Tipos de lubricantes:

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INTRODUCCIN A LOS PROCESOS DE FUNDICIN Y MOLDEOLa fundicin adems de una industria es tambin un arte, ya que sin ms ayuda que la de un modelo y algunas herramientas rudimentarias puede producir piezas muy complejas.

El procedimiento de la fundicin permite obtener fcilmente piezas de diversas formas y tamaos y utilizar de modo conveniente algunos metales y aleaciones cuyas caractersticas particulares no los hacen aptos para la laminacin, la forja o la soldadura, por ejemplo el hierro colado.Para terminar la pieza hace falta como en todos los dems procedimientos industriales , someter las materia primas que en este caso es el metal en bruto fundido en lingotes y la chatarra y las materias auxiliares (esto es, el combustible, las arenas, los aglutinantes, entre otras).El principio de fundicin es simple: se funde el metal, se vaca en un molde y se deja enfriar, existen todava muchos factores y variables que se deben considerar para lograr una operacin exitosa de fundicin. La fundicin es un antiguo arte que todava se emplea en la actualidad, aunque ha sido sustituido en cierta medida por otros mtodos como el fundido a presin (mtodo para producir piezas fundidas de metal no ferroso, en el que el metal fundido se inyecta a presin en un molde o troquel de acero), la forja (proceso de deformacin en el cual se comprime el material de trabajo entre dos dados usando impacto o presin para formar la parte), la extrusin (es un proceso de formado por compresin en el cual el metal de trabajo es forzado a fluir a travs de la abertura de un dado para darle forma a suseccin transversal), el mecanizado y el laminado (es un proceso de deformacin en el cual el espesor del material de trabajo se reduce mediante fuerzas de compresin ejercidas por dos rodillos opuestos).Procesos de fundicinProcesos Convencionales de Obtencin del aceroNo se conoce con exactitud la fecha en que se descubri la tcnica de fundir mineral de hierro para producir un metal susceptible de ser utilizado. Los primeros utensilios de hierro descubiertos por los arquelogos en Egipto datan del ao 3.000A.C., y se sabe que antes de esa poca se empleaban adornos de hierro. Los griegos ya conocan hacia el 1.000A.C., la tcnica, de cierta complejidad, para endurecer armas de hierro mediante tratamiento trmico.

Las aleaciones producidas por los primeros artesanos del hierro (y, de hecho, todas las aleaciones de hierro fabricadas hasta el siglo XIV D.C.) se clasificaran en la actualidad como hierro forjado. Para producir esas aleaciones se calentaba una masa de mineral de hierro y carbn vegetal en un horno o forja con tiro forzado. Ese tratamiento reduca el mineral a una masa esponjosa de hierro metlico llena de una escoria formada por impurezas metlicas y cenizas de carbn vegetal. Esta esponja de hierro se retiraba mientras permaneca incandescente y se golpeaba con pesados martillos para expulsar la escoria y soldar y consolidar el hierro. El hierro producido en esas condiciones sola contener un 3% de partculas de escoria y un 0,1% de otras impurezas.En ocasiones esta tcnica de fabricacin produca accidentalmente autntico acero en lugar de hierro forjado. Los artesanos del hierro aprendieron a fabricar acero calentando hierro forjado y carbn vegetal en recipientes de arcilla durante varios das, con lo que el hierro absorba suficiente carbono para convertirse en acero autntico.

Como se puede ver en la figura.

Despus del siglo XIV se aument el tamao de los hornos utilizados para la fundicin y se increment el tiro para forzar el paso de los gases de combustin por la carga o mezcla de materias primas. En estos hornos de mayor tamao el mineral de hierro de la parte de hierro superior del horno se reduca a hierro metlico y a continuacin absorba ms carbono como resultado de los gases que lo atravesaban.

El producto de estos hornos era el llamadoarrabio, una aleacin que funde a una temperatura menor que el acero o el hierro forjado. El arrabio se refinaba despus para fabricar acero.

La produccin moderna de acero emplea altos hornos que son modelos perfeccionados de los usados antiguamente.El proceso de refinado del arrabiomediante chorros de aire se debe al inventor britnico Henry Bessemer, que en 1855 desarroll el horno o convertidor que lleva su nombre. Desde la dcada de 1960 funcionan varios mini hornos que emplean electricidad para producir acero a partir de chatarra. Pero en 1984 se adoptaron mtodos ms eficientes llamados convertidores bsicos de oxigeno. Por lo tanto existen diferentes tipos de hornos que se consideran como procesos convencionales para la obtencin del acero son:

1. ALTO HORNO

2. OXICONVERTIDORES

3. SIEMMENS MARTIN

4. HORNO DE CUBILOTE

Figura 1 Muestra los procesos para la obtencin de acero.

