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Instituto Tecnologico Superior de

Misantla

INTEGRANTES:

Aburto Ruiz Iris.

Betanzo Aggi Eduardo.

García Ortiz Yesenia del Carmen.

Gutiérrez Herrera Diego Abel.

Luna Fernández Brenda Edith.

Mirando Alarcón Ángel Armando.

Peralta González Amairani.

Ramírez Nava Ma. Fernanda

MATERIA: Procesos de Fabricación.

TRABAJO: Investigación: Tipo de moldes.

DOCENTE: Leoncio Laíz Trujillo.

GRUPO: 401 “A” Ing. Industrial.

MOLDES Y FABRICACIÓN DE MOLDES.

Moldes de arena.

La arena de fundición es sílice (SiO2) o sílice mezclada con otros minerales. Esta

arena debe tener buenas propiedades refractarias, expresadas como la capacidad

de resistir altas temperaturas sin fundirse o degradarse. Otras características

importantes son: el tamaño del grano, la distribución de tamaños del grano en la

mezcla y la forma de los granos. Los granos pequeños proporcionan mejor

acabado superficial en la fundición, pero os granos grandes son más permeables,

para que los gases escapen durante el vaciado. Los moldes hechos de granos

irregulares tienden a ser más fuertes que los moldes de granos redondos debido al

entrelazado de los granos, pero esto tiende a restringir la permeabilidad.

En la fabricación del molde, los granos de arena se aglutinan por medio de una

mezcla de agua y arcilla. La proporción típica (en volumen) es 90% de arena, 3%

agua y 7% de arcilla. En el método tradicional para formar la cavidad de molde se

compacta la arena de moldeo alrededor del modelo en la parte superior e inferior

de un recipiente llamad caja de moldeo.

Para determinar la calidad de la arena para el molde se usan varios indicadores

como:

1) Resistencia: es la capacidad del molde para mantener su forma y soportar

la erosión causada por el flujo del metal líquido.

2) Permeabilidad: Capacidad del molde para permitir que el aire caliente y los

gases de fundición pasen a través de los poros de la arena.

3) Estabilidad térmica: Capacidad de la arena en la superficie de la cavidad

del molde para resistir el agrietamiento y encorvamiento en contacto con el

metal fundido.

4) Retractilidad: Capacidad del molde para dejar que la fundición se contraiga

sin agrietarse, también se refiere a la capacidad de remover la arena de la

fundición durante su limpieza.

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Los moldes de arena se clasifican frecuentemente como arena verde, arena seca

o de capa seca. Los moldes de arena verde se hacen de una mezcla de arena,

arcilla y agua, el término ‘verde’ se refiere al hecho de que el molde contiene

humedad al momento del vaciado. Los moldes de arena verde tienen suficiente

resistencia en la mayoría de sus aplicaciones, así como buena retractilidad,

permeabilidad y reutilización, también son los menos costos. Por consiguiente, son

o más ampliamente usados, aunque también tiene sus desventajas. La humedad

en la arena puede causar defectos en algunas fundiciones, dependiendo del metal

y de la forma geométrica de la pieza. Un molde de arena se fabrica con

aglomerantes orgánicos en lugar de arcilla. El molde se cuece en una estufa

grande a temperaturas que fluctúan entre 400° F y 600°F. El cocido en estufa

refuerza el molde y endurece la superficie de la cavidad. El molde de arena seca

proporciona un mejor control dimensional en la fundición que los moldes de arena

verde. Sin embargo, el molde de arena seca es más costoso y la velocidad de

producción es reducida debido al tiempo de secado. En moldes de capa seca, la

superficie de la cavidad de un molde de arena verde se seca a un profundidad

entre 0.5 y 1 plg, usando sopletes, lámparas de calentamiento u otros medios,

aprovechando parcialmente las ventajas del molde de arena seca.

Procesos alternativos de fundición en moldeos

desechables

Existen otros procesos de fundición que están tan versátiles como los procesos de

fundición en arena y que han sido desarrollados para cumplir necesidades

especiales. La diferencia entre estos métodos radica en la composición del

material del molde con la en el mérito de fabricación del molde hubo en la forma

como se hace el patrón.

