Técnicas de Moldeo

Tecnicas de moldeo

TECNICAS TECNICAS DE MOLDEODE MOLDEO

Tecnicas de moldeo

Para producir piezas vaciadas de alta calidad, se requiere cumplir con una serie de procedimientos para lograr

el objetivo.

En la fabricación de piezas vaciadas es muy importante tener buena información, sobre todo para el personal

operativo que es el que se encarga de llevar a cabo las operaciones del proceso de obtención de moldes.

Al igual que la Maquinaria, materia prima y el equipo utilizados para la fabricación de moldes, la Técnica de

Moldeo es importantísimo llevarla a cabo con la mayor exactitud posible.

Los procesos de fundición consisten en hacer los moldes, preparar y fundir el metal, vaciar el metal en el

molde, limpiar las piezas fundidas y recuperar la arena para volver a usarla. El producto de la fundición es una

pieza colada que puede variar desde una fracción de kilogramo hasta varias toneladas; también puede variar

en su composición, ya que prácticamente todos los metales y aleaciones se pueden fundir. La fundición es un

proceso en el cual se hace fluir metal fundido dentro la cavidad de un molde, donde solidifica y adquiere la

forma del molde. Es uno de los procesos más antiguos de formado que se remonta 6 mil años atrás y son

muchos los factores y variables que debemos considerar para lograr una operación de fundición exitosa

Sin embargo, la investigación ha traído consigo aplicaciones y adaptaciones que hasta entonces no se habían

considerado dentro del alcance de la industria de la fundición.

INTRODUCCIÓN

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Las altas cifras de producción, el buen acabado de las superficies, las pequeñas tolerancias en las

dimensiones y la calidad en las propiedades de los materiales, han permitido fundir partes de forma complicada

ya sea de tamaño o pequeño.

En el desarrollo de fabricación de piezas se tienen las siguientes técnicas:

INTRODUCCIÓN

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El proceso de moldeo es un procedimiento de fabricación de objetos metálicos basado en verter el metal

fundido en la cavidad de un molde, para obtener tras la solidificación y enfriamiento una pieza que es

reproducción de la cavidad del molde. La fundición incluye: la fundición de lingotes y la fundición de formas. El

lingote es una fundición en grande de forma simple (barras rectangulares largas), diseñada para volver a

formarse en otros procesos subsiguientes como laminado o forjado. La fundición de formas involucra la

producción de piezas complejas que se aproximan más a la forma final deseada del producto.

Existen diversos métodos para la fundición de formas, lo cual hace de este proceso uno de los más versátiles

en manufactura. Sus posibilidades y ventajas son las siguientes:

•· La fundición se puede usar para crear partes de compleja geometría, incluyendo formas externas e internas.

•· Algunos procesos de fundición pueden producir partes de forma neta que no requieren operaciones

subsecuentes para llenar los requisitos de la geometría y dimensiones de la parte.

•· Se puede usar la fundición para producir partes de unos cuantos gramos hasta formas que pesan más de

100 toneladas (coronas dentales, joyería, estatuas, bloques y cabezas para motores automotrices, bases para

máquinas, ruedas para ferrocarril, tubos, carcasas para bombas, etc.).

•· El proceso de fundición puede realizarse en cualquier metal que pueda calentarse y pasar al estado líquido.

•· Algunos métodos de fundición son altamente adaptables a la producción en masa.

• Puede utilizarse tanto para formas simples como complejas

PRELIMINAR

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•Reduce o elimina los costes de otros procesos de fabricación, como el mecanizado, deformación plástica

•Rentable para bajos volúmenes de producción

•Pueden utilizarse un gran número de aleaciones

•Reducido número de desperdicios generados en el proceso, que en cualquier caso se vuelven a fundir

Se debe mencionar también las desventajas asociadas con le proceso de fundición. Estas incluyen:

•· Las limitaciones de algunos procesos

•· Se pueden obtener piezas con propiedades mecánicas no homogéneas

•· Piezas con porosidad

•· Baja precisión dimensional

•· Acabado deficiente de la superficie

•· Los riesgos que los trabajadores corren durante el procesamiento

•· Problemas ambientales.

Se pueden fundir todas las variedades de metales ferrosos y no ferrosos polímeros y cerámicos. En este tema

revisamos los fundamentos que se aplican prácticamente a las operaciones de moldeo; se describen los

procesos de moldeo individualizados, junto con los aspectos que deben considerarse en el diseño de

productos de fundición.

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El principio básico en que se basa este proceso puede parecer simple: Fundimos un metal, llenamos un molde

y lo dejamos enfriar para obtener un producto nuevo. Pero existen una serie de factores y de parámetros que

debemos tomar en cuenta para obtener piezas de buena calidad, con las dimensiones deseadas y con

procesos económicamente factibles.

En el dibujo se muestra con un ejemplo particular como se moldea una pieza. Se vierte el metal fundido por el

bebedero, en este caso por gravedad, hasta la cavidad del molde mediante los canales de alimentación. El

molde en este caso consta de dos bloques para que sea más fácil el moldeo (realizar la cavidad) aunque como

puede intuirse este molde deberá destruirse para obtener el sólido resultante después de la colada (existen

moldes en que esto no es necesario.) Si se desea realizar un agujero o hueco en la pieza debe utilizarse un

elemento sólido, que no permita que el metal llegue a esa zona. A veces, dependiendo del material y del tipo

de moldeo, se añaden a los canales de alimentación un depósito denominado mazarota que se llena en la

colada con el metal fundente y que va aportando material a las cavidades de la pieza conforme estas se van

enfriando evitando la aparicion de defectos en la pieza vaciada como son, rechupes y poros internos. Muchas

veces se utiliza el propio bebedero como depósito. El sólido obtenido consta en este caso de dos piezas y de

los canales de alimentación que deben separarse de estas, es lo que se denomina desbaste.

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Los talleres especializados donde se funden los metales, se desarrollan los procesos de moldeo y se realiza

el desbastado o limpieza de la pieza, se les conoce como fundiciones. Estas fundiciones podríamos

catalogarlas en dos grupos diferentes: las de metales férreos y metales no férreos y ambas acostumbran a

trabajar para terceros. Aún así es común encontrar ciertas fábricas donde también se realizan procesos de

colada. En una fundición se obtienen normalmente lingotes o formas. Dichos lingotes de acero o metales

dúctiles se transforman en piezas en otros talleres como son los de forja o laminado.

Nos centraremos en el moldeo de formas, piezas en bruto, por diferentes procedimientos, proponiendo un

método de elección en función del tamaño, material, precisión, forma y volumen de producción de las piezas.

Estas piezas en bruto obtenidas mediante moldeo deben “acabarse” en talleres de mecanizado y tratamientos

térmicos o superficiales. Es obvio que las superficies que deban estar en contacto con otras piezas o agujeros

pequeños deben mecanizarse para obtener las piezas finales. Así mismo algunas piezas se suelen recocer

para eliminar tensiones internas.

