FUNDICIÓN

Figura 1 Tomada de http://www.mse.mtu.edu/casting_iron/casting_iron05.jpg

MEDIDAS DE SEGURIDAD

• Elementos de seguridad

Figura 2 http://www.plazanimal.cl/v/images/stories/2011/a/fundicion.jpg

• Riesgos por el movimiento de la mezcladora:Riesgo CausaProyecciones de material Puerta mal cerradaAplastamiento de partes del cuerpo o partes de la ropa atrapadas

Mal aislamiento de las cadenas y extremos del motor y el reductor

• Cuidados relacionados con el manejo del horno eléctrico:

Evitar cualquier contacto con los terminales eléctricos de las resistencias del horno o cualquiera de sus partesMantener el crisol en una posición estable para evitar derramar metal sobre las resistencias del horno

• Cuidados relacionados con el manejo del horno a gas:Evitar el contacto con las partes que están a altas temperaturas en el horno

• Cuidados con el manejo del metal fundido:

Figura 3 Fundición de Al (660C). Tomado de http://3.bp.blogspot.com/_mscbYJhkCE8/Shr1Vj14zNI/AAAAAAAAAIg/BkkP3paWXPE/S700/fundicion.jpg

Metales fundidos a altas temperaturasControlar la humedad de la arena para evitar borboteosNo inhalar los vapores del proceso.

• Cuidados durante el moldeo:Manipulación adecuada de las cajas

DEFINICIÓN

Proceso de obtener piezas a partir de licuación de metales (Aleación) que luego pasará a un molde debidamente preparado donde se solidificará y tomará la forma deseada (Colada).Las fundiciones están constituidas por elementos como hierro, carbono, silicio, además de magnesio, fósforo, azufre etc. Las fundiciones no son sometidas a procesos de deformación plásticas ya que estas no son dúctiles.

IMPORTANCIA

Permite fabricar piezas de diferentes dimensiones. Gran precisión de forma en la fabricación de piezas complicadas. Es un proceso relativamente económico. Las piezas de fundición son fáciles de mecanizar Estas piezas son resistentes al desgaste. Absorben mejor las vibraciones en comparación con el acero.

PROPIEDADES DE LAS FUNDICIONES

Buena resistencia a la comprensión Baja resistencia a la tracción Resistencia a las vibraciones Fragilidad Moldeabilidad en caliente Resistencia al desgaste.

Debido a sus propiedades, las fundiciones suelen utilizarse para la realización de bloques, bancadas de máquinas, herramientas, soportes, bloques de motores, cuerpos de bombas etc.

RESEÑA HISTÓRICA1

Figura 4 Edad de bronce. Tomado de http://4.bp.blogspot.com/-s-wf_dJLHIY/TZjdv3jGQ4I/AAAAAAAAABo/jih8Rt3CXiE/s1600/edad3.jpg.

Descubrimiento del hierro: China 5000 A. C. Emperador FOU-HI

Periodo calcolítico: 5000 a 3000 A. C. forja de metales, calentamiento por carbón de leña y moldes en piedras de textura blanda (esteatita y andesita)

Edad de bronce: Trabajo metales en frio en el inicio.

Aleaciones de cobre con arsénico, estaño oro y plata: 1500 A. C. Egipcios

Hierro fundido: 1000 A. C. Antigua Grecia

En Colombia: Primera Siderúrgica en Pacho (Cundinamarca)Jacobo Wiesner

1 Tomado de J. Troncoso. Historia de la fundición. Universidad Nacional de Colombia. Sede Medellín. 8 páginas

PROCESOS DE FUNDICIÓN

Tipo de molde

DesechableBajas velocidades de producción.

Tiempo molde >> Tiempo de fundición

PermanenteMolde en metal o cerámica.