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Moldeo en concha

El moldeo en concha es un proceso de fundición en el cual el molde es una

concha delgada (típicamente 3/8 pulg.) hecho de arena aglutinada con una resina

termofija. Se desarrolló en Alemania durante los años 40.

Hay muchas ventajas en el proceso de MOLDEO en concha. La superficie de la

cavidad del moldeo de concha es más liso que el moldeo convencional de arena

verde, su lisura permite un mayor flujo de metal fundido durante el vacío y mejor

acabado de superficie final de la fundición. Se pueden obtener acabados de 100

µpulgadas y también buena precisión direccional con tolerancias posibles de ±0.10

pulg., en parte de tamaño mediana a pequeño. El buen acabado y la precisión

evitan muchas veces el maquinado posterior. La retractividad del molde es

generalmente suficiente para evitar el desgarramiento y en la fundición.

La desventaja de moldeo en concha es el costo al patrón de metal comparado con

el patrón para moldeo en arena verde. Esto hace difícil de justificar el moldeo por

concha para volúmenes pequeños de producción. El moldeo por concha puede

mecanizarse para producción y es más económico en grandes cantidades. Parece

particularmente adaptado para fundiciones de acero de menos de 20 lb. Varios

engranes, cuerpo de válvulas, manguitos y árboles de levas son ejemplos de

partes hechas con el moldeo en concha.

Moldeo al vacío

El moldeo al vacío, también llamado proceso-V, utiliza moldeo de arena que se

mantiene unido por presión de vacío en lugar de un aglutinante químico. Por

consiguiente, el término vacío en este proceso se refiere a la manufactura del

moldeo, mas no a la operación de fundición en sí.

La recuperación de la arena es una de las múltiples ventajas del moldeo al vacío,

ya que no se usan aglutinantes. Además, la arena no requiere el extensivo

reacondicionamiento que se lleva acabo cuando se usan aglutinantes. Los

defectos causados por la humedad están ausentes del producto, debido a que la

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arena no se mezcla con agua. Las ventas del proceso-V según su relativa lentitud

y que no es fácilmente adaptable a la mecanización.

Procesos con poliestireno expandido

El proceso de fundición con poliestireno expandido utilizar un molde de arena

compactado alrededor de un patrón de espuma de poliestireno que se vaporiza al

vaciar meta fundido dentro del molde. El proceso y sus variaciones se conocen

con otros nombres como proceso de espuma perdida, procesos de patrón o

modelo perdido, proceso evaporativo de espuma y el Full-mold Process. El modelo

de poliestireno incluye el bebedero de colada, el sistema de vaciado y las

mazarotas, y también puede contener corazones (si se necesita), eliminando así la

necesidad de hacer corazones por separado. Debido a que el modelo de espuma

se convierte en la cavidad del moldeo, se pueden ignorar las consideraciones del

plano de separación. El molde no tiene qué ser abierto en la sección superior e

inferior.

Se pueden usar varios métodos para hacer los patrones, dependiendo del

volumen de producción. Para fundiciones únicas, la espuma se corta

manualmente en tiras largas y se ensamblan para formar el modelo. En corridas

grandes de producción se emplea una operación automatizada que pueden

producir los modelos antes de hacer los moldes. Los modelos se recubren

normalmente con un compuesto refractario para darle una superficie más lisa al

patrón y mejorar su resistencia a la temperatura. Las arenas de moldeo incluyen

usualmente agentes aglutinantes. Sin embargo, en algunos procesos de este

grupo se usa arena seca, lo cual ayuda a recuperarla para su reutilización.

Una ventaja significativa de este proceso es que el modelo no necesita de

removerse del molde, estos simplifican y facilitan la fabricación del molde. En los

moldes convencionales de arena verde se requieren dos mitades con su plano de

separación, así como los dibujos de las tolerancias para el diseño del molde,

además se tienen que insertar los corazones y añadir los sistemas de vaciado y de

mazarotas. En el proceso de polietileno expandido, todos esos pasos se hacen en

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un modelo. La desventaja del método es que se necesita un nuevo patrón para

cada fundición. La justificación económica del proceso de poliestireno expandido

depende del costo de producción de los modelos. El proceso de fundición con

poliestireno expandido se ha aplicado para fundiciones de motores de automóvil

producidos en masa. Existen instalaciones con sistemas de producción

automática, destinadas para aplicaciones al moldeo de patrones de espuma de

poliestireno.