Procesos de moldeoProceso de produccin de piezas metlicas a travs del vertido de metal fundido sobre un molde hueco, por lo general hecho de arena. El principio defundicines simple: se funde el metal, se vaca en un molde y se deja enfriar, existen todava muchos factores y variables que se deben considerar para lograr una operacin exitosa de fundicin. La fundicin es un antiguo arte que todava se emplea en la actualidad, aunque ha sido sustituido en cierta medida por otros mtodos como el fundido a presin (mtodo para producir piezas fundidas de metal no ferroso, en el que el metal fundido se inyecta a presin en un molde o troquel de acero), la forja (proceso de deformacin en el cual se comprime el material de trabajo entre dos dados usando impacto o presin para formar la parte), la extrusin (es un proceso de formado por compresin en el cual el metal de trabajo es forzado a fluir a travs de la abertura de un dado para darle forma a su seccin transversal), el mecanizado y el laminado (es un proceso de deformacin en el cual el espesor del material de trabajo se reduce mediante fuerzas de compresin ejercidas por dos rodillos opuestos).

Procesos de FundicinLa realizacin de este proceso empieza lgicamente con el molde. La cavidad de este debe disearse de forma y tamao ligeramente sobredimensionado, esto permitir la contraccin del metal durante la solidificacin y enfriamiento. Cada metal sufre diferente porcentaje de contraccin, por lo tanto si la presin dimensional es crtica la cavidad debe disearse para el metal particular que se va a fundir. Los moldes se hacen de varios materiales que incluyen arena, yeso, cermica y metal. Los procesos de fundicin se clasifican de acuerdo a los diferentes tipos de moldes.

Para entender el proceso de fundicin, es necesario conocer cmo se hace el molde y qu los factores son importantes para realizar un buena fundicin.

Los principales factores son:

Procedimiento del molde

Moldeo

Arena

Corazones

Equipo mecnico

Metal

Vaciado

Limpieza

PROCEDIMIENTO.Se calienta primero el metal a una temperatura lo suficientemente alta para transformarlo completamente al estado lquido, despus se vierte directamente en la cavidad del molde. En un molde abierto el metal lquido se vaca simplemente hasta llenar la cavidad abierta. En un molde cerrado existe una va de paso llamada sistema de vaciado que permite el flujo del metal fundido desde afuera del molde hasta la cavidad, este es el ms importante en operaciones de fundicin.

Cuando el material fundido en el molde empieza a enfriarse hasta la temperatura suficiente para el punto de congelacin de un metal puro, empieza la solidificacin que involucra un cambio de fase del metal. Se requiere tiempo para completar este cambio de fase porque es necesario disipar una considerable cantidad de calor. El metal adopta la forma de cavidad del molde y se establecen muchas de las propiedades y caractersticas de la fundicin. Al enfriarse la fundicin se remueve del molde; para ello pueden necesitarse procesamientos posteriores dependiendo del mtodo de fundicin y del metal que se usa. Entre ellos tenemos:

El desbaste del metal excedente de la fundicin.

La limpieza de la superficie.

Tratamiento trmico para mejorar sus propiedades.

Pueden requerir maquinado para lograr tolerancias estrechas en ciertas partes de la pieza y para remover la superficie fundida y la micro estructura metal metalrgica asociada.

FIGURA1.Componentes de un molde

FIGURA 2. Componentes del proceso de fundicin

Los moldes se clasifican segn los materiales usados en:

Moldes de arena en verdeEs el mtodo ms comn que consiste en la formacin del molde con arena hmeda, usada en ambos procedimientos. La llamada arena verde es simplemente arena que no se ha curado, es decir, que no se ha endurecido por horneado. El color natural de la arena va desde el blanco hasta el canela claro, pero con el uso se va ennegreciendo. La arena no tiene suficiente resistencia para conservar su forma, por ello se mezcla con un aglutinante para darle resistencia; luego se agrega un poco de agua para que se adhiera. Esta arena se puede volver a emplear solo aadiendo una cantidad determinada de aglutinante cuando se considere necesario.

Moldes con capa secaDos mtodos son generalmente usados en la preparacin de moldes con capa seca. En uno la arena alrededor del modelo a una profundidad aproximada de 10 mm se mezcla con un compuesto de tal manera que se seca y se obtiene una superficie dura en el molde. El otro mtodo es hacer el molde entero de arena verde y luego cubrir su superficie con un rociador de tal manera que se endurezca la arena cuando el calor es aplicado. Los rociadores usados para este propsito contienen aceite de linaza, agua de melaza, almidn gelatinizado y soluciones liquidas similares. En ambos mtodos el molde debe secarse de dos maneras: por aire o por una antorcha para endurecer la superficie y eliminar el exceso de humedad.Moldes con arena secaEstos moldes son hechos enteramente de arena comn de moldeo mezclada con un material aditivo similar al que se emplea en el mtodo anterior. Los moldes deben ser cocados totalmente antes de usarse, siendo las cajas de metal. Los moldes de arena seca mantienen esta forma cuando son vaciados y estn libres de turbulencias de gas debidas a la humedad.

Moldes de arcillaLos moldes de arcilla se usan para trabajos grandes. Primero se construye el molde con ladrillo o grandes partes de hierro. Luego, todas estas partes se emplastecen con una capa de mortero de arcilla, la forma del molde se empieza a obtener con una terraja o esqueleto del modelo. Luego se permite que el molde se seque completamente de tal manera que pueda resistir la presin completa del metal vaciado. Estos moldes requieren de mucho tiempo para hacerse y su uso no es muy extenso.

