PROCESOS DE FABRICACION INGENIERIA MECATRONICA ING. ARTEMIO ZAPATA REYES

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INSTITUTO TECNOLOGICO DE NUEVO LEON

INGENIERIA EN MECATRONICA

PROCESOS DE FABRICACION

UNIDAD II

FUNDICIÓN, MOLDEO Y PROCESOS AFINES.

2.1 Introducción a la fundición

2.2 Fundición en moldes permanentes y desechables

2.3 Métodos especiales de fundición.

OBJETIVO:

El alumno conocerá y comprenderá las diferentes etapas de los procesos de fundición o

moldeo, hasta obtener el producto final manufacturado.

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2.1 INTRODUCCIÓN A LA FUNDICIÓN

Se denomina fundición al proceso de fabricación de piezas, comúnmente metálicas pero

también de plástico, consistente en fundir un material e introducirlo en una cavidad, llamada

molde, donde se solidifica.

La conformación de piezas por fundición de metales consiste en obtener una pieza

introduciendo metal, en estado líquido, en un recipiente con la forma adecuada llamada

molde.

El recipiente puede ser de arena y en este caso, el proceso de obtención del molde se llama

moldeo en arena; o el recipiente puede ser metálico y se le llama coquilla.

Este procedimiento de conformación de piezas por fundición de metales se aplica para

obtener piezas de formas complicadas.

EJEMPLO:

Bancadas para maquinas herramienta

Monoblocks para motores a explosión

Hélices para buques

Campanas, etc...

Teóricamente cualquier material puede usarse para la conformación de piezas fundidas, pero

se procura emplear aquellos materiales con mejor fusibilidad y colabilidad, siempre que

garanticen la funcionalidad y servicio.

Los metales más empleados en la fundición son:

Aleaciones de hierro, para bancadas, ...

Aceros, para palancas, ruedas, ...

Aleaciones de cobre y zinc (latones) para grifos, válvulas,

Aleaciones de cobre y estaño (bronce) para hélices, cojinetes,

Aleaciones de aluminio, para monoblock de motores, bielas, pistones

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Pieza de latón: Grifos Pieza de bronce: Hélice Piezas de Al: Pistones

El aspecto superficial de las piezas conformadas por fundición de metales es generalmente

burdo.

La calidad dimensional y superficial que genera este procedimiento se puede decir que es

escasa, motivo por el cual una pieza fundida requiere posteriormente un mecanizado en sus

partes funcionales para tener valores aceptables en sus dimensiones y funcionamiento.

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CLASIFICACION DE LOS PROCESOS DE MOLDEADO O FUNDICION

Existen diversas posibilidades para la clasificación de los sistemas de fundición que dependen

del criterio empleado.

CONSIDERANDO LA NATURALEZA DEL MATERIAL:

MOLDEADO EN ARENA

Manual

Mecánico

MOLDEADO EN MOLDES METÁLICOS

Por gravedad

Moldeado centrífugo

Por presión

MOLDEADOS ESPECIALES

Moldeado en cáscara

Moldeado a la cera perdida

CONSIDERANDO LA NATURALEZA DEL MODELO

Modelos removibles

Modelos desechables

CONSIDERANDO EL MATERIAL DEL MOLDE

Moldes permanentes

Moldes desechables

CONSIDERANDO EL TAMAÑO DE LA PIEZA A FABRICAR

De banco

De piso y De fosa

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El moldeo del acero: consiste en verter (colar) el acero en un molde hueco, cuya cavidad

reproduce la forma deseada de la pieza y se deja solidificar el metal en dicho molde. La calidad

es mucho menor pero también es mucho más económico. El proceso de moldeo consta de las

siguientes etapas:

Diseño, construcción y preparación del "modelo".

Fabricación del "molde" a partir del modelo.

Fusión del metal.

Colada del acero líquido en los moldes.

Desmoldeo de la pieza.

Limpieza (desarenado y rebabado).

Tratamiento térmico.

Maquinado

2.2 FUNDICIÓN EN MOLDES DESECHABLES Y PERMANENTES

Fundición a la arena

El proceso tradicional es la fundición en arena, por ser ésta un material refractario muy

abundante en la naturaleza y que, mezclada con un aglomerante(resina) y un catalizador

(ácido fosfórico) adquiere cohesión y moldeabilidad sin perder la permeabilidad que posibilita

evacuar los gases del molde al que se vierte el metal fundido.

La fundición en arena consiste en colar un metal fundido, típicamente aleaciones de hierro,

acero, bronce, latón y otros, en un molde de arena, dejarlo solidificar y posteriormente

romper el molde para extraer la pieza fundida.