Impulsores para bombas y turbinas, y otras partes cuyas formas son relativamente

intricadas. Los tamaños de las fundiciones varían desde menos de una onza hasta

varios cientos de libras; las partes que pesan menos de 20 lb son las más

comunes. Las ventajas de los moldes de yeso para estas aplicaciones son un

buen acabado superficial, su precisión dimensional y su capacidad para hacer

fundiciones de sección transversal delgada.

Los moldes cerámicos para fundición son similares a los moldes de yeso, excepto

que los materiales cerámicos refractarios de que están hechos pueden soportar

temperaturas más altas que el yeso. Así, los moldes cerámicos pueden usarse

para fundiciones de acero, hierro y otras aleaciones de alta temperatura. Sus

aplicaciones (moldes y piezas relativamente intrincadas) son similares a las de los

moldes de yeso excepto por los metales que se funden. Sus ventajas (buena

precisión y acabado) son también similares.

FUNDICION POR REVESTIMIENTO.

En la fundición por revestimiento, el molde es hecho de cera, se recubre con

material refractario, para fabricar el molde, después de esto la cera se funde y

evacua antes de vaciar el metal fundido. El termino revestimiento viene de la

palabra revestir, que significa “cubrir completamente”, esto se refiere al

revestimiento de material refractario alrededor del molde de cera. El proceso de

fundición capaz de hacer piezas de alta precisión.

Como los moldes de cera se funden después que se hace el molde refractario, se

debe fabricar un molde para cada fundición. La producción de modelos se realiza

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mediante un operación de molde que consiste en vaciar o inyectar cera caliente en

un dado maestro, diseñado con las tolerancias apropiadas para la contracción de

la cera y del metal de fundición.

PASOS EN LA FUNDICION POR REVESTIMIENTO:

Se producen los patrones o modelos de cera

Se adhieren varios modelos a un bebedero para formar el modelo de árbol

El modelo de árbol se recubre con una capa delgada de material refractario

Se forma el molde entero, cubriendo el árbol revestido con suficiente

material para hacerlo rígido.

El molde se sostiene en posición invertida y se calienta para fundir la cera y

dejar que escurra fuera de la cavidad.

El molde se precalienta a una alta temperatura para asegurar la eliminación

de todos los contaminantes del molde, esto también facilita que el metal

fluya dentro de la cavidad y sus detalles, el metal se vacía y solidifica.

El molde se rompe y se separa de la fundición terminada.

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En operaciones de alta producción se pegan varios patrones a un bebedero de

colada, hecho también de cera, para formar un modelo de árbol.

El recubrimiento con refractario se hace generalmente por inmersión de árbol

patrón en un lodo de sílice u otro. El molde se deja secar al aire, aproximadamente

ocho horas para que endurezca el aglutinante.

LAS VENTAJAS DE LA FUNDICION POR REVESTIMIENTO:

Capacidad para fundir piezas complejas e intricadas.

Estrecho control dimensional con posibles tolerancias.

Buen acabado de la superficie.

Recuperación de la cera para reutilizarla.

MOLDES PARA FUNDICION DE YESO Y CERAMICO.

El molde para fundición en yeso son similares a los de fundición en arena, excepto

que el molde está hecho de yeso, en lugar de arena. Se mezclan aditivos como el

talco y la arena de sílice con el yeso para controlar la contracción y el tiempo de

fraguad, reducir los agrietamientos e incrementar la resistencia. Para fabricar el

molde y se deja fraguar.

En este método, los moldes de madera son generalmente insatisfactorios debido

al extenso contacto con el agua del yeso. La consistencia permite a la mezcla de

yeso fluir fácilmente alrededor del patrón, capturando los detales y el acabado de

la superficie.

El curado del molde de yeso es una de las desventajas de este proceso, al menos

para altos volúmenes de producción. El molde debe dejarse fraguar cerca de 20

minutos antes de sacar el modelo y, posteriormente debe cocerse por varias horas

para remover la humedad. Aun cosido el yeso no se desprende de todo el

contenido de humedad.

