procesos de fundición del hierro

Procesos de Procesos de FundiciónFundición

Procesos de FundiciónProcesos de Fundición

El proceso para producir piezas u El proceso para producir piezas u objetos útiles con metal fundido se le objetos útiles con metal fundido se le conoce como proceso de fundición. conoce como proceso de fundición. Este proceso se ha practicado desde Este proceso se ha practicado desde el año 2000 ac. Consiste en vaciar el año 2000 ac. Consiste en vaciar metal fundido en un recipiente con la metal fundido en un recipiente con la forma de la pieza u objeto que se forma de la pieza u objeto que se desea fabricar y esperar a que se desea fabricar y esperar a que se endurezca al enfriarse. endurezca al enfriarse.

Procesos de FundiciónProcesos de Fundición Para lograr la producción de una pieza fundida es Para lograr la producción de una pieza fundida es

necesario hacer las siguientes actividades: necesario hacer las siguientes actividades: Diseño de los modelos de la pieza y sus partes internas Diseño de los modelos de la pieza y sus partes internas Diseño del molde Diseño del molde Preparación de los materiales para los modelos y los Preparación de los materiales para los modelos y los

moldes moldes Fabricación de los modelos y los moldes Fabricación de los modelos y los moldes Colado de metal fundido Colado de metal fundido Enfriamiento de los moldes Enfriamiento de los moldes Extracción de las piezas fundidas Extracción de las piezas fundidas Limpieza de las piezas fundidas Limpieza de las piezas fundidas Terminado de las piezas fundidas Terminado de las piezas fundidas Recuperación de los materiales de los moldes Recuperación de los materiales de los moldes

Procesos de FundiciónProcesos de Fundición

El producto de la El producto de la fundición es una fundición es una pieza pieza coladacolada..Puede ser des de 1 Kg Puede ser des de 1 Kg hasta varias Toneladas.hasta varias Toneladas.Su composición química Su composición química puede variar según puede variar según necesidades. necesidades.

Tipos de fundición a la Tipos de fundición a la arenaarena

Modelo removibleModelo removible

Modelo disponible o desechableModelo disponible o desechable

Los moldes se fabrican por medio de modelos los Los moldes se fabrican por medio de modelos los que pueden ser de que pueden ser de madera, plástico, cera, yeso, madera, plástico, cera, yeso, arena, poliuretano, metal, etcarena, poliuretano, metal, etc. Si los modelos se . Si los modelos se destruyen al elaborar la pieza, se dice que éstos destruyen al elaborar la pieza, se dice que éstos son son disponibles o desechablesdisponibles o desechables y si los y si los modelos sirven para varias fundiciones se les modelos sirven para varias fundiciones se les llama llama removiblesremovibles . .

Factores para una buena Factores para una buena fundiciónfundición

1.1. Procedimiento de MoldeoProcedimiento de Moldeo

2.2. ModeloModelo

3.3. ArenaArena

4.4. CorazonesCorazones

5.5. Equipo MecanicoEquipo Mecanico

6.6. MetalMetal

7.7. Vaciado y LimpiezaVaciado y Limpieza

Procedimiento de MoldeoProcedimiento de Moldeo

Los Moles se clasifican según los Los Moles se clasifican según los materiales usadosmateriales usados

•Moldes de arena verdeMoldes de arena verde•Moldes con capa secaMoldes con capa seca•Moldes con arena secaMoldes con arena seca•Moldes de arcillaMoldes de arcilla•Moldes FuranicosMoldes Furanicos•Moldes de CO2Moldes de CO2•Moldes de MetalMoldes de Metal•Moldes EspecialesMoldes Especiales


Fundición en moldes de arenaFundición en moldes de arena Uno de los materiales más utilizados para la Uno de los materiales más utilizados para la

fabricación de moldes temporales es la arena fabricación de moldes temporales es la arena sílica o arena verde (por el color cuando está sílica o arena verde (por el color cuando está húmeda). El procedimiento consiste en el húmeda). El procedimiento consiste en el recubrimiento de un modelo con arena húmeda y recubrimiento de un modelo con arena húmeda y dejar que seque hasta que adquiera dureza.dejar que seque hasta que adquiera dureza.