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Esquema de los elementos básicos de moldeo. Semielaborado obtenido.

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Para la fabricación de piezas de fundición se requiere un proceso el cual involucra la etapa de moldeo. Este puede ser producido mediante materiales desechables o permanentes.

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El proceso de fundiciones se realiza en una fundidora. Una fundidora es una fábrica equipada para hacer

moldes, fundir y manejar el metal en estado líquido, desempeñar los procesos de fundición y limpieza de las

piezas terminadas. Los trabajadores que realizan estas operaciones se llaman fundidores.

El primer paso que se da en el proceso de fundición es la fabricación del molde. El molde contiene una

cavidad que dará la forma geométrica de la parte a fundir. La cavidad debe diseñarse de forma y tamaño

ligeramente sobredimensionados, esto permitirá la contracción del metal durante la solidificación y

enfriamiento. Cada metal sufre diferente porcentajes de contracción, por tanto, la cavidad debe diseñarse para

el metal particular que se va a fundir. La cavidad del molde proporciona la superficie externa de la fundición;

pero además puede tener superficies internas, que se definen por medio de moldes llamados corazones, los

cuales son formas colocadas en el interior de la cavidad del molde para formar la geometría interior de la

pieza. Los moldes se hacen de varios materiales que incluyen arena, yeso, cerámica y metal. Los procesos

de fundición se clasifican frecuentemente de acuerdo a los diferentes tipos de moldes.

En una operación de fundición, se calienta primero el metal a una temperatura lo suficientemente alta para

transformarlo completamente en líquido. Después se vierte directamente en la cavidad del molde. En un

molde abierto figura (a), el metal líquido se vacía simplemente hasta llenar la cavidad abierta. En un molde

cerrado figura (b) y (c) una vía de paso llamada sistema de vaciado permite el flujo del metal fundido desde

fuera del molde hasta la cavidad. El molde cerrado es la forma más importante de producción en operaciones

de fundición.

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Dos formas de molde: (a) molde abierto, simplemente un recipiente con la forma de la parte de fundición; (b) molde cerrado, de forma más compleja que requiere un sistema de vaciado (vía de paso)

conectado con la cavidad

Diagrama esquemático de un molde para fundición

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Sección transversal de un molde en tres partes


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El sistema de vaciado en un molde de fundición es el canal o red de canales por donde fluye el metal fundido

hacia la cavidad desde el exterior. El sistema de vaciado, consiste típicamente en un bebedero de colada

(también llamado simplemente bebedero) a través del cual entra el metal a un canal de alimentación o corredor

que conduce a la cavidad principal. En la parte superior del bebedero existe frecuentemente una copa de

vaciado para minimizar las salpicaduras y la turbulencia del metal que fluye en el bebedero. En el diagrama

aparece como un simple embudo en forma de cono.

Algunas copas de vaciado se diseñan en forma de tazón como en la figura con un canal abierto que conduce

al bebedero.

En cualquier fundición cuya contracción sea significativa se requiere, además del sistema de vaciado, una

mazarota conectada a la cavidad principal. La mazarota es una reserva en el molde que sirve como fuente de

metal líquido para compensar la contracción de la fundición durante la solidificación. A fin de que la mazarota

cumpla adecuadamente con su función, debe diseñarse de tal forma que solidifique después de la fundición

principal. Una vez que la fundición se ha enfriado lo suficiente, se remueve del molde. Pueden necesitarse

procesamientos posteriores, dependiendo del método de fundición y del metal que se usa. Entre éstos se

encuentran el desbaste del metal excedente de la fundición, la limpieza de la superficie, la inspección del

producto y el tratamiento térmico para mejorar sus propiedades. Además, puede requerirse maquinado para

lograr tolerancias estrechas en ciertas partes de la pieza y para remover la superficie fundida y microestructura

metalúrgica asociada.

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Características del proceso de fundición

El proceso de fundición es de los procesos mas importantes en la manufactura de materiales, por lo que se

requiere de algunas características para determinar una buena calidad de la pieza obtenida. Algunas de estas

características son:

(1) El molde, de forma y tamaño adecuado que debe tener en cuenta la contracción del metal en la

solidificación y el sobremetal necesario en posteriores procesos

(2) Fundición a la temperatura y cantidad adecuada

(3) La técnica de vertido debe permitir la salida del aire y los gases atrapados, y permitir que el metal llegue a

todos los lugares

(4) Solidificación, debe evitar la formación de defectos, rechupes, poros, grietas, etc.

(5) Separación de la pieza del molde.

(6) Control de las especificaciones

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Durante la fabricación de piezas vaciadas se requiere la evaluación del diseño de la pieza que se realizará. En

primera instancia se requiere de una pieza modelo para duplicar las piezas a realizar.

El modelo es una forma usada para preparar y producir la cavidad en el molde. El diseño debe ser lo más

simple que sea posible para facilitar el retiro del molde. El modelo tiene en esencia la forma de la pieza a fundir

con formas para bebederos, mazarotas, etc. El modelo puede estar en dos piezas una para la semicaja

superior y la otra para la semicaja inferior, para facilitar la construcción de la cavidad del molde, algunas piezas

pueden ser sueltas para que sean removidas por separado y evitar la destrucción del modelo o del molde. La

madera es el material que generalmente se usa para fabricar los modelos ya que es sencilla de trabajar y se la

encuentra fácilmente, la madera empleada deberá estar casi seca con 5 a 6 % de humedad para evitar que se

tuerza o la formación de grietas lo que ocasionaría una distorsión en el molde final. Se usa el modelo en

madera cuando se tiene un número discreto de piezas a fabricar, o cuando la pieza es demasiado grande lo

cual facilitara el manejo de la misma.

Cuando aumenta el numero de piezas es común encontrar modelos de metal hechos de aluminio o magnesio

que pueden estar sueltos o empotrados en soportes para modelos, también son muy comunes los modelos de

yeso ya que son fáciles de elaborar pero muy quebradizos a la hora fabricar la cavidad. El plástico también

juega un papel importante en la fabricación de modelos es un intermedio entre la madera y el metal y puede

producir cantidades considerables de moldes.

MODELOS

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Tipos de modelos removibles. Existen siete tipos de construcción de modelos. La forma más simple es el

modelo sólido de una sola pieza. Muchos modelos no pueden hacerse de una sola pieza por la dificultad que

se encuentra en el moldeo. Para eliminar esto, algunos se hacen en dos parles, así una mitad del modelo

descansa en la parte inferior del molde y la otra mitad en la parle superior. La división en el modelo ocurre en la

línea de partición del molde.

En el trabajo de producción, donde se requieren muchas piezas coladas, se usan los modelos con los canales

de alimentación, como se muestra en D. Tales modelos se hacen de metal para darles resistencia y eliminar

cualquier tendencia a la torsión. En los canales o corredores pasa el metal fundido quedando formados por las

uniones entre los postes de los modelos individuales.