Moldes furnicoEl proceso es bueno para la fabricacin de moldes usando modelos y corazones desechables. La arena seca de grano agudo se mezcla con cido fosfrico el cual acta como un acelerador. La resina furnica es agregada y se mezcla de forma continua el tiempo suficiente para distribuir la resina. El material de arena empieza a endurecerse casi de inmediato al aire, pero el tiempo demora lo suficiente para permitir el moldeo. El material usualmente se endurece de una a dos horas, tiempo suficiente para permitir alojar los corazones y que puedan ser removidos en el molde. En uso con modelos desechables la arena de resina furnica puede ser empleada como una pared o cscara alrededor del modelo que estar soportado con arena de grano agudo o en verde o puede ser usada como el material completo del molde.

Moldes de CO2En este proceso la arena limpia se mezcla con silicato de sodio y es apisonada alrededor del modelo. Cuando el gas de CO2 es alimentado a presin en el molde, la arena mezclada se endurece. Piezas de fundicin lisas y de forma intrincada se pueden obtener por este mtodo, aunque el proceso fue desarrollado originalmente para la fabricacin de corazones.

Moldes de metalLos moldes de metal se usan principalmente en fundicin en matriz de aleaciones de bajo punto de fusin. Las piezas de fundicin se obtienen de formas exactas con una superficie fina, esto elimina mucho trabajo de maquinado.Moldes especialesPlstico, cemento, papel, yeso, madera y hule todos estos son materiales usados en moldes para aplicaciones particulares.El molde debe poseer las siguientes caractersticas:

Debe ser lo suficientemente fuerte para sostener el peso del metal.

Debe resistir la accin de la erosin del metal que fluye con rapidez durante la colada.

Debe generar una cantidad mnima de gas cuando se llena con el metal fundido. Los gases contaminan el metal y pueden alterar el molde.

Debe construirse de modo que cualquier gas que se forme pueda pasar a travs del cuerpo del molde mismo, ms bien que penetrar el metal.

Debe ser suficientemente refractario para soportar la alta temperatura del metal y poderse desprender con limpieza del colado despus del enfriamiento.

El corazn debe ceder lo suficiente para permitir la contraccin del colado despus de la solidificacin.

MAQUINAS PARA MOLDEOEstas mquinas ofrecen velocidades ms altas de produccin y mejor calidad de los colados adems de mano de obra ligera y costos ms bajos.

Mquinas de moldeo por sacudida y compresinConsta bsicamente de una mesa accionada por dos pistones en cilindros de aire, uno dentro del otro. El molde en la mesa se sacude por la accin del pistn inferior que eleva la mesa en forma repetida y la deja caer bruscamente en un colchn de rebote. Las sacudidas empacan la arena en las partes inferiores de la caja de moldeo pero no en la parte superior. El cilindro ms grande empuja hacia arriba la mesa para comprimir la arena en el molde contra el cabezal de compresin en la parte superior. La opresin comprime las capas superiores de la arena en el molde pero algunas veces no penetra en forma efectiva todas las reas del modelo.Maquinas de sacudida y vuelco con retiro del modeloEn esta mquina una caja de modelo se coloca sobre un modelo en una mesa, se llena con arena y se sacude. El exceso de arena se enrasa y se engrapa un tablero inferior a la caja de moldeo. La mquina eleva el molde y lo desliza en una mesa o transportador. La caja se libera de la mquina, el modelo se vibra, se saca del molde y se regresa a la posicin de carga. Mquinas similares comprimen y tambin sacuden.

Mquina lanzadora de arenaEsta mquina logra un empaque consistente y un efecto de apisonado lanzando arena con alta velocidad al modelo. La arena de una tolva se alimenta mediante una banda a un impulsor de alta velocidad en el cabezal. Una disposicin comn es suspender la lanzadora con contrapesos y moverla para dirigir la corriente de arena con ventaja dentro de un molde. La dureza del molde se puede controlar mediante el operador cambiando la velocidad del impulsor y moviendo la cabeza impulsora. Su principal utilidad es para apisonar grandes moldes y su nica funcin es empacar la arena en los moldes. Generalmente trabaja con el equipo de retiro del modelo.

Los procesos de moldes en fundicin comercialmente ordinaria pueden ser clasificados como:

Moldeo en bancoEste tipo de moldeo es para trabajos pequeos, y se hace en un banco de una altura conveniente para el moldeador. En estos tipos de moldeo se producen grandes cantidades, tambin se utilizan placas correlativas que son modelos especiales metlicos de una sola pieza al igual que las cajas de tableros de soporte que permiten sacar con facilidad el modelo del molde de arena, el cual se puede volver a utilizar.

Moldeo en pisoCuando las piezas de fundicin aumentan de tamao, resulta difcil su manejo, por consiguiente, el trabajo es hecho en el piso. Este tipo de moldeo se usa prcticamente todas las piezas medianas y de gran tamao. Suelen ser muy costosos, tienen el mismo procedimiento que el moldeo en banco salvo las caractersticas ya mencionadas.

Moldeo en fosaLas piezas de fundicin extremadamente grandes son moldeadas en una fosa en vez de moldear en cajas. La fosa acta como la base de la caja, y se usa una capa separadora encima de l. Los lados de la fosa son una lnea de ladrillos y en el fondo hay una capa gruesa de carbn con tubos de ventilacin conectados a nivel del piso. Entonces los moldes de fosa pueden resistir las presiones que se desarrollan por el calor de los gases, esta prctica ahorra mucho en moldes costosos.