MOLDES DESECHABLES

Fundición en Arena:

Figura 5 Fundición en Arena. Tomado de http://www.custompartnet.com/wu/images/sand-casting/mold-closed.png

Metales con alto punto de fusión: Acero y Níquel

Figura 6 Diagrama de flujo del proceso de fundición en arena

MODELOS

Tamaño: No olvidar la contracción de metal (debe ser ligeramente más grande) y los excesos de material para procesos adicionales (mecanizados)

Material: Depende del tamaño y la forma de la pieza, la precisión dimensional y el número de veces que se piensa usar el modelo

Las superficies del modelo deberán respetar unos ángulos mínimos con la dirección de desmoldeo (ángulo de salida)

Debe incluir todos los canales de alimentación y mazarotas

Metálico Madera

Modelo Cavidad Negativa

Sistemas de alimentación Solidificación Destrucción

del moldeExtracción

pieza

Procesos AdicionalesTratamiento térmico y/o

acabados

Agentes separadores en la superficie del modelo para fácil desmolde.

Clasificación de los Modelos

Figura 7 Partes de las placas del Modelo. Tomada de Fundición, Curso de Procesos de Manufactura. Escuela Colombiana de

Ingeniería. Facultad Ingeniería Industrial. 2007. 31 págs.

Clasificación

Una sola PiezaPiezas sencillas, bajas

producciones

Divididos< tiempo de moldeo

> cantidad de producción

Placas modelo> volumen de

producción

ARENA

Figura 8 Sílice. Tomado de http://fotos.anuncioneon.com/arena_de_silice_marmolina_rocalla_pizarra_cantos_rodados_en_colores_y_piedras_decorativas/35392.3.jpg

La tierra o arena de fundición es arena de de sílice (SiO2).

El tamaño del grano tiene gran influencia en el acabado superficial de la pieza fundida a menor tamaño de grano mejor acabado superficial y menor permeabilidad del molde.

Propiedades De Arena De Fundición

Resistencia al Fuego Deben ser compactas y plásticas

Estabilidad de Forma Debe tener alta porosidad y permeabilidad

Tipos De Arenas Usadas

Con aglutinante natural: Son mezcla de sílice y arcilla tal como salen de los yacimientos se emplean para fundir hierro gris, hierro maleable, y metales no ferrosos a excepción del magnesio.

Con aglutinante sintético: Combina arena de sílice sin arcilla con bentonita (forma más estable y mejora la resistencia del molde). Estas arenas se pueden mezclar para adaptarlas a las necesidades de la fundición. Esta arena se emplea para fundir acero, hierro gris, hierro maleable y magnesio.

Figura 9 Bentonita para fundición. Tomado de http://i01.i.aliimg.com/photo/405153791/bentonite_for_foundry_v0.summ.jpg

Aglomerantes Y Aglutinantes En La Arena De Fundición

Dan mayor resistencia a la arena durante el proceso.

Aglutinante Inorgánico de tipo arcilloso: Contiene arcilla y bentonitas. Aglutinantes inorgánicos de tipo cementoso: Elementos principales son el cemento

y los silicatos. Aglutinantes Orgánicos: Cereales, melaza, alquitrán, resinas y aceites.

Tamizado

Busca que la arena más fina entre en contacto con el modelo y la más gruesa da cuerpo al molde y permite la salida de gases.

MOLDE

Figura 10 Tomado de http://www.euromodels.es/imatges/disseny-3d-02.jpg

Componentes:

Caja de moldeo Bebedero Mazarota Los canales de llenado Los insertos (corazones) Sujetadores Los respiraderos

Figura 11 Tomado de http://www.roymech.co.uk/images21/Casting.gif

Figura 12 Esquema de los pasos del proceso de fundición en arena Tomado de http://www.the-warren.org/GCSERevision/engineering/img/casting.gif

Productos

Figura 13 Tomado de http://www.china-machineparts.com/products_img/20087892367.jpg

Figura 14 Tomado de http://www.metal-part.com.cn/product/castingpart/sand-casting-exhaust-manifold.jpg