MODELOS

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Tipos de modelos. A. Modelo sólido. B. Modelo partido.C. Modelo con piezas sueltas. D. Modelo con entradas y

derivaciones. E. Modelo placa de coincidencia. F. Tablero de moldeo para modelo

de volante. G. Modelo terraja: para perfilar

curvas y para formar corazones muy grande arena verde, y terraja para superficies planas.

MODELOS

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Modelo superior Modelo Inferior

MODELOS

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Las placas de coincidencia proporcionan un montaje sustancial a los modelos y se usan ampliamente en el

moldeo a máquina. En E se muestra una de estas placas, sobre la cual están montados los modelos de dos

mancuernas pequeñas. Consisten en una placa de metal o de madera, a la cual se sujetan permanentemente

los modelos y el canal alimentador. En ambos extremos de dicha placa hay agujeros para fijarla a una caja

normal. El tablero soporte que se muestra en F, se puede usar con modelos de canal de alimentación simple o

múltiples. Los modelos que requieren tableros soporte son, generalmente, algo difíciles de hacer como modelos

divididos. El tablero se coloca de tal manera que el modelo descanse en él, arriba de la línea de separación y

luego la tabla actúa como tablero de moldeo para primera operación de moldear. Muchos moldes de forma

regular se pueden construir con el uso de modelos de esqueleto* como se ilustra en G, en la figura. El perfilado

curvo puede usarse para formar parte del molde de una marmita de hierro fundido de gran tamaño y el perfilado

recio para cualquier tipo de ranura o zureo. La ventaja principal de este modelo es que elimina la construcción

de modelos costosos.

El modelo que debe hacerse para una pieza determinada depende en mucho del juicio y experiencia del

modelista, quedando gobernado por el costo del modelo y piezas que se van a producir. Las piezas fundidas de

gran tamaño se vacían generalmente solas en un molde, ya que un modelo múltiple o con alimentadores

ramificados solamente aumentaría las dificultades de moldeo y vaciado. Para estas piezas que tienen una

sección simétrica uniforme, hay un ahorro definido en el modelo, si puede usarse el método del tipo perfilado o

de esqueleto.

MODELOS

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Tolerancias en los modelos: Prácticamente todo el trabajo de alta producción en máquinas de moldeo utiliza

modelos de placas coincidentes.

Además del hecho que se pueden moldear simultáneamente varias piezas con modelos de este tipo, se logran

varias economías, por el moldeo mecánico. A pesar de que son costosos en la fabricación dichos modelos

duran mucho tiempo y su uso es muy intenso.

En el trabajo de modelos la pregunta es el porqué, un engrane terminado o cualquier otro objeto no puede ser

usado para fabricar el molde y eliminar los problemas y el costo de hacer un modelo. En algunos casos esto se

puede hacer, pero en general, el proceso no es práctico, porque ciertas tolerancias van consideradas en el

modelo. Estas tolerancias son: la contracción, extracción, acabado, la distorsión y el golpeteo.

Contracción. Cuando un metal puro, así como la mayoría de las aleaciones metálicas se enfría, ellas se

contraen, y para compensar la contracción, existe una regla de contracción que puede ser usada en el trazo de

las dimensiones del modelo. Una regla de contracción para hierro fundido es de 1.04 % en promedio de

longitud, mayor que una regla estándar. Si un engrane de hierro blanco está planeado que tenga un diámetro

exterior de 150 mm ya terminado, la regla de contracción en realidad debe medir 156 mm en diámetro, por

compensación de la contracción. La contracción para latón varía con su composición, pero usualmente anda de

1.56 a 2.08%, y el aluminio y magnesio 1.30%. Estas tolerancias de contracción son sólo aproximadas y varían

ligeramente, dependiendo del diseño de la pieza fundida, el espesor de la sección y del análisis del metal.

MODELOS

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Tolerancias típicas de contracción

Cuando deben obtenerse modelos de metal, a partir de los modelos originales se deberá proveer de doble

contracción.

El modelo con el cual se fabrica la cavidad del molde debe ser un tanto diferente de la pieza a producir tanto en

forma como en dimensiones. Estas diferencias intencionales incorporadas al modelo se llaman tolerancias del

modelo. La tolerancia por contracción compensa la disminución de tamaño que experimenta la pieza al

solidifican y enfriar. La tabla muestra valores para contracción volumétrica para distintos metales. La tolerancia

de maquinado es la cantidad que compensa al material que se desperdicia en operaciones de maquinado que

darán el acabado final a la pieza.

MODELOS

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Conicidad para retiro en ambas piezas de un modelo de dos piezas

MODELOS

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Extracción. Al extraer un modelo, se debe disminuir grandemente la tendencia al desmoronamiento de las

aristas del molde en contacto con el modelo, si se les da ahusamiento a las superficies de éste paralelamente

a la dirección en que se deban extraer. Esta inclinación de los lados del modelo se conoce como salida, y se

proporciona para darle al modelo un pequeño huelgo a medida que es extraído. El ahusamiento se suma a las

dimensiones exteriores del modelo y es generalmente 1.04 a 2.08%. Los agujeros interiores requieren salidas

tan largas como de 6.25%.

Acabado. Cuando un dibujante traza los detalles de una parte que va a ser fundida, cada superficie que va a

ser acabada a máquina está indicada por una marca de acabado. Esta marca le indica al modelista donde

deberá proveerse metal adicional para efectuar el maquinado, es decir habrá una tolerancia de acabado. La

cantidad que deba añadirse al modelo depende de las dimensiones y forma de la pieza fundida, pero en

general para piezas pequeñas y medianas es de 3.0 mm. Cuando las piezas son más grandes, esta tolerancia

se debe aumentar, porque las piezas tienden a torcerse en el enfriamiento.

Distorsión. La tolerancia para la distorsión se aplica solamente a aquellas piezas fundidas de forma irregular

que se distorsionan en el proceso de enfriamiento, debido a la contracción del metal.

Golpeteo. Cuando un modelo es golpeado ligeramente estando en el molde antes de extraerlo, la cavidad del

molde aumenta ligeramente. En una pieza de tamaño medio este aumento puede ignorarse ligeramente. En

piezas de gran tamaño o en aquellos que deben coincidir sin ser mecanizadas deberá considerarse una

tolerancia por sacudidas, haciendo el modelo ligeramente menor para compensar el golpeteo.

MODELOS

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Materiales para modelos removibles. El primer paso en la fabricación de una pieza fundida es preparar un

modelo, conocido como modelo de fundición, el cual difiere en numerosos aspectos de la pieza resultante.

Estas diferencias, conocidas como tolerancias en el modelo, compensan la contracción del metal,

proporcionan suficiente metal para el maquinado de superficies, y facilitan el moldeo.