Molde en mquinaLas maquinas han sido construidas para hacer un numero de operaciones que el moldeador hace ordinariamente a mano, tales como apisonar la arena, voltear el molde completo, formar la alimentacin y sacar el modelo; todas estas operaciones pueden hacerse con la maquina mucho mejor y ms eficiente que a mano.

ARENAS.Existen diferentes tipos de arenas.

Arena Slica (SiO2)Se encuentra en muchos depsitos naturales, y es adecuada para propsitos de moldeo por que puede resistir altas temperaturas sin descomponerse. Esta arena es de bajo costo, tiene gran duracin y se consigue en una gran variedad de tamao y formas de grano. Por otra parte, tiene una alta relacin de expansin cuando esta sometida al calor y tiene cierta tendencia a fusionarse con el metal La arena slica pura no es conveniente por si misma para el trabajo de moldeo puesto que adolece de propiedades aglomerantes. Las propiedades aglomerantes se pueden obtener por adicin de 8 a 16% de arcilla. Los tres tipos de arcilla comnmente usados son, la Caolinita, Ilita y Bentonita. Esta ultima, usadas con ms frecuencia, proviene de cenizas volcnicas.

Arenas naturales(semisintticas).

Estas se han formado por la erosin de las rocas gneas; se mezclan adecuadamente con arcillas al extraerlos en las canteras y solo se requiere agregarles agua para obtener una arena conveniente para moldeos de piezas fundidas de hierro y metales no ferrosos. La gran cantidad de materia orgnica encontrada en las arenas naturales impiden que sean lo suficientemente refractarias para usos en temperaturas elevadas, tal y como en el modelo de metales y aleaciones con alto punto de fusin.

Se clasifican en:De acuerdo a su contenido de arcilla.

Tierras grasas

Tierras semigrasas

Tierras Magras

Arenas Silicas

De acuerdo a la forma de su grano

grano esferoidal

grano angulado

grano compuesto

grano subangulado

grano redondos

De acuerdo a la dimensin del grano.

Grano grueso

Grano mediano

Grano fino

Calidad de las arenasPara determinar la calidad esencial de la arena de fundicin se hace necesaria algunas pruebas peridicas. Las propiedades cambian por contaminacin con materiales estaos, por la accin del lavado en el recocido, por el cambio gradual y la distribucin de los tamaos de grano y por la continua exposicin de esta a altas temperaturas. Las pruebas pueden ser tanto qumicas como mecnicas, pero a aparte de la determinacin de los elementos indeseables en la arena, las pruebas qumicas son de poco uso. Las mayoras de las pruebas mecnicas son simples y no requieren equipos elaborados. Varias de las pruebas estn diseadas para determinar las siguientes propiedades de la arena de moldeo.

Permeabilidad.La porosidad de la arena que permite el escape de los gases y vapores formados en el molde.Resistencia.La arena debe ser cohesiva hasta el grado de que tenga suficiente ligazn, tanto el contenido de agua como el de arcilla, afecta la propiedad de la cohesin.

Resistencia en seco.Es la resistencia necesaria en la arena para mantener la forma de la cavidad del molde cuando este seca.Resistencia en verde.es la capacidad de la arena para formar grumos para retener la forma necesaria.Refractariedad.La arena debe resistir las altas temperaturas sin fundirse.

Resistencia en caliente:Esta resistencia hace que la arena no se deteriore ni cambie sus dimensiones. Una vez que el metal se solidifica y seca las orillas del molde, la arena se calentar mucho; pero en ese momento se solidific el metal y no es crtico el estado de la arena.Desprendimiento.Es la facilidad de la arena para sacudirla o sacarla despus que solidific la pieza. Si la arena tiene mucho aglutinante se endurece mucho al secarlas y se hace difcil separarla de la pieza fundida.Tamao y forma del grano. La arena debe tener un tamao de grano dependiente de la superficie que se trate de producir, y los granos deben ser irregulares hasta tal grado que mantenga suficiente cohesin.

Las arenas de moldeo sintticas. Se componen de Slice lava de granos agudos, a lo que se aade 3 a 5% de arcilla. Con las arenas sintticas se generan menos gas ya que se requiere menos del 5% de humedad para que desarrolle su resistencia adecuada.

CORAZONES.Cuando una pieza de fundicin debe tener una cavidad o hueco, tal y como un agujero para un tornillo, debe introducirse al molde alguna forma de corazn. Un corazn se define algunas veces como cualquier proyeccin de arena dentro del molde. Esta proyeccin puede quedar formada por el molde mismo o puede ser hecha en otra parte e introducido en el molde despus de extraer el modelo. Se pueden formar superficies tanto internas como externas en una pieza de fundicin mediante los corazones.Los corazones se clasifican como:

CORAZONES DE ARENA VERDE. CORAZONES DE ARENA SECA.Los de arena verdeSon aquellos formados por el mismo modelo y se hacen en la misma arena del molde.