Video http://www.youtube.com/watch?v=rgL2Jn5mk1A

Fundición a la cera perdida

Pasos

Molde se rellena con cera líquida (modelo primitivo)

Figura 15 Tomado de http://www.manufacturer.com/upload/product/6467372/Lost+Wax+Casting+Patterns_0_detail.jpg

Figura 16 Inyección y eyección del modelo de cera. Tomado de http://www.youtube.com/watch?NR=1&v=7fPnovSJhZM

Se agregan bebederos, canales de llenado, respiraderos y varios modelos a la vez

Figura 17 Tomado de http://www.youtube.com/watch?NR=1&v=7fPnovSJhZM

Se sumerge todo el conjunto en un baño cerámico

Figura 18 Tomado de Fundición, Curso de Procesos de Manufactura. Escuela Colombiana de Ingeniería. Facultad Ingeniería Industrial. 2007. 31 págs.

Se quema la cera al introducir el molde refractario en un horno a una temperatura superior a la temperatura de fusión de la cera buscando eliminarla por completo.

Figura 19 Tomado de Fundición, Curso de Procesos de Manufactura. Escuela Colombiana de Ingeniería. Facultad Ingeniería Industrial. 2007. 31 págs.

Se vacía en el molde el metal fundido

Figura 20 Tomado de Fundición, Curso de Procesos de Manufactura. Escuela Colombiana de Ingeniería. Facultad Ingeniería Industrial. 2007. 31 págs.

Se cincela y repasa la superficie para eliminar imperfecciones

Video http://www.youtube.com/watch?NR=1&v=7fPnovSJhZM

http://www.youtube.com/watch?v=dkipesZHj1k

Fundición con poliestireno expandido (ICOPOR Industria Colombiana de Porosos):

Figura 21 Tomado de Fundición, Curso de Procesos de Manufactura. Escuela Colombiana de Ingeniería. Facultad Ingeniería Industrial. 2007. 31 págs.

Video http://www.youtube.com/watch?v=QQSI6VYhcqw&feature=related

MOLDES PERMANENTES

Características:

Moldes metálicos compuestos de 2 partes mecanizadas Alta precisión dimensional y buen acabado superficial Materiales a fundir son aleaciones de aluminios, magnesio y cobre.

Figura 22 Diagrama de flujo del proceso

Se unen las dos mitades del molde

Se precalienta el molde para evitar choque térmico

Enfriamiento del molde por medio

de canales de refrigeración

Extracción de la pieza

Clasificación: Por presión

Por gravedad

Figura 23 Tomado de Fundición, Curso de Procesos de Manufactura. Escuela Colombiana de Ingeniería. Facultad Ingeniería Industrial. 2007. 31 págs.

Baja presión

Figura 24 Izquierda tomado de Fundición, Curso de Procesos de Manufactura. Escuela Colombiana de Ingeniería. Facultad Ingeniería Industrial. 2007. 31 págs., Derecha Tomado de http://www.azom.com/work/gmQ9Dmtd0mw9jnoTHN6z_files/image008.gif

Ventajas: Material del crisol al molde directamentePresión: Alrededor de 15 psi y se debe mantener hasta que el material fundido se solidifique

Al vacio

Figura 25 Tomado de http://www.industrialmetalcasting.com/gifs/vacuum-process.jpg

Similar al de baja presión pero más costoso

Alta presión (Inyección en matriz o dado)

Presión: Alrededor de 100000 psi

Figura 26 Proceso de cámara caliente Tomado de http://www.ortal.co.il/_uploads/extraimg/diecasting.jpg

Video http://www.youtube.com/watch?v=0JH2WEVruJc

Figura 27 Tomado de Proceso de cámara caliente Tomado de http://www.ortal.co.il/_uploads/extraimg/diecasting.jpg

Se debe evitar solidificación dentro de la cámara

Video http://www.youtube.com/watch?v=W6VgCaRozq8

Fundición centrifuga

Figura 28 Tomado de http://www.custompartnet.com/wu/images/centrifugal-casting/centrifugal-casting.png