La mayoría de los modelos son hechos de madera, la cual es barata y puede trabajarse fácilmente. Por lo

cual sólo un pequeño porcentaje de modelos se hacen en cantidad para trabajos de producción, la mayoría no

necesita estar hecha de un material que pueda tener un uso duro en la fundición.

Muchos de los modelos usados en trabajo de gran producción se hacen de metal porque soportan el uso

intenso. Los modelos de metal no cambian su forma cuando se les somete a condiciones húmedas, además,

requieren un mínimo de atención para mantenerlos en condiciones de trabajo.

Los metales utilizados para hacer modelos incluyen latón, metal blanco, hierro fundido y aluminio.

Probablemente el aluminio sea el mejor de todos porque es el más fácil de trabajar, es de peso ligero y

resistente a la corrosión. Los modelos de madera son obtenidos de fundición de un modelo maestro

construido de madera. Los plásticos se adaptan especialmente bien como materiales para modelos porque no

absorben humedad, son fuertes y dimensionalmente estables y tienen superficies perfectamente tersas. Se

pueden producir económicamente por vaciado en forma similar al metal vaciado.

MODELOS

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Construccion de un modelo removible. Los detalles para obtener un monoblock en V de hierro fundido,

se muestran en la figura donde se ha trazado primero una vista del extremo usando una regla de contracción.

Como el detalle pide "acabado" en toda la pieza, se debe prever metal adicional, lo cual queda indicado por la

segunda línea exterior de la V del monoblock en el plano. En previsión para la salida, el método del moldeo

debe ser considerado. La línea final exterior sobre la posición del tablero representa el tamaño actual y la

forma, la cual es usada para construir el modelo. Las esquinas interiores agudas se rellenan para eliminar las

grietas en el metal por contracción.

Un filete es una superficie cóncava de unión o bien el redondeo de la esquina de dos planos de

intersección. Las esquinas redondeadas y filetes facilitan materialmente el moldeo, ya que la arena no tiende a

desmoronarse al extraer el modelo.

A los modelos de madera se les da generalmente tres capas de sellador o barniz sintético el cual no se

disuelve en contacto con la humedad. Este acabado sella los poros de la madera, crea un sello a la humedad,

y da al molde una superficie tersa.

MODELOS

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MODELOS

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Los modelos con piezas sueltas se hacen en los casos en que se tienen proyecciones o partes colgantes y es

imposible sacarlas de la arena aun cuando estén partidas.) En tales modelos las proyecciones deben sujetarse

flojas al modelo principal por medio de clavijas de madera o alambre. Una vez hecho el molde, dichas piezas

sueltas permanecen allí hasta después que el modelo es extraído. A continuación se sacan separadamente a

través de la cavidad formada por el modelo principal. El empleo de piezas sueltas, se ilustra en el colado de

una guía que ajusta en una corredera con forma cola de milano.

Para comenzar el modelo, es necesario hacer un diagrama con todas las tolerancias para la extracción,

acabado y contracción. A continuación se decide en que forma se hará el moldeo. Dos métodos son posibles,

en el primer método dos piezas sueltas facilitan la extracción del modelo de la arena. Estas piezas pueden

tener salida desde la arena, debido al espacio adicional ocupado en primer lugar por la parte principal del

modelo. El modelo construido de esta manera es hecho de 5 partes, como se muestra en la figura B.

Las piezas sueltas pueden ser diminutas por un corazón de arena seca. Si se emplea esta construcción el

modelo deberá hacerse como se ve en C. Además, se hará necesaria una caja de corazón. Este método

tardado es menos económico, debido a lo costoso de hacer la caja de corazón y el corazón mismo.

MODELOS

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Construcción de modelos desechables. Los modelos desechables, son hechos para estar en el molde, y

vaporizan después de que es vaciado el metal. A causa de esto, están hechos de una sola pieza con canales,

alimentadores y rebosaderos fijos al modeIo. Usualmente el bebedero, es sólo pegado o unido por alambres,

clavos o pernos al modelo. El método más convencional de moldeo por este método consiste en que el

modelo, canales, alimentadores y rebosaderos empiezan a moldearse en la base de la caja y el bebedero es

moldeado aparte en la tapa de la caja.

Todos los modelos desechables, están hechos de hule espuma o poliestireno. El material recomendado de

poliestireno es extendido en camas sobre un tablero. Las camas deben de tener una buena adhesión una a la

otra y una densidad entre 16 a 19.2 kg/m3. La resistencia a la compresión es 89 a 124 MPa. El poliestireno

extendido puede estar en ramas en la tabla de 1.2 x 3.7 m arriba aproximadamente a 450 mm en espesor. El

material que mejor se trabaja es el que ha tenido como mínimo 45 días de tiempo después de manufacturado.

Las camas de poliestireno son usadas en la manufactura de modelos pequeños en cantidades de producción.

Estas camas son extendidas en los moldes metálicos por aplicación de vapor o con calor eléctrico. Con objeto

de mejorar el acabado superficial de la pieza de fundición completa, el molde obtenido se escobetea o se rocía

con agua de zírcón. La cara de la arena donde se coloca el modelo puede ser de arena en verde, arena con

depósitos de silicato de sodio, arena aglutinada y en algunos casos arena sin depósitos o simplemente seca.

Tolerancias en los Modelos. Debido a que no es extraído el modelo del molde, no necesita tolerancias para

Ia salida, las únicas tolerancias que necesitan hacerse son para la contracción, acabado y distorsión.

MODELOS

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Moldeo. Los procesos de fundición del metal se dividen en dos categorías de acuerdo al tipo de moldes 1)

moldes desechables y 2) moldes permanentes. En las operaciones de fundición con molde desechable, éste

se destruye para remover la parte fundida, como se requiere un nuevo molde por cada nueva fundición, las

velocidades de producción son limitadas, ya que se requiere mas tiempo para hacer el molde que para la

fundición en si, sin embargo, para ciertas partes se pueden producir moldes y fundiciones a velocidades de

400 partes por hora o mayores. En los procesos de moldeo permanente, el molde se fabrica con metal (u otro

material durable) que permite usarlos en repetidas operaciones de fundición. En consecuencia, estos

procesos tienen una ventaja natural para mayores velocidades de producción.

Moldeo en arena. La fundición en arena es el proceso más utilizado, la producción por medio de este método

representa la mayor parte del tonelaje total de fundición. Casi todas las aleaciones pueden fundirse en arena;

de hecho, es uno de los pocos procesos que pueden usarse para metales con altas temperaturas de fusión,

como son el acero, el níquel y el titanio. Su versatilidad permite fundir partes muy pequeñas o muy grandes y

en cantidades de producción que van de una pieza a millones de éstas. La fundición en arena consiste en

vaciar el metal fundido a un molde de arena, dejarlo solidificar y romper después el molde para remover la

fundición. Posteriormente la fundición pasa por un proceso de limpieza e inspección, pero en ocasiones

requiere un tratamiento térmico para mejorar sus propiedades metalúrgicas.