Los corazones de arena secaSon los que se forman separadamente para insertarse despus que se ha retirado el modelo y antes de cerrar el molde.En general deben usarse los corazones de arena verde, siempre que sea posible para mantener el costo de los modelos y de las piezas de fundicin en un mnimo. Naturalmente los corazones separados aumentan el costo de produccin.

Un corazn debe ser:Permeable. Capacidad de la arena para permitir que escapen los vapores.

Refractario. Capacidad de soportar altas temperaturas.Facilidad de colapso. Habilidad para disminuir el tamao conforme se enfra el colado y se contrae.Resistencia en seco. Para que no se erosione y sea arrastrado o cambie de tamao cuando est rodeado del metal fundido.Friabilidad. Facilidad para desmoronarse y eliminarse con facilidad del colado.Debe tener una tendencia mnima a generar gas.

Moldeo por Lingoteras

Las lingoteras son moldes de fundicin en forma de tronco, de pirmide, cuadrada o redonda.

Las piezas de metal o aleaciones obtenidas o moldeadas en las lingoteras se denominan lingotes y constituyen la forma comercial con que se vende el metal de aleacin en bruto para la fabricacin posterior de productos o semiproductos, para el modelo de piezas en segunda fusin es decir por fundicin, o bien para forma, entre otras.

La clase de metal colado y el producto son factores que determinan el peso de lingote. Los lingotes de seccin rectangular o cuadrada, tienen sus aristas redondeadas y los lados corrugados. Este redondeado reduce la tendencia de los granos columnares a convergir, formando un plano dbil. Este corrugamiento hace acelerar el enfriamiento, lo cual es un proceso que reduce el tamao de los granos columnares formados.Cuando, se vaca un lingote la solidificacin es progresiva, comenzando en la superficie de molde y progresando hacia el centro.La superficie superior de cada lingote solidifica inmediatamente, as como las paredes y porque el rechupe de la parte superior de metal solidificado se forma una cavidad grande en el centro de tubo de interior de lingote.

Existen dos tipos de moldes para lingotesLingotes con el extremo, grueso hacia arriba y lingotes con extremo grueso hacia abajo. Los lingotes con el extremo hacia arriba tienen, en la parte superior del molde un gran volumen de metal caliente, disponible durante el periodo de enfriamiento y al solidificar muestran pocas prdidas de metal debido a las cavidades por rechupe.

Los lingotes deben cumplir ciertas propiedades:Rechupe: Su origen esta en la variacin de los volmenes que se producen en la solidificacin.

Textura: En el corte transversal se revelan tres zonas:a) Zona central: Resultado de la uniformacin de la temperatura en el corazn del lingote al final de la solidificacin.b) Zona basltica: Resultado del crecimiento de cientos de cristales.c) La piel: Zona delgada que solidifica rpidamente al contacto, con la pared de la lingotera.

Las lingoteras se disponen alineadas en el suelo de la nave de colado o en una fosa, el llenado se hace por dos procedimientos.

Colada directa: Se efecta llenando las lingoteras por la parte superior.Colada en sifn: Se disponen las lingoteras unidas por la parte inferior con conducto de tierra, la colada. Se efecta por la lingotera madre llenndose las dems lingoteras a travs de los conductos de abajo hacia arriba.

Una vez vertido el metal en la lingotera aproximadamente de dos a tres minutos despus de la colada, el metal al contraerse se separa de las paredes del molde para dejar un espacio y as poder desmoldarlo, esto se realiza a travs de un desmoldeador "Strippe". El cual levanta la lingotera y empujando el lingote con un pistn desmoldeador, se logra la extraccin del lingote.

Moldeo por Colado Continuo.Este mtodo consiste en vaciar continuamente el metal fundido en el interior de u molde, el cual tiene las facilidades para enfriar rpidamente el metal hasta el punto de solidificacin, y enseguida extraerlo del molde. Los procesos pueden ser los siguientes:

Proceso de Molde AlternativoEste proceso utiliza un molde de cobre alternativo enfriado por agua, la carrera hacia abajo se sincroniza con la velocidad de descarga de la plancha. El metal lquido es vaciado en un homo mantenedor, y se descarga en un molde despus de haber sido medido a travs de un orificio do 22 mm a la vlvula de la aguja.El metal fundido se distribuye transversalmente en el molde por medio de una pieza horizontal atravesada que queda sumergida. El nivel del metal se mantiene todo el tiempo constante. La velocidad de vaciado del metal liquido se controla mediante una vlvula de aguja que sale por la parte superior del homo mantenedor. A medida que el metal se enfra en la parte inferior del molde, es descargado a velocidad constante, entrando a los rodillos separadores. Estos van sincronizados con el movimiento hacia abajo del molde y estn montados justamente arriba de una sierra circular que corta los planchones a las longitudes requeridas.

Proceso AsarcoEste proceso difiere de otros a procesos continuos en que la matriz formadora o molde queda integrados con el horno y no hay problema para controlar el flujo de metal. El metal se alimenta por gravedad al interior del molde desde el horno y se va solidificando continuamente y es extrado por los rodillos inferiores. Una parte importante de este proceso es la matriz de grafito enfriada por agua, que es autolubricada, es resistente a los choques trmicos y no a atacada por las aleaciones a base de cobre.