Videos: http://www.youtube.com/watch?v=o-8d5b9u3H4

http://www.youtube.com/watch?v=1evxlKzqwcM&NR=1

TIPOS DE HORNOS

Se determina por:

Ahorro de tiempo y energía Control de calidad Capacidad Costo de operación Eficiencia energética

* La carga se encuentra entre el combustible y los productos de la combustión. (Hornos cubilote). * La carga está aislada del combustible pero en contacto con los productos de la combustión. (Horno hogar abierto para la fabricación de acero). * La carga está aislada tanto del combustible como de los productos de la combustión. (Hornos de crisol calentado por combustión de gas, carbón pulverizado ó petróleo).

Hornos de crisol

Figura 29 Tomado de Fundición, Curso de Procesos de Manufactura. Escuela Colombiana de Ingeniería. Facultad Ingeniería Industrial. 2007. 31 págs.

Hornos eléctrico

Figura 30 Tomado de http://www.sapiensman.com/ESDictionary/docs/images/hornos%20electricos.jpg

DEFECTOS DE FUNDICIÓN

Llenado incompleto: Solidificación antes de completar el llenado de la cavidad del molde. Causas: (1) fluidez insuficiente del metal fundido, (2) muy baja temperatura de vaciado, (3) vaciado que se realiza muy lentamente y (4) sección transversal de la cavidad del molde muy delgada.

Junta fría. 2 porciones del metal fluyen al mismo tiempo, pero hay una falta de fusión entre ellas debido a solidificación o enfriamiento prematuro. Causas: similares a las de llenado incompleto

Metal granoso o gránulos fríos: Salpicaduras durante el vaciado hacen que se formen glóbulos de metal que quedan atrapados en la fundición.

Cavidad por contracción. Este defecto es una depresión de la superficie o un hueco interno en la fundición debido a la contracción por solidificación que restringe la cantidad de metal fundido disponible en la última región que solidifica. Ocurre frecuentemente cerca de la parte superior de la fundición (rechupe).

Microporosidad. Se refiere a una red de pequeños huecos debida a la contracción por solidificación del último metal fundido, se asocia generalmente con las aleaciones.

Desgarramiento caliente: Ocurre cuando un molde restringe la contracción de la fundición después de la solidificación. Se presenta en un punto donde existe una alta concentración de esfuerzos.

Figura 31 Defectos comunes en fundiciones de arena. Tomado de http://www.comosehace.cl/procesos/JoseIgnacioSanchez/3-7_archivos/image004.gif

Sopladuras. Este defecto es una cavidad de gas causada por un escape de gases del molde durante el vaciado.

Puntos de alfiler: Similar a las sopladuras, involucra la formación de numerosas cavidades pequeñas de gas. Caídas de arena: Irregularidad en la superficie de la fundición, resulta de la erosión del molde de arena durante el vaciado. El contorno de la

erosión se imprime en la superficie de la fundición final. Costras: Áreas rugosas en la superficie de la

fundición debido a la incrustación de arena y metal. Son causadas por desprendimientos de la superficie del molde que se descascaran durante la solidificación y quedan adheridas a la superficie de la fundición.

Penetración: Fluidez del metal líquido es muy alta, puede penetrar en el molde o en el corazón de arena.

Corrimiento del molde: Escalón en el plano de separación del producto fundido, desplazamiento lateral de la parte superior del molde con respecto a la inferior.

Corrimiento del alma: Movimiento del corazón, generalmente vertical causado por la flotación del metal fundido.

Molde agrietado (venas y relieves): Si la resistencia del molde es insuficiente, se puede desarrollar una grieta en la que el metal líquido puede entrar para formar una aleta en la fundición final.

Figura 32 Defectos comunes en fundiciones de arena. Tomado de http://www.comosehace.cl/procesos/JoseIgnacioSanchez/3-7_archivos/image004.gif