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FUNDICION CON MODELOS DESECHABLES:

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Fundición en moldes metálicos (permanentes)

La fundición en moldes permanentes hechos de metal es utilizada para la producción masiva de piezas de pequeño o regular tamaño, de alta calidad y con metales de baja temperatura de fusión. Sus ventajas son que tienen gran precisión y son muy económicos, cuando se producen grandes cantidades. Existen varios tipos de moldes metálicos utilizados para la fabricación de piezas por lo regular de metales no ferrosos, a continuación se mencionan algunos de los más utilizados.

1. Fundición en matrices

En este proceso el metal líquido se inyecta a presión en un molde metálico (matriz), la inyección se hace a una presión entre 10 y 14 Mpa, las piezas logradas con este procedimiento son de gran calidad en lo que se refiere a su terminado y a sus dimensiones. Este procedimiento es uno de los más utilizados para la producción de grandes cantidades de piezas fundidas. Se pueden utilizar dos tipos de sistema de inyección en la fundición en matrices.

1. Cámara caliente 2. Cámara fría

El procedimiento de fusión en cámara caliente se realiza cuando un cilindro es sumergido en el metal derretido y con un pistón se empuja el metal hacia una salida la que descarga a la matriz. Las aleaciones más utilizadas en este método son las de bajo punto de fusión como las de zinc, estaño y plomo. Las piezas que se producen son de 20 a 40 kg y se llegan a manejar presiones superiores a los 35 Mpa. Es un proceso rápido que se puede fácilmente mecanizar.

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1. Fundición con cámara caliente

El proceso con cámara fría se lleva metal fundido por medio de un cucharón hasta un cilindro por el cual corre un pistón que empuja al metal a la matriz de fundición, las piezas obtenidas son de unos cuantos gramos a 10 kg y sólo es recomendable en trabajos de poca producción.

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2. Fundición en cámara fría

Fundición con molde permanente por gravedad

Este tipo de fundición es utilizado para piezas en las que la calidad de terminado y dimensional no está sujeto a restricciones de calidad, debido a que la única fuente de energía que obliga al metal a llenar la cavidad del molde es la fuerza de la gravedad, un ejemplo de la utilización de este método el la fabricación de lingotes de metal.

La fusión de moldes de baja presión

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 hasta de 30 kg y es rentable para grandes cantidades de piezas sin grandes requerimientos de calidad.

Fundición al vacío

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3. Fundición hueca

Es un sistema de producción de piezas metálicas huecas sin corazones fijos. Consiste en vaciar metal fundido en un molde que es volteado cuando se empieza a solidificar el metal. El metal que no se ha solidificado sale del molde para ser utilizado en otra pieza y el metal solidificado forma las paredes de la pieza. El resultado son paredes delgadas de metal.

4. Fundición prensada o de Corthias

Es un proceso para producir piezas huecas pero de mayor calidad que la fundición hueca. Se vacía una cantidad específica de metal fundido en el interior de un molde con un extremo abierto por el que se introduce un corazón que obliga al metal fundido a distribuirse uniformemente en todo el molde, una vez que empieza a solidificarse el metal del molde, se extrae el corazón, lo que origina una pieza de buena calidad. Este sistema de fundición es considerado como artesanal y sólo es rentable cuando se van a fabricar pocas piezas.

Moldeo a la cera perdida o micro fusión:

En este caso, el modelo se fabrica en cera o plástico. Una vez obtenido, se recubre de una

serie de dos capas, la primera de un material que garantice un buen acabado superficial, y la

segunda de un material refractario que proporciones rigidez al conjunto. Una vez que se ha

completado el molde, se calienta para endurecer el recubrimiento y derretir la cera o el

plástico para extraerla del molde en el que se verterá posteriormente el metal fundido.

La colada continua: De la cuchara se vierte el chorro en una "ARTESA" (es una especie de distribuidor del caldo) y de la artesa se vierte en un molde de fondo desplazable y cuya sección transversal tiene la forma de palanquilla o semiproducto que se quiera fabricar.

Se denomina continua porque el producto sale en forma liquida sin interrupción y sin solidificarse desde el inicio del proceso de fundición hasta la artesa y hasta que la cuchara o cucharas de alimentación se hayan agotado.

El chorro, tanto al pasar de la cuchara a la artesa como al pasar de ésta al molde, es protegido de la atmósfera con buzas sumergidas.

Para iniciar la operación de la colada continua, se cierra el fondo del molde con un cabezal metálico que tiene la sección del molde unido a una barra metálica larga (FALSA BARRA), de esta forma queda tapado el fondo del molde evitando que el caldo caiga al vacío. Poco

después, a medida que el caldo pasa por el molde va arrastrando a la barra que finalmente se desprende y es retirado hasta que sea necesario iniciar una nueva colada.

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