Al iniciar el proceso se coloca entre los rodillos extractores una barra del mismo perfil que la que se va a colar, en el interior de la matriz. Esta barra se engarza con una longitud corta de la que se va a fundir. A medida que el metal liquido entra en la matriz, funde en el extremo superior de la barra formando una unin perfecta. El ciclo de colado comienza luego con los rodillos extractores y el metal fundido solidifica de continuo a medida que se va enfriando y es extrado de la matriz. Cuando la fundicin deja el horno, llega finalmente al piso de corte donde es cortada a la longitud deseada estando todava en movimiento. Un receptor oscilante toma la pieza y la descarga en posicin horizontal y de ah va a las operaciones de inspeccin y enderezado.Este proceso ha tenido xito para realizar procesos como; piezas redondas, tubos cuadrados o formas especiales.

Proceso de Fundicin Continua con Moldes de Latn.El proceso de fundicin continua para aceros al carbono y aceros aleados usando moldes de latn o cobre de grandes espesores los cuales permiten una velocidad de flujo de calor que es suficiente para prevenir que el molde no sea baado por el metal que se empieza a vaciar. Los moldes de latn o cobre tienen una alta conductividad de calor que no son fciles de ser mojadas por el acero lquido. La seccin transversal usada como dato vara alrededor de 7 a 57 mm2. El metal es suministrado al molde por medio de una boquilla colocada en un vertedero o caja de colado. El vertedero es a su vez alimentado desde una olla convencional. El enfriamiento rpido del molde es esencial para el xito de este proceso y da como resultado una mejora en la vida del molde, menor segregacin, menor tamao del grano y una mejor superficie. Realmente el metal que esta prximo a las paredes del molde solidifica solo unos cuantos centmetros abajo de la superficie superior y se contrae ligeramente a partir de las paredes del molde. A medida que la seccin fundida abandona el molde fri pasa por una seccin que controla la velocidad de enfriamiento y en donde los rodillos guiadores impiden la expansin de la pieza fundida. Abajo de esta rea estn los rodillos extractores que controlan la velocidad a la cual, la pieza debe pasar por el rea de corte. Los colados se cortan a las longitudes requeridas por medio de un soplete de oxiacetileno. Los colados se rolan, forjan o extruyen en lupias, tochos, o planchones.

FIGURA 4. Colado contino de Perfiles

Proceso de enfriamiento Directo.En este proceso se vacan en forma continua lingotes de aluminio y de aleaciones de aluminio, formando una cscara en un molde vertical estacionario enfriado por agua. La solidificacin se complementa por la aplicacin directa de agua abajo del molde. Al comenzar, el molde esta tapado por un bloque colocado sobre un elevador o por medio de un falso lingote. El metal lquido es alimentado desde un horno a travs de vertederos y conductos, regulando el flujo manual o automticamente por medio de un flotador controlador, de modo que coincide con la rapidez del colado que se controla mediante el elevador o de rodillos impulsores. Se producen piezas de secciones arriba del m2. Las longitudes 2.5 a 3.8 m de largo limitados por la carrera del elevador o bien cuando se emplean rodillos, los lingotes se cortan a las longitudes finales. La calidad superficial es adecuada tal y como sale del colado para ciertas aleaciones y productos o puede requerir quitar una delgada capa superficial para otras aleaciones, o para aplicaciones ms criticas.

FIGURA 5. Vaciado de lingotes de Aluminio por enfriamiento.

Moldeo por PiezaEn el moldeo de piezas trataremos los siguientes procedimientos:

1. Con moldes permanentes

2. Con moldes no permanentes

3. Mtodos actuales

1. Centrifuga

2. Centrifuga real

3. Semicentrifuga

a) Moldes Permanentes.Los moldes permanentes estn constituidos de materiales cementados (cemento yeso entre otros), y son utilizados para producciones en serie y para modificar la estructura de las piezas cuando llevan corazn, las piezas a moldear, las modificaciones no se harn al modelo patrn, si no al molde permanente dependiendo de las necesidades que se requieren en el momento.Los moldes permanentes se clasificanMoldes permanente por presinMoldes permanentes por gravedadMoldes permanentes por Presin.Estos moldes se realizan montando un molde metlico sobre un horno de induccin donde el horno se encuentra sellado y se le inyecta gas, bajo presin, que se utiliza para forzar el metal lquido en el horno a travs del refractario calentado en el "tallo" en la cavidad. Algunas veces se usan bombas de vaco para remover el aire atrapado en el molde y para asegurar una estructura ms densa y un llenado rpido.

El proceso es ms econmico obtienen un buena produccin. Las piezas producidas por este mtodo estn libres de inclusiones, tienen buena precisin dimensional, y las prdidas por sobras son comnmente menores del 10% y pueden ser tan bajas como el 2%.

FIGURA 6. Molde Permanente Por Presin.

Molde Permanente por GravedadEste mtodo utiliza un molde permanente hecho de metal o grafito. Estos moldes se recubren con una sustancia refractaria y luego con negro de humo, la cual reduce los efectos del enfriamiento en el metal y facilita la remocin de la pieza de fundicin. No se utiliza presin excepto la obtenida por la altura del metal en el molde. El proceso se usa satisfactoriamente para piezas de fundicin ferrosa y no ferrosa, aunque este ltimo tipo, no presenta muchos problemas como las piezas de fundicin ferrosa debido a las bajas temperaturas de vaciado.