Figura 5.2

Moldes de arena verde


Fundición en moldes de capa seca Fundición en moldes de capa seca Es un procedimiento muy parecido al de los Es un procedimiento muy parecido al de los

moldes de arena verde, con excepción de que moldes de arena verde, con excepción de que alrededor del modelo (aproximadamente 10 mm) alrededor del modelo (aproximadamente 10 mm) se coloca arena con un compuesto que al secar se coloca arena con un compuesto que al secar hace más dura a la arena, este compuesto puede hace más dura a la arena, este compuesto puede ser almidón, linaza, agua de melaza, etc. El ser almidón, linaza, agua de melaza, etc. El material que sirve para endurecer puede ser material que sirve para endurecer puede ser aplicado por medio de un rociador y aplicado por medio de un rociador y posteriormente secado con una antorcha. posteriormente secado con una antorcha.


Fundición en moldes con arena seca Fundición en moldes con arena seca Estos moldes son hechos en su totalidad con Estos moldes son hechos en su totalidad con

arena verde común, pero se mezcla un aditivo arena verde común, pero se mezcla un aditivo como el que se utiliza en el moldeo anterior, el como el que se utiliza en el moldeo anterior, el que endurece a la arena cuando se seca. Los que endurece a la arena cuando se seca. Los moldes deben ser cocidos en un horno para moldes deben ser cocidos en un horno para eliminar toda la humedad y por lo regular se eliminar toda la humedad y por lo regular se utilizan cajas de fundición, como las que se utilizan cajas de fundición, como las que se muestran más adelante. Estos moldes tienen muestran más adelante. Estos moldes tienen mayor resistencia a los golpes y soportan bien mayor resistencia a los golpes y soportan bien las turbulencias del metal al colarse en el molde. las turbulencias del metal al colarse en el molde.


Fundición en moldes de arcilla Fundición en moldes de arcilla Los moldes de arcilla se construyen al nivel de Los moldes de arcilla se construyen al nivel de

piso con ladrillos o con materiales cerámicos, piso con ladrillos o con materiales cerámicos, son utilizados para la fundición de piezas son utilizados para la fundición de piezas grandes y algunas veces son reforzados con grandes y algunas veces son reforzados con cajas de hierro. Estos moldes requieren mucho cajas de hierro. Estos moldes requieren mucho tiempo para su fabricación y no son muy tiempo para su fabricación y no son muy utilizados. utilizados.


Fundición en moldes furánicos Fundición en moldes furánicos Este proceso es bueno para la fabricación de Este proceso es bueno para la fabricación de

moldes o corazones de arena. Están fabricados moldes o corazones de arena. Están fabricados con arena seca de grano agudo mezclado con con arena seca de grano agudo mezclado con ácido fosfórico, el cual actúa como acelerador ácido fosfórico, el cual actúa como acelerador en el endurecimiento, al agregarse a la mezcla en el endurecimiento, al agregarse a la mezcla una resina llamada furánica. Con esta mezcla de una resina llamada furánica. Con esta mezcla de ácido, arcilla y resina en dos horas el molde se ácido, arcilla y resina en dos horas el molde se endurece lo suficiente para recibir el metal endurece lo suficiente para recibir el metal fundido. fundido.


Fundición con moldes de CO2 Fundición con moldes de CO2 En este tipo de moldes la arena verde se mezcla En este tipo de moldes la arena verde se mezcla

con silicato de sodio para posteriormente ser con silicato de sodio para posteriormente ser apisonada alrededor del modelo. Una vez apisonada alrededor del modelo. Una vez armado el molde se inyecta bióxido de carbono a armado el molde se inyecta bióxido de carbono a presión con lo que reacciona el silicato de sodio presión con lo que reacciona el silicato de sodio aumentando la dureza del molde. Con la dureza aumentando la dureza del molde. Con la dureza adecuada de la arena del molde se extrae el adecuada de la arena del molde se extrae el modelo, si este fuera removible, para modelo, si este fuera removible, para posteriormente ser cerrado y utilizado. posteriormente ser cerrado y utilizado.


Fundición en moldes de metalFundición en moldes de metal Se usan principalmente en fundición en matriz de Se usan principalmente en fundición en matriz de

aleaciones de bajo punto de fusión. Las piezas aleaciones de bajo punto de fusión. Las piezas de fundición se obtienen de formas exactas con de fundición se obtienen de formas exactas con una superficie fina, esto elimina mucho trabajo una superficie fina, esto elimina mucho trabajo de maquinado. de maquinado.