MOLDEO

Tecnicas de moldeo

En esta breve descripción se puede observar que la fundición en arena no solamente incluye operaciones de

fundición, sino también la fabricación de modelos y manufactura de moldes. La secuencia se muestra en la

figura.

Pasos en la secuencia de producción de la fundición en arena.

MOLDEO

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El molde es una cavidad que tiene la forma geométrica de la pieza que se va fundir. La arena de fundición es

sílice (Si02) 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 los 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% de agua y 7% de arcilla. Se pueden usar otros agentes

aglutinantes en lugar de la arcilla, como resinas orgánicas (por ejemplo resinas fenólicas) y aglutinantes

inorgánicos (por ejemplo, silicato y fosfato de sodio). Algunas veces se añaden a la mezcla de arena y

aglutinante ciertos aditivos para mejorar las propiedades del molde como la resistencia y permeabilidad.

En el método tradicional para formar la cavidad del molde se compacta la arena alrededor del modelo en la

parte superior e inferior de un recipiente llamado caja de moldeo. El proceso de empaque se realiza por varios

métodos. El más simple es el apisonado a mano realizado manualmente por un operario. Además, se han

desarrollado varias máquinas para mecanizar el procedimiento de empacado, las cuales operan por medio de

los siguientes mecanismos:

MOLDEO

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1) Compactación de la arena alrededor del patrón o modelo mediante presión neumática.

2) Acción de sacudimiento, dejando caer repetidamente la arena contenida en la caja junto al modelo, a fin

de compactarla.

3) Lanzamiento, haciendo que los granos de arena se impacten contra el patrón a alta velocidad.

Una alternativa a las cajas tradicionales para moldes de arena es el moldeo sin caja, que consiste en el uso de

una caja maestra en un sistema mecanizado de producción de moldes. Cada molde de arena se

produce usando la misma caja maestra. Se estima que la producción por este método automatizado

puede ascender hasta seiscientos moldes por hora.

Se usan varios indicadores para determinar la calidad de la arena para el molde:

1) Resistencia, capacidad del molde para mantener su forma y soportar la erosión causada por el flujo del

metal líquido, depende del tamaño del grano, las propiedades del aglutinante y otros factores.

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.

MOLDEO

Tecnicas de moldeo

5) Reutilización, ¿puede reciclarse la arena del molde roto para hacer otros moldes?. Estas medidas son

algunas veces incompatibles, por ejemplo, un molde con una gran resistencia tiene menos capacidad

de contracción.

6) Retractibilidad, 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.

Los moldes de arena se clasifican frecuentemente como arena verde, arena seca o de capa seca.

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 retractibilidad, permeabilidad

y reutilización, también son los menos costosos. Por consiguiente, son los más ampliamente usados,

aunque también tienen sus desventajas. La humedad en la arena puede causar defectos en algunas

fundiciones, dependiendo del metal y de la forma geométrica de la pieza.

MOLDEO

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Evita el ataque químico y térmico del metal

Compensa los fenómenos de dilatación

Facilita el desmoldeo

Plasticidad

Cohesión

Resistencia

Refractariedad

Permeabilidad

Reproducción de detalles1.- La arena

2.- Bentonita

3.- Humedad

4.- Carbón marino

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Molde de arena seca: se fabrica con aglomerantes orgánicos en lugar de arcilla. El molde se cuece en una

estufa grande a temperaturas que fluctúan entre 204 ºC y 316 ºC. 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. Sus aplicaciones se limitan generalmente a

fundiciones de tamaño medio y grande y en velocidades de producción bajas. En los moldes de capa seca, la

superficie de la cavidad de un molde de arena verde se seca a una profundidad entre 10 mm y 25 mm,

usando sopletes, lámparas de calentamiento u otros medios, aprovechando parcialmente las ventajas del

molde de arena seca. Se pueden añadir materiales adhesivos especiales a la mezcla de arena para reforzar

la superficie de la cavidad.

La clasificación precedente de moldes se refiere al uso de aglutinantes convencionales, ya sea agua, arcilla u

otros que requieren del calentamiento para curar. Se han desarrollado también moldes aglutinados,

químicamente diferentes de cualquiera de los aglutinantes tradicionales. Algunos de estos materiales

aglutinantes, utilizados en sistemas que no requieren cocimiento, incluyen las resinas furánicas (que consisten

en alcohol furfural, urea y formaldehído), las fenólicas y los aceites alquídicos.

La popularidad de los moldes que no requieren cocimiento está creciendo debido a su buen control

dimensional en aplicaciones de alta producción.

MOLDEO

Tecnicas de moldeo

La arena sílica (SiO2) se encuentra en muchos depósitos naturales, y es adecuada para propósitos de

moldeo porque puede resistir altas temperaturas sin descomponerse. Esta arena es de bajo costo, tiene gran

duración y se consigue en una amplia variedad de tamaños y formas de granos. Por otra parte, tiene una alta

relación de expansión cuando está sometida al calor y tiene cierta tendencia a fusionarse con el metal. Si

contiene un alto porcentaje de polvo fino, puede ser un peligro para la salud.

La arena sílica pura no es conveniente por sí misma para el trabajo de moldeo, puesto que adolece de

propiedades aglomerantes. Las propiedades aglomerantes se pueden obtener por adición de 8 a 15% de

arcilla. Los tres tipos de arcilla comúnmente usados son la caolinita, ilita y bentonita. Esta última, usada con

más frecuencia, proviene de cenizas volcánicas.

Algunas arenas de moldeo naturales, se mezclan adecuadamente con arcilla al extraerlos en las canteras y

sólo se requiere agregarles agua para obtener una arena conveniente para moldeo de piezas fundidas de

hierro y metales no ferrosos. La gran cantidad de materia orgánica encontrada en las arenas naturales impide

que sean lo suficientemente refractarias para usos en temperaturas elevadas, tal y como en el moldeo de

metales y aleaciones con alto punto de fusión.

Las arenas de moldeo sintéticas se componen de sílice lavada de granos agudos, a los que se añade 3 a

5°/o de arcilla. Con las arenas sintéticas se genera menos gas, ya que se requiere menos del 5% de humedad

para que desarrolle su resistencia adecuada.

ARENAS

Tecnicas de moldeo

Las arenas son un material fino producido natural o artificialmente por la descomposición o desintegración de

las rocas. Las arenas están compuestas por granos de materia mineral tal como la sílice, cromita, zirconio y

olivina principalmente. Su tamaño se clasifica en un rango de 0.05 mm a 2.0 mm de diámetro. La siguiente

figura muestra un esquema de cómo se van produciendo las arenas naturalmente.

ARENAS

Tecnicas de moldeo

Las arenas se producen por cambios bruscos de temperaturas, por la fricción, por el movimiento con el aire,

por efectos de la lluvia, es decir por la humedad, por el calor del sol, etc. Es entonces que las arenas se

producen debido a los diferentes factores ambientales.