En este tipo de moldes se pueden utilizar corazones tanto de metal como de arena seca.

El tipo ms simple de molde permanente est embisagrado de un lado del molde, teniendo en el otro lado del molde dispositivos para mantener juntas las dos mitades.

Los moldes permanentes producen piezas libres de arena con un buen acabado y detalles en la superficie. Se adaptan especialmente a la produccin de piezas pequeas y de tamao medio y son capaces de mantener tolerancias que van desde 0.064 a 0.25 mm.

Una desventaja de este proceso es el alto costo de equipo y el costo de mantenimiento de los moldes. Se obtienen productos tales, como pistones de aluminio, utensilios de cocina, partes de refrigerados, planchas elctricas y pequeos discos para engrane.

En la elaboracin de moldes permanentes es necesario tomar en cuenta factores tanto metalrgicos como mecnicos, tambin dentro de los factores que deben tomarse en cuenta: los rechupes, la forma en que se realiza el vaciado, el buen escape de los aires, el uso de corazones, entre otros.

Rechupes:Son cavidades que se forman en las piezas debido a la falta de metal, podemos poner atencin en la porosidad del rechupe que es una falla que puede prevalecer si ocurren cambios abruptos de seccin en el molde. Por esto deben evitarse estos cambios en el diseo del mismo, cuanto sea posible.

Otra causa de rechupes, es que en el momento de vaciar el metal, este se enfri y se solidifique en el canal angosto por el que pasa, antes de llenar la seccin derecha de la pieza. Para evitar estos rechupes lo que se puede hacer es alimentar el metal fundido simultneamente en ambos lados de la pieza a fabricar y as se reducir el riesgo de que se produzcan rechupes.VaciadoEl vaciado del metal el cual se puede realizar en pequeas cantidades a travs de una cuchara de vaciado o si se requiere ms metal, o si se trata de un metal ms pesado, se han diseado cucharas para ser usadas por dos nombres o si se trata de una produccin en masa, se realiza colocando los moldes sobre transportadores y hacindolos pasar lentamente, por una estacin de vaciado. Esta estacin de vaciado puede ser localizada permanentemente cerca del horno o el metal puede ser trado a ciertos puntos por equipo de manejo areo.

VentilacinDebe preverse el escape de aire, de la cavidad del molde al inyectar el metal fundido. Es necesario, una ventilacin apropiada. La lnea de divisin del molde puede adaptarse de manera que tenga ductos de ventilacin cortando ranuras de poca profundidad de unos 25 mm. de ancho y 0, 13 mm. de profundidad sobre la cara del miembro del molde que contiene la cavidad. Estos ductos permiten el escape de aire, pero el metal fundido se solidifica inmediatamente que entra al orificio angosto.

CorazonesEn algunos casos, es inevitable el uso de corazones y estos son generalmente removidos del vaciado despus de que ste abandona el molde. Con el desgaste del molde, la marca de la lnea de divisin ser ms intensa en el vaciado. Deber por tanto, estar en una posicin en que sea fcil de eliminar.

Siempre que sea posible, dos puntos distintivos, que deban mantenerse a una distancia precisa, debern ser corazonados en la misma mitad del molde, generalmente mvil.

Si se encuentran separados por la lnea de divisin, Pueden ocurrir variaciones en la distancia que las separa, ya que siempre pueden existir pequeas partculas que se alojen entre las caras del molde y eviten que ste cierre completamente.

Existen aceros para moldes permanentes, los aceros adecuados para manufactura de moldes permanentes para vaciado a presin varan en composicin desde los aceros simples de medio carbono para usarse con aleaciones de baja temperatura a aceros cromo-molibdeno-tungsteno-cobalto para el vaciado de aleaciones a base de cobre.

Tambin existen, aleaciones para moldes permanentes las cuales se determinan dependiendo de las propiedades mecnicas necesarias en las piezas a fabricar se encontrara, que bajo condiciones de trabajo normales hay poco de donde elegir entre las aleaciones a base de zinc y a base de aluminio, por lo que respecta a la resistencia y porciento de alargamiento.

A continuacin se muestra una tabla que muestra los tipos y los materiales de los modelos para los moldes permanentes

TABLA 1. Tipos de moldes permanentes.

b) Moldes No PermanentesLa fabricacin de moldes transitorios o llamados tambien permanentes, requiere de:ModelosCajas de moldeoHerramientasMaquinaria

Se puede clasificar los modelos en:

a.- Moldeo a ManoEs aquel en el que todas las operaciones se realizan manualmente, ya sea con ayuda eventual de medios de levantamiento o de transporte o de utensilios mecnicos.

b.- Moldeo

En el cual algunos o todas las operaciones son realizadas por medio de mquinas adecuadas. En el moldeo mecnico es indispensable la ayuda de medios de levantamiento y de transporte para asegurar en las operaciones auxiliares el mismo ritmo de produccin que el que imprimen las mquinas de moldear.