Fundición en moldes especiales Fundición en moldes especiales Plástico, cemento, yeso, papel, madera y hule, Plástico, cemento, yeso, papel, madera y hule,

todos estos materiales son usados en moldes todos estos materiales son usados en moldes para aplicaciones particulares . para aplicaciones particulares .

Procedimiento de MoldeoProcedimiento de MoldeoTambién los procesos de moldeo pueden ser También los procesos de moldeo pueden ser

clasificados por el lugar en el que se fabrican. clasificados por el lugar en el que se fabrican.

Moldeo en banco. Moldeo en banco. Este tipo de moldeo es para trabajos Este tipo de moldeo es para trabajos pequeños y se fabrican en un banco que se encuentre a la pequeños y se fabrican en un banco que se encuentre a la mano del trabajador.mano del trabajador.

Moldeo de piso. Moldeo de piso. Para piezas grandes en las que su manejo Para piezas grandes en las que su manejo es difícil y no pueden ser transportadas de un sitio a otro.es difícil y no pueden ser transportadas de un sitio a otro.

Moldeo en fosa. Moldeo en fosa. Cuando las piezas son extremadamente Cuando las piezas son extremadamente grandes y para su alimentación es necesario hacer una fosa grandes y para su alimentación es necesario hacer una fosa bajo el nivel medio del piso. bajo el nivel medio del piso.

Moldeo en maquina. Moldeo en maquina. Las maquinas hacen un numero de Las maquinas hacen un numero de operaciones que el moldeador hace a mano.operaciones que el moldeador hace a mano.

Creación de la formaCreación de la forma

El proceso de fundición puede ser El proceso de fundición puede ser usado para formar casi con cualquier usado para formar casi con cualquier metal, existen diferentes métodos para metal, existen diferentes métodos para acomodar metales diferentes y acomodar metales diferentes y satisfacer requisitos diferentes.satisfacer requisitos diferentes.

Creación de la formaCreación de la formaProceso de Fundición

Moldes con liga de arcilla

Moldes de metalMoldes con liga

química

Arena verde

Arenas secas

Permanente

Dado

Fundición hueca

Cáscara

Inversión

Yeso

Centrifuga


Cada método tiene ventajas y Cada método tiene ventajas y desventajas sobre otros o pueden desventajas sobre otros o pueden estar restringidas a una aplicación en estar restringidas a una aplicación en especial.especial.


La durabilidad y precisión del molde La durabilidad y precisión del molde afectan los costos del producto.afectan los costos del producto.


Costos directos en la fabricación de Costos directos en la fabricación de moldesmoldes TiempoTiempo CuidadosCuidados Habilidad necesaria para producir (mano Habilidad necesaria para producir (mano

de obrade obra El equipoEl equipo

Creación de la formaCreación de la forma Costos indirectosCostos indirectos

Capacidad el material para soportar las temperaturas del Capacidad el material para soportar las temperaturas del colado (colado (capacidad refractaria del materialcapacidad refractaria del material ))

Capacidad de transferir con exactitud las dimensiones y Capacidad de transferir con exactitud las dimensiones y detalles del moldedetalles del molde

Permeabilidad: permitir que el aire y gases escapenPermeabilidad: permitir que el aire y gases escapen Resistencia:Resistencia: soportar la presión estática y dinámica del soportar la presión estática y dinámica del

metal liquidometal liquido Facilidad de colapso:Facilidad de colapso: permitir la contracción de la permitir la contracción de la

fundición.fundición. Facilidad de Fluir.- Facilidad de Fluir.- La arena deberá compactarse a La arena deberá compactarse a

profundidad y fluir alrededor del modelo, también influye el profundidad y fluir alrededor del modelo, también influye el tamaño de grano de arena, humedad y arcilla añadidatamaño de grano de arena, humedad y arcilla añadida


Clasificación arena de cuarzo desintegrado SiO2

Anguloso: Resiste la compactación y requiere más humedad.

Subángulo: Tiene buena resistencia, aristas redondeadas, es la mejor.

Redondo: Buena permeabilidad, baja resistencia y Fluye bien.

Compuesto: Tiende a romperse.