Las arenas sintéticas son arenas lavadas y tamizadas para dar un tamaño y granulometría adecuada y que se

aglomeran generalmente, con un 3 a 5 % del material arcilloso determinado, teniendo una humedad del 3 al 4

% suficiente para desarrollar buenas propiedades de moldeo.

Entre las ventajas de su uso tenemos:

•Puede elegirse el tamaño según el tipo de piezas que se vayan a fabricar

•Posee una refractariedad muy alta, puesto que se mezclan con contenidos bajos de arcilla

•No contiene feldespatos, carbonatos y otras sales como impurezas

ARENAS

Tecnicas de moldeo

Ciclo de tratamiento de una arena

EXPLOTACIÓN

LAVADO SEPARACIÓN DE TAMAÑOS

SECADO

SEPARACION DE TAMAÑOS

ENFRIADO

TRANSPORTE

A continuación se muestra un diagrama esquematico del procesamiento de arenas sintéticas.

ARENAS

Tecnicas de moldeo

1.- Explotación . Se refiere a la extracción de la arena del depósito donde se encuentra. Las arenas de mar

también se pueden utilizar y son de granos redondos, pero son muy permeables, y hay que realizarles una

prueba de ácido ya que muchas veces tiene cantidades prohibitivas de carbonato de calcio.

ARENAS

Tecnicas de moldeo

2.- Lavado de la arena. Este lavado se realiza para quitar impurezas y para eliminar parte de la cantidad de

finos como por ejemplo la arcilla, de esta manera se controla el contenido de arcilla a diferencia de una arena

natural.

ARENAS

Tecnicas de moldeo

3.- Separación de tamaños . Se realiza Mediante un separador de tamaños vía húmeda, se logra obtener el

tamaño de grano adecuado y requerido por la fundición cliente. Esto se hace mediante cribas o equipos

especiales ( mesas separadoras)

ARENAS

Tecnicas de moldeo

4.- Secado de la arena. Después de hacer la separación de tamaños la arena se somete a un proceso de

secado mediante aire o temperatura para eliminar toda el agua que se le agrego a la arena en el lavado.

ARENAS

Tecnicas de moldeo

5.- Separación de tamaños. También se realiza Mediante un separador de tamaños pero ahora vía seca, se

logra obtener la granulometría deseada por el cliente. Se trata de concentrar la arena en un rango adecuado de

tamaños para obtener las mejores propiedades de la arena.

ARENAS

Tecnicas de moldeo

6.- Enfriado. Después de que la arena se obtuvó, se lavó y se hizó la separación de tamaños esta es enfriada

ya que fue secada bajo aplicación de temperatura.

7.- Transporte. Después de todo el tratamiento la arena es transportada hacia la fundición, el transporte puede

ser mediante camiones de carga, mediante trailers pesados y bien vía ferrocarril que es la manera más

eficiente de transportarla. Algunas veces se puede transportar vía ducto pero mezclada con agua, es así que

en este caso al llegar a la fundición debe ser secada, es decir se extrae, se lava, se hace la separación de

tamaños, y se transporta y ya en la fundición se seca y se enfría.

ARENAS

Tecnicas de moldeo

El tamaño de los granos de arena depende del tipo de la pieza que se ha de moldear. Para piezas de tamaño

pequeño y complicadas es más conveniente una arena fina con objeto de que los detalles del molde aparezcan

precisos. A medida que aumenta el tamaño de la. pieza, las partículas de arena deberán de ser más grandes

para permitir que los gases generados en el molde se escapen. Los granos agudos, de forma irregular, por lo

general se les prefiere porque se entrelazan y le dan mayor resistencia al molde.

Entre los tipos de arenas usados tenemos los siguientes:

Sílice: La sílice es el material sólido más abundante en la naturaleza y es excedido sólo por el oxígeno. La

sílice combinada con el oxígeno forma el óxido de sílice (SiO2), el cual se presenta en la naturaleza en

diferentes formas, la arena silica es la más común. La sílice anhídrida existe entres formas cristalinas, cada

una de ellas se comporta en varias formas alotrópicas puesto que no son estables térmicamente.

Olivina: La olivina es una roca natural constituida por una solución sólida de fayolita FeO2 y SiO4 en la

forsterita ( ortosilicato de magnesio) Mg2SiO4. El contenido de fayolita es variable y condiciona su

refractariedad. Convenientemente triturada, la olivina posee un material utilizado como arena de moldeo,

utilizada sobre todo para los aceros al manganeso. Es conveniente señalar que se pueden hacer cucharas de

colada con olivina y silicato de sodio, endurecidos con dióxido de carbono.

ARENAS

Tecnicas de moldeo

Zirconio: Silicato natural de zirconia Zr SiO4 conteniendo de 61 a 67% de ZrO2 y 33 a 35 % SiO2 . Por efecto

del calor se disocia a 1800°C y a 2300°C, la volatilización de la sílice es importante lo que limita su empleo

como refractario. Tiene una conductividad térmica superior a la sílice, en general se aglomera con la

bentonita y debido a su índice de finura de 120 a 140 da piezas de buen aspecto sin costras, ni rugosidades,

esta arena es de costo elevado.

Chamota: Es el silicato de Aluminio, es un producto artificial obtenido por cocimiento durante 4 a 6 días a una

temperatura de 500°C, es un ladrillo aglomerado con 65% de sílice y 35 % de aluminio con un poco de agua.

Después del cocimiento los ladrillos se trituran y se tamizan. Su uso es casi exclusivo para los aceros.

Mullita: Es el Silicato de aluminio, SiO2 Al2O3, funde a 181°C, es un constituyente refractario muy rígido y

resistente en caliente.

Cromita: Se trata de un mineral de cromo transformado por adición de MgO y Al2O3, de composición inicial

FeO-Cr2O3 con 68 % de cromo aproximadamente.

ARENAS

Tecnicas de moldeo

Tipos de arenas

ARENAS

Tecnicas de moldeo

Forma de grano.Redondas: La forma de grano de la arena influye en la superficie específica de ésta. Es un hecho

comprobado que el cuerpo geométrico que tiene mayor volumen y menor superficie es la esfera. Como

consecuencia de ello cualquier otra forma diferente de las esferas tendrá mayor superficie.

Indice de angularidad para la arena redonda 1.25

Indice de angularidad para la arena angular 1.65

En cuanto al comportamiento al choque térmico de las arenas de diferentes formas de grano, se debe a su

forma natural de acomodarse. En las arenas redondas, el número de contacto entre sus granos transmiten mas

fácilmente el movimiento de expansión por la acción del calor.

El tamaño y la forma de los granos de arena son consideraciones importantes en el acomodo de los granos.