En los moldes perdidos, la arena debe ser contenida en un recipiente adecuado que soporte la fuerza de compresin de la arena y la presin metalosttica que ejerce el metal lquido en el acto de la colada.

En los moldes perdidos la arena puede atacarse de diversas maneras:

a.- A presin.-Cuando se dispone en tomo al modelo y en la caja una cierta cantidad de arena suelta para ir atacando en la medida y direccin adecuadas. Este atacado puede efectuarse directamente con la mano, usando atacadores de mano, neumticos o elctricos, con una mquina que pueda ser accionada a mano o por fuerza hidrulica o neumtica.

b.- Por sacudimiento o vibracin.- Una vez colocada la arena en torno al modelo dentro de la caja, se somete el conjunto en una serie de sacudidas o de vibraciones que asientan los granos de la arena.

c.- Por sacudimiento y presin combinados.d.- Por proyeccin centrifuga.e.- Por proyeccin neumtica.Caractersticas:1-. Ser plsticos2.- Tener cohesin y resistencia3.- Resistir la accin de las temperaturas elevadas (ser refractarios)4.- Permitir la evacuacin rpida del aire contenido en el molde y de los gases que se producen en el acto de la colada por la accin del calor sobre el mismo molde, es decir, deben tener, permeabilidad.5.- Disgregarse fcilmente para permitir la extraccin y el polimentado de la pieza (ser disgregables)

c) Mtodos Actuales De MoldeoFundicin CentrifugaLa fundicin centrifuga es el proceso de hacer girar el molde mientras se solidifica el metal, utilizando as la fuerza centrifuga para acomodar el metal en el molde. Se obtienen mayores detalles sobre la superficie de la pieza y la estructura densa del metal adquiere propiedades fsicas superiores. Las piezas de forma simtricas se prestan particularmente para este mtodo, aun cuando se pueden producir otros muchos tipos de piezas fundidas.Por fundicin centrifuga se obtienen piezas ms econmicas que por otros mtodos. Los corazones en forma cilndrica y rebosaderos se eliminan. Las piezas tienen una estructura de metal densa con todo y las impurezas que van de la parte posterior al centro de la pieza pero que frecuentemente se maquinan. Por razn de la presin extrema del metal sobre el metal, se pueden lograr piezas de secciones delgadas tambin como en la fundicin esttica.Los moldes permanentes se han hecho frecuentemente en la fundicin centrifuga de magnesio. Desde entonces las piezas de fundicin de magnesio son forzadas nuevamente al molde, las piezas se enfran mas rpidamente y el aire o gas atrapados se eliminan entre el molde y el material.Aunque en la fundicin centrfuga hay limitaciones en el tamao y forma de piezas fundida, se pueden hacer desde anillos de pistn de pocos gramos de peso y rodillo para papel que pesen arriba de 40 toneladas, Blocks de maquinas en aluminio.

Los mtodos centrfugos pueden ser clasificados como:

1. -Mtodo centrifugo real

2. -Mtodo semicentrfugo

3. -Centrifugado

Fundicin centrifuga RealEsta fundicin se, utiliza para fabricar tubos, camisas y objetos simtricos que se vacen haciendo girar el molde alrededor de sus ejes, ya sea el horizontal y el vertical. El Metal se mantiene contra las paredes del molde mediante la fuerza centrifuga y no se hace necesario un corazn para formar la cavidad cilndrica en el interior. Otro tipo de fundicin centrifugahorizontalusa un espesor de arena altamente aislante entre la entrecara del molde y la pieza. Como la arena es una espuma que est alineada en el molde. Cuando el metal se introduce el natural aislamiento de la arena proviene la solidificacin de la pared hacia la cara interior del tubo al mismo tiempo. Esto puede causar un esponjamiento a la mitad de la seccin de menor densidad que tiene inclusiones atrapadas. Otros dos mtodos son usados para vaciar los cilindros de un motor radial. Uno es el mtodo de colado horizontal que es similar al proceso seguido en la fundicin de tubos largos, y el dimetro interior debe ser un verdadero cilindro que requiere un mnimo de maquinado El otro mtodo es el colado vertical en el cual la cavidad interior toma la parte de un paraboloide.

Fig7. Mtodo de fundicin centrifuga real para cilindros de motor dial

Fundicin Semicentrfuga En esta fundicin el molde se llena completamente y se enrolla alrededor del eje vertical, en este caso se usan rebosaderos y corazones. Este mtodo se emplea generalmente para partes en las cuales el centro de la pieza puede ser maquinado. Las velocidades de rotacin utilizadas en este mtodo no son tan grandes como las usadas en el proceso de centrifugado real. Este proceso produce una estructura densa en la circunferencia exterior, en tanto que el metal del centro se elimina por maquinado.

FIGURA 8 .Moldeo semicentrfugo, en las ruedas de ferrocarril

Centrifugado:En este proceso se colocan varias cavidades de colados en tomo a la porcin exterior de un molde y en este caso el metal se suministra a las cavidades a travs de alimentadores radiales desde el centro. Se pueden utilizar moldes simples o arreglados en montn. Los moldes se llenan por la fuerza centrfuga del metal a medida que el molde va girando. Este mtodo no se limita a piezas simtricas, si no al contrario se pueden producir piezas de forma irregular.