Determinación del tamaño de Determinación del tamaño de arenaarena Sistema ingles mallas hasta 600Sistema ingles mallas hasta 600 Sistema métricoSistema métrico (mm, micras)(mm, micras)

malla 6malla 6 0.131”0.131” 3.32mm3.32mm malla 270 0.0021”malla 270 0.0021” 0.033mm0.033mm


Microsoft Excel Worksheet

Creación de la formaCreación de la forma Contenido de arcilla:Contenido de arcilla:

El contenido de arcilla varia el 2% ó 3% El contenido de arcilla varia el 2% ó 3% hasta un 15% de arcilla. hasta un 15% de arcilla.

La arcilla debe resistir todos los granos La arcilla debe resistir todos los granos de arena silica.de arena silica.

Principales tipos de arcillas: caolinita, Principales tipos de arcillas: caolinita, il ita y bentonita.ilita y bentonita.

La principal arcilla a usar es la bentonita La principal arcilla a usar es la bentonita de origen mineral, proviene de cenizas de origen mineral, proviene de cenizas volcanicasvolcanicas

Arcilla refractaria caolinita para uso Arcilla refractaria caolinita para uso refractario y baja concentración.refractario y baja concentración.


Aditivos Especiales:Aditivos Especiales: Harina de Maíz.- Para proporcionar Harina de Maíz.- Para proporcionar

facilidad de colapso.facilidad de colapso. Carbón (polvo).- Para mejorara el Carbón (polvo).- Para mejorara el

acabado de la superficie se pinta el acabado de la superficie se pinta el molde.molde.

Agua -2 a 8%.- Varia del 2 al 8% por Agua -2 a 8%.- Varia del 2 al 8% por peso. Depende de la cantidad de peso. Depende de la cantidad de arcilla, agua en exceso mejora la arcilla, agua en exceso mejora la fluidez pero puede dañara la fluidez pero puede dañara la resistencia del molde.resistencia del molde.


Moldeo de Corazón:Moldeo de Corazón: Tipos:Tipos:

Corazones de Arena verdeCorazones de Arena verde

Corazones de Arena secaCorazones de Arena seca


Aglutinantes y Mezclas para Aglutinantes y Mezclas para corazones:corazones:Aglutinantes de aceite, linazaAglutinantes de aceite, linaza

Endurece cuando se oxida por acción del Endurece cuando se oxida por acción del calorcalor

Tales corazones deben hornearse por 2 Tales corazones deben hornearse por 2 horas a una temperatura entre 180 y 220 horas a una temperatura entre 180 y 220 °C°C


Aglutinantes y Mezclas para Aglutinantes y Mezclas para corazones:corazones:Aglutinantes solubles en agua, harina de Aglutinantes solubles en agua, harina de

trigo, dextrina, almidón, también tiene que trigo, dextrina, almidón, también tiene que se horneadose horneado

Aglutinantes con resina de alcohol furfural, Aglutinantes con resina de alcohol furfural, secados con aire caliente, 220 °C, 10 a 20 secados con aire caliente, 220 °C, 10 a 20 seg.seg.


Aglutinantes y Mezclas paraAglutinantes y Mezclas paraAgentesAgentes orgánicosorgánicos dede ligaliga

ResinasResinas termofragantestermofragantes

FuranFuran se catalizacataliza concon acido fosforico

Alquidisocianato

Fenosiliciosianato.

Estos fraguan a temperatura ambiente con la ayuda de un catalizador, el más común es el furan y cataliza con acido fosforico. Uso. Corazones chicos y grandes, incluso en moldes.Tiene muchas ventajas sobre los demás (furan) pero es costoso por el equipo a usar y no es recuperable.

Creación de la formaCreación de la forma Moldeo de Corazón:Moldeo de Corazón:

Proceso de silicato de sodio.- Proceso de silicato de sodio.- El material se El material se endurece al exponerlo al aire pero es lento para endurece al exponerlo al aire pero es lento para usarlo en alta producción se pasa bióxido de usarlo en alta producción se pasa bióxido de carbono (gaseoso) o se mezcla un agente carbono (gaseoso) o se mezcla un agente catalítico como lo es el ferrosilicio. Tiempo de catalítico como lo es el ferrosilicio. Tiempo de fregado 20 minutos.fregado 20 minutos.