Los granos de arena mostrados en la siguiente figura son todos perfectamente redondos. De esta manera es

fácil conseguir una densidad o compactación porque los granos de arena están muy juntos unos a otros, se

necesita poco golpeteo para lograr una masa compacta de la mezcla de arena y como los granos son

redondos y están tan apretados entre sí no se podrán mover sin desplazarse unos a otros al momento de

calentarlos. Es entonces que esta condición no es ideal desde el punto de vista de la expansión.

ARENAS

Tecnicas de moldeo

Forma esquemática de como aumenta la superficie de una arena de grano redondo cuando se fracturan sus

granos.

1.- Grano original.2.- Nuevas superficies al fracturarse un grano en dos partes.

3.- Nuevas superficies al fracturarse el grano en cuatro partes.

ARENAS

Tecnicas de moldeo

En general el grano redondo proporciona mayor permeabilidad cuando se apisonan y tienen menor área de

contacto entre grano y grano. Como resultado presentan las siguientes características:

Proporciona las mejores propiedades físicas para un nivel de aglutinante dado.

Tienen menos superficie.

Fácil de hornear.

Requieren de menos cantidad de aglomerante.

Tiene mayor fluidez.

Son fáciles de recubrir.

Requieren menos tiempo de mezclado.

Presentan bajas resistencias al choque térmico.

Tienen mayores permeabilidades.

ARENAS

Tecnicas de moldeo

Si, por otra parte, los granos son mixtos en cuanto a forma y tamaño, como se observa en la siguiente figura,

es difícil lograr un buen grado de acomodo ya que los granos pequeños llenarán los espacios que quedan entre

los granos más grandes. En este caso hay lugar para el movimiento de los granos durante la expansión sin que

estos desplacen los granos adyacentes.

En la siguiente figura los granos son de forma angular y no redonda, aunque es difícil conseguir un buen

acomodo con granos angulares no tendremos problemas de expansión. De manera que un molde hecho con

arena con granos uniformes muestra más esfuerzo por expansión que con granos mixtos o angulares.

.

ARENAS

Tecnicas de moldeo

Arenas de grano angular: Las arenas de grano angular tienen superficies planas en forma de cuñas agudas.

Proporcionan menor permeabilidad.

Con frecuencia ofrecen alta resistencia en verde.

Requieren grandes cantidades de aglutinante.

Los contactos entre grano y grano son uniformes.

Los granos no se recubren uniformemente.

Tienen mayor superficie a recubrir.

Tienen menos fluidez.

Presentan una alta resistencia al choque térmico.

Tienen menor soplabilidad.

Requieren mayor tiempo de mezclado.

Las arenas tienen baja densidad.

Los granos son fáciles de fracturar y generan gran cantidad de finos.

Granos de arena sub angular

ARENAS

Tecnicas de moldeo

La arena más utilizada es la arena sílica, esta es relativamente pura, ya que contiene aproximadamente 98 %

de sílice debido a esto debe su nombre, y es el principalmente constituyente de la mezcla para

corazones y la mezcla para moldeo. Las características que debe tener una arena son :

1. Que sea de alta dureza

2. Resistente a la abrasión

3. De variedad de tamaño

4. Resistente a altas temperaturas

5. Resistente a la escoria ácida

6. Que sea de baja densidad

7. Que sea de baja estabilidad térmica

8. Explotada fácilmente

9. Dura en una variedad de tamaño

10. Barata y Abundante

Actualmente, existen diferentes tipos de arenas las cuales aportan propiedades distintas a una mezcla de

moldeo.

ARENAS

Tecnicas de moldeo

Parámetro Silice ( SiO2) Olivina 2(MgFe)O Zirconio (ZrSiO4)Disponibilidad Muy abundante Limitada Muy limitadaCosto Bajo Mediano AltoEstabilidad Buena Buena ExcelenteDilatación Elevada Mediana BajaConductividad Térmica Débil Débil ElevadaPunto de Fusión 1710 1870 2650

En la siguiente tabla se muestran algunas de las propiedades mas importantes de las arenas más utilizadas en

la industria de la fundición :

ARENAS

Tecnicas de moldeo

Granulometría: El tamaño de grano y la distribución del grano son algunas características de la arena que son

determinadas utilizando cribas con aberturas de diversos tamaños. La arena es sacudida a través de una serie

de 6 a 8 cribas, los granos pasan a través de las aberturas mayores que el. El tamaño es usualmente

expresado como el numero de abertura por pulgada lineal.

Ejemplo: Una criba de malla 40 tiene 40 aberturas por pulgada y dejara pasar cualquier partícula que sea

inferior a 1/40 reteniendo las de mayor tamaño. A mayor numero de malla, menor es la abertura y el tamaño

de grano.

Mallas :

1 plg

1 plg.

0.15 mm

Mallas :Mallas :

1 plg

1 plg.

0.15 mm

ARENAS

Tecnicas de moldeo

Mallas :

MALLA ABERTURA DEMALLA

12 1.68 mm20 0.84 mm30 0.54 mm40 0.42 mm50 0.30 mm70 0.21 mm

100 0.15 mm140 0.11 mm200 0.07 mm270 0.05 mm

1 plg.Mallas :


12 1.68 mm20 0.84 mm30 0.54 mm40 0.42 mm

Mallas :


12 1.68 mm20 0.84 mm30 0.54 mm40 0.42 mm50 0.30 mm70 0.21 mm

100 0.15 mm140 0.11 mm200 0.07 mm270 0.05 mm

50 0.30 mm70 0.21 mm

100 0.15 mm140 0.11 mm200 0.07 mm270 0.05 mm

1 plg.

0.005.00

10.0015.0020.0025.0030.0035.0040.00

12 20 30 40 50 70 100 140 200 270 F

ARENAS

Tecnicas de moldeo

Calidad de la arena: Para determinar la calidad de la arena de fundición se hacen necesarias algunas

pruebas periódicas. Las propiedades de la arena pueden verse afectadas por contaminación con materiales

extraños, por la acción de lavado en el recocido, por el cambio gradual y la distribución de los tamaños de

grano, o por la continua exposición a altas temperaturas. Las pruebas pueden ser químicas o mecánicas, pero

aparte de la determinación de los elementos indeseables en la arena, las pruebas químicas son de poco uso.

La mayoría de las pruebas mecánicas son simples y no requieren equipo elaborado. Varias de las pruebas

están diseñadas 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 ligazón, tanto el contenido

de agua como el de arcilla afectan la propiedad de la cohesión.

Refractariedad. La arena debe resistir las altas temperaturas, sin fundirse.

Tamaño y forma de grano. La arena debe tener un tamaño de grano dependiente de la superficie que se

trate de producción, y los granos deben de ser irregulares hasta tal grado que mantengan suficiente resistencia

a la cohesión.

