías).- Son discontinuidades de formas esféricas que aparecen próximas a la

superficie de la pieza, muchas de las veces son difíciles de ser detectadas por simples inspecciones

visual. Son producidas por sal picadoras de metal e la parte interna del molde estas gotas se

solidifican y se oxidan no llegando a unirse metalúrgicamente con el metal fundido que ingresa al

molde.

Objetivos

- Identificar y definir las imperfecciones superficiales de las piezas fundidas.

- Identificar los metales de control de calidad en las piezas fundidas.

-Discontinuidades e imperfecciones superficiales s de las piezas fundidas

1.- Rebabas

2.- Colada interrumpida

3.- Grietas y fisuras

4.- deformaciones

6 Superficie irregular

7.- Inclusiones

8.- Porosidades superficiales.

1.-Rebabas.- En esta denominación se engloban imperfecciones tales como los sobre espesores,

rebabas, salpicaduras, verrugas, pegantes metálicos y no metálicos (arena), así como mixtos y q

afectan a la superficie de las piezas y que tienen como nota común y sobresaliente al aparecer

como un sobre espesor metálico.

2.- Colado Interrumpido (falsa rajadura).- Se originan cuando una vena del metal fundido se

superpone a partes ya solidificadas si tener suficiente temperatura para refundirlas y soldarse con

ellas, se producen x l colado interrumpido del metal al llenar el molde x diferentes vertederos y la

temperatura no ha sido suficientemente alta.

3.- Gritas y Fisuras.- Son discontinuidades de tipo tridimensional y se originan cuando la pieza esta

ya solidificada x esfuerzos debido al mal diseño o a choques térmicos. El diseño de la pieza debe

estar bien realizado así como los canales de entrada y salida del metal deben estra bien ubicados.

4.- Gritas y Fisuras de contracción.- Son las mismas grietas y fisuras q asoman internamente, pero

q han aflorado hacia la superficie.

5.-Deformaciones.- Son un grupo muy amplio de imperfecciones originadas por causas diversas q

pueden ser desplazamientos de molde, desprendimiento de arena, hundimiento e hinchazones de

los moldes.

6.- Superficie Irregular.- Son irregularidades q se originan en el llenado del molde y q aparecen en

la superficie, este defecto puede ser acentuado x la presencia de aire o gases.

7.- Inclusiones.- Al igual que las inclusiones interiores con la diferencia que ahora aparecen

superficialmente, se debe tener el cuidado en el momento del colado del metal que no ingrese

escorias ni impurezas el apisonado del molde debe ser correcto.

8.- Porosidades superficiales.- Aparecen las porosidades superficialmente y pueden ser detectadas

a simple vista.

GRADO 1.- Principal causa del defecto

GRADO 7.- No provoca defecto alguno

CONTROL DE CALIDAD EN UNA FUNDICION

Debido a que en la actualidad las exigencias tecnológicas así como la gran competencia que

encuentran los fundidores es cada vez mayor se vuelve necesario un control de calidad de los

productos q fabrican.

BENEFICIOS CONTROL DE CALIDAD.

1.- Producción de piezas fundidas dentro de los niveles de calidad preestablecidos.

2.- Asegura la confianza en el producto y garantiza la reputación del fabricante.

3.- aumenta el lucro de la empresa.

METODOS DE ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

1.- método visual, verificación de las dimensiones y de los pesos, líquidos permanentes, Inspección

x electromagnetismo, inspección x partículas magnéticas, inspección x rayos x, inspección x rayos

gamma, ultrasonido, nuevos métodos.

NORMAS GENERALES PARA LA RECUPERACION DE PIEZAS FUNDIDAS

Para proceder a la recuperación de una pieza fundida y decidir su utilización deben ser tomadas

ciertas normas.

1.- Criterio tecnológico.- deberá darse atención al hecho de q las piezas han sido recuperadas y q

cumplen las exigencias de utilización a las q vayan a estar sometidas.

2.- Criterio económico.- El costo de recuperación de la pieza, sumado al valor real de la fabricación

no debe encarecer a la misma, tomando en cuenta que la pieza en cuestión tendrá competencia

de otros similares en el mercado.

DISCONTINUIDADES X PROCESO

Son q aparecen durante un proceso o q se acentúan o cambian de forma al someter la pieza a un

proceso. Como son: enrolado o laminado, maquinado, forjado, soldadura, temple, molado o

esmerilado.