Proceso cemento Pórtland: Proceso cemento Pórtland: Es de Es de proporción de 1 a 10 para moldes de alta proporción de 1 a 10 para moldes de alta resistencia y buena permeabilidad. Este es un resistencia y buena permeabilidad. Este es un proceso antiguo que proporciona resistencia a la proceso antiguo que proporciona resistencia a la erosión, pandeo, uso fundiciones grandes y erosión, pandeo, uso fundiciones grandes y pesadas.pesadas.

ModelosModelos El modelo.-El modelo.- Es una copia de la pieza a fundir. Es una copia de la pieza a fundir. Deberá ser sobredimensionada Deberá ser sobredimensionada ya que se debe ya que se debe

tener en cuenta la contracción de la misma una vez tener en cuenta la contracción de la misma una vez se haya enfriado a temperatura ambiente.se haya enfriado a temperatura ambiente.

Se debe dar una sobremedida en los casos en el Se debe dar una sobremedida en los casos en el que se dé un proceso adicional de maquinado o que se dé un proceso adicional de maquinado o acabado por arranque de viruta. acabado por arranque de viruta.

ModelosModelos El uso del modelo determina el material a usarEl uso del modelo determina el material a usar . . Para la construcción del modelo, se puede emplear Para la construcción del modelo, se puede emplear

desde madera, yeso o plásticos como el uretano y el desde madera, yeso o plásticos como el uretano y el poliestireno expandido (EPS) hasta metales como el poliestireno expandido (EPS) hasta metales como el aluminio o el hierro fundido u otro material aluminio o el hierro fundido u otro material suficientemente fuerte para retener su forma y suficientemente fuerte para retener su forma y resistir el desgasteresistir el desgaste

ModelosModelos Debe tener ángulos de salida, Debe tener ángulos de salida, ángulos mínimos con la ángulos mínimos con la

dirección de desmoldeo (la dirección en la que se extraerá el dirección de desmoldeo (la dirección en la que se extraerá el modelo), con objeto de no dañar el molde de arena durante su modelo), con objeto de no dañar el molde de arena durante su extracción. Se recomiendan ángulos entre 0,5º y 2º. extracción. Se recomiendan ángulos entre 0,5º y 2º.

ensayo y error.ensayo y error.

ModelosModelos

Estas características del molde o Estas características del molde o modelo generalmete se obtienen por modelo generalmete se obtienen por ensayo y error.ensayo y error.

ModelosModelos

Uso Único.- Uso Único.- Misma pieza pero preparada, Misma pieza pero preparada, cartoncillo (empaque de asbesto), hule rojo cartoncillo (empaque de asbesto), hule rojo (neopreno), papel cascaron, pegamento (neopreno), papel cascaron, pegamento 5000, pasta automotriz para el acabado.5000, pasta automotriz para el acabado.

ModelosModelos

Poco Uso.- Poco Uso.- Usar materiales fáciles Usar materiales fáciles de trabajar (madera), clavo, tornillo, de trabajar (madera), clavo, tornillo, pasta para resanar.pasta para resanar.

ModelosModelos

Mucho uso (metálico).- Mucho uso (metálico).- Aluminio Aluminio ideal, acero.ideal, acero.

ModelosModelos Caja de moldeo.- Caja de moldeo.- Son cajas de caras abiertas en las cuales la la Son cajas de caras abiertas en las cuales la la

arena se compacta redondeando el modelo. arena se compacta redondeando el modelo. Contiene y soporta la arena durante el moldeo y permite la apertura Contiene y soporta la arena durante el moldeo y permite la apertura

del molde para la extracción del molde.del molde para la extracción del molde. Se alinean con pasadores y guías, cuando se requieren más de una Se alinean con pasadores y guías, cuando se requieren más de una

línea de partición se usan los “cohetes” que no son más que otra caja línea de partición se usan los “cohetes” que no son más que otra caja externa, normalmente son de madera, si la pieza es grande se deja la externa, normalmente son de madera, si la pieza es grande se deja la caja puesta pero esta deberá ser de metal.caja puesta pero esta deberá ser de metal.

ModelosModelos

Dibujo de las etapas con el modelo y Dibujo de las etapas con el modelo y sin el modelo… sin el modelo…

NO ENCONTRE NINGUNA ASÍ QUE SE NO ENCONTRE NINGUNA ASÍ QUE SE LAS VOY A DEJAR DE TAREA.LAS VOY A DEJAR DE TAREA.

procesos de fundición del hierro

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