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Los moldes de yeso no soportan altas temperaturas como los moldes de arena,

por lo tanto están destinados a fundiciones de bajo punto de fusión como aluminio

magnesio y algunas aleaciones d acero.

MOLDES DE CERAMICO.

Los moldes de ceramico son parecidos a los de yeso, excepto q los materiales

ceramicos refractarios de que estan hechos pueden, pueden soportar

temperaturas mas altas quer el yeso.

Los moldes de ceramicos pueden usarse para fundiciones de acero, hierro y otras

aleaciones de altas temperaturas. Sus aplicaciones son parecidas a los de yeso

execto por los materiales que se funden.

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Procesos de fundición en molde permanente

La fundición en molde permanente usa un molde metálico construido en dos

secciones que están diseñadas para cerrar y abrir con precisión y facilidad. Los

moldes se hacen comúnmente de acero o hierro fundido. La cavidad junto con el

sistema de vaciado se forman por maquinado en las dos mitades del molde a fin

de lograr una alta precisión dimensional y un buen acabado superficial. Los

metales que se funden comúnmente en molde permanente son: aluminio,

magnesio, aleaciones de cobre y hierro fundido. Sin embargo, el hierro fundido

requiere una alta temperatura de vaciado 2300°F a 2700°F (1250°C a 1500°C), lo

cual acorta significativamente la vida del molde. Las temperaturas más altas de

vaciado para el acero, hacen inapropiado el uso de moldes permanentes para este

metal, a menos que se hagan en moldes de material refractario.

En este proceso es posible usar corazones para formar las superficies interiores

del producto de fundición. Los corazones pueden ser metálicos, pero su forma

debe permitir la remoción de la fundición, o deben ser mecánicamente

desmontables para permitir esta operación. Si la remoción del corazón metálico es

difícil o imposible se pueden usar corazones de arena, en este caso el proceso de

fundición es frecuentemente llamado fundición en molde semipermanente.

Los moldes se precalientan primero para prepararlos, y se rocía la cavidad con

uno o más recubrimientos. El precalentamiento facilita el flujo del metal a través

del sistema de vaciado y de la cavidad. Los recubrimientos ayudan a disipar el

calor y a lubricar la superficie del molde para separar fácilmente la fundición. Tan

pronto como solidifica el metal, el molde se abre y se remueve la fundición. A

diferencia de los moldes desechables, los moldes permanentes no se retraen, así

que deben abrirse antes de que ocurra la contracción por enfriamiento a fin de

prevenir el desarrollo de grietas en la fundición.

Las ventajas incluyen buen acabado de la superficie y control dimensional

estrecho, como ya se mencionó. Además, la solidificación más rápida causada por

el molde metálico genera una estructura de grano más fino, de esta forma pueden

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producirse fundiciones más resistentes. El proceso está limitado generalmente a

metales de bajo punto de fusión. Las manufacturas de formas geométricas más

simples que las fundidas en molde de arena (debido a la necesidad de abrir el

molde) constituyen otra limitación, además del costo. Debido al costo sustancial

del molde, el proceso se adapta mejor a producciones de alto volumen que

pueden automatizarse. Las partes típicas que se producen con proceso de molde

permanente incluyen pistones automotrices, cuerpos de bombas y ciertas

fundiciones para aviones y proyectiles.

Conclusión:

Con esta investigación se puede apreciar que existen diferentes tipos de moldes,

sin embargo hay que tener en cuenta que la mayoría de los moldes tienen la

misma metodología en cómo ser elaborados, aunque cambian el material con el

que estén hechos, puede variar también su utilización y la temperatura que puede

soportar cada molde puesto que no todos los materiales son muy resistentes a

temperaturas mayores de 500° C. Fue muy importante conocer los materiales con

los que se elaboran dichos moldes para poder realizar nuestro molde y tener más

conocimientos sobre sí.

Bibliografía

Fundamentos de manufactura-materiales, procesos y sistemas. “Procesos de fundición de metales”. Capítulo 13.MIKELL P. GROOVER

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