ARENAS

Tecnicas de moldeo

EQUIPO Y PRUEBAS DE LABORATORIO

La finalidad del uso del laboratorio de arenas es la de controlar todos los procedimientos del sistema de

arenas, llevando a cabo una serie de registros del comportamiento de los materiales utilizados, así como la

frecuencia del muestreo requerido para garantizar los resultados finales principalmente en cuanto a las

propiedades exigidas a la arena de moldeo. Lo anterior hace patente la necesidad de lograr la mejor

combinación de propiedades y mantenerla. Esto constituye el control de arenas de moldeo y la mejor

herramienta de éste son los ensayos de arenas, que permiten conocer la condición que tiene cada mezcla.

Ensayos de constitución Ensayos de características Ensayos de propiedades

1.- Determinación del contenido de humedad.

2.- Determinación del contenido de arcilla.

a.- Arcilla A.F.S.

b.- Arcilla activa.

3.- Determinación del contenido de materiales volátiles.

1.- Indice de finura.

2.- Distribución.

3.- Formas de grano.

4.- Densidad.

1.- Permeabilidad.

2.- Resistencia a la compresión.

3.- Resistencia al corte.

4.- Compactabilidad.

5.- Fluidez.

6.- Moldeabilidad.

7.- Dureza.

8.- Indice de Shatter.

9.- Puntos de fusión.

10.- Estructura de grano.

11.- Demanda de ácido.

Tecnicas de moldeo

Prueba de dureza de moldes. Para determinar la dureza de los moldes, se procede bajo el principio de que la

profundidad de una bola de acero en la arena, es su medida de la dureza o estabilidad. Una bola de acero de

5.08 mm en diámetro bajo la presión de un resorte (2.3 N) se oprime contra la superficie del molde y la

profundidad de penetración se indica en la carátula en milímetros. Los moldes con un apisonado medio dan un

valor alrededor de 75.

Prueba de finura. Esta prueba es para determinar el porcentaje de distribución del tamaño de grano en la

arena, se realiza en una muestra de arena seca de la cual se extrae toda la sustancia de arcilla. Una serie de

tamices normales para pruebas son usadas con mallas, 6, 12, 20, 30, 40, 50, 70, 100, 140, 200 y 270

correspondientes a la especificación de la A.F.S. Estos tamices se apilan y colocan en uno de los muchos tipos

de agitadores movidos a motor. La arena se coloca en el tamiz más ralo de la parte superior y después de 15

min de vibración el peso de la arena retenido en cada malla se convierte a un porcentaje base. Para obtener el

número de finura AFA cada porcentaje se multiplica por un factor dado, como se muestra en el ejemplo

siguiente. El número de finura se obtiene sumando los productos resultantes y dividiendo el total por el

porcentaje de arena retenida.

Este número es muy útil al comparar las diferentes arenas usadas en la fundición


Tecnicas de moldeo

Contenido de humedad. El contenido de humedad de una arena de moldeo, varia de acuerdo con el tipo de

molde que se ha de hacer y la clase de metal que se va ha vaciar. Para una condición dada hay un rango

dentro del cual deberá mantenerse el porcentaje de humedad con objeto de obtener resultados satisfactorios.

El método más preciso para la determinación de la humedad en las arenas de moldeo es el de secar la arena y

anotar su peso antes y después del secado. El indicador de humedad contiene unidades

calefactoras_eléctricas y un ventilador para forzar el aire caliente a través del platillo que contiene la muestra

de arena. Pesando la arena después de que ha secado y notando la diferencia entre las lecturas inicial y final

se puede determinar el porcentaje de humedad. El contenido de humedad debe variar de 2 a 8%, dependiendo

del tipo de moldeo que se haga. El ensayo puede realizarse de dos formas.

(a) Por secado, que consiste en secar una muestra de 50 gramos de arena en una estufa a 100 C, después de

lo cual, se vuelve a pesar y el % de humedad se calcula por la diferencia de peso.

% humedad = (peso inicial-peso final) / peso inicial

(b) Método de carburo de calcio, en el cual una muestra de 5 gramos de arena se hace reaccionar con

carburo de calcio dentro de un recipiente cerrado (hidrómetro). La reacción genera gas acetileno, por lo que al

aumentar el volumen interior, aumenta la presión, que es proporcional a la cantidad de agua (que es la que

reacciona). El aparato tiene un manómetro (medidor de presión) con la escala modificada para dar una lectura

directamente en % de humedad.


Tecnicas de moldeo

Prueba de humedad Resultado de humedad


Tecnicas de moldeo

Contenido de arcilla. El equipo necesario para determinar el porcentaje de arcilla en la arena de moldeo

consiste en un horno quemador, una balanza y pesos y un lavador de arena. Se seca una cantidad de arena y

luego se agrega una solución base sosa cáustica. En seguida se mezcla durante un tiempo, y la solución

cáustica absorbe a la arcilla mediante un sifón al exterior. Este proceso se repite tres veces. La muestra de

arena se seca, después se pesa, y se compara con la muestra original seca y luego se determinan las pérdidas

de arcilla.

(a) Arcilla A.F.S. Se entiende por Arcilla A.F.S., La suma de todos los finos presentes en la arena, los que

incluyen: arcilla activa, arcilla quemada, carbón, finos de la arena, etc.

El ensayo se realiza lavando una muestra de 50 gramos de arena seca, después de lo cual se vuelve a secar y

pesar y por diferencia de peso, se calcula el % de arcilla A.F.S. El lavado se logra por agitación sucesiva, de la

muestra en un vaso con agua y eliminando por decantación los finos que quedan en suspensión en el agua.

(b) Arcilla activa.-Esta es la arcilla que sí trabaja como aglutinante en la arena. Este ensayo se basa con la

propiedad que tiene la bentonita activa de absorber una sustancia conocida como azul de metileno. La cantidad

de azul de metileno que absorbe la bentonita de una arena determinada, se relaciona contra una gráfica

obtenida de una muestra patrón.


Tecnicas de moldeo

Prueba de contenido de arcilla


Tecnicas de moldeo

Permeabilidad: Una de las cualidades esenciales de la arena de moldeo, es la permeabilidad suficiente

para permitir el escape de los gases generados por el metal caliente depende de varios factores, incluyendo la

forma de los granos de arena, su finura, su grado de compactación, contenido de humedad, y de la calidad de

aglutinante presente. La permeabilidad se mide por la cantidad de aire que pasa a través de una muestra dada

de arena en un tiempo prescrito y bajo condiciones normales. Las arenas de grano grueso son naturalmente

más permeables pero cuando la arena de grano grueso se añade a la de grano fino, primero disminuye la

permeabilidad y después aumenta. La permeabilidad aumenta con el contenido de humedad, hasta

aproximadamente 5% de humedad.

Esta es la habilidad de la arena para dejar los gases del molde a través de ella.Para este ensayo se

requiere de una fabricación de probeta cilíndrica de arena aglutinada compactada de 2” de diámetro por 2” de

altura (ó 50 x 50 mm.).

a).- Fabricación de la probeta.-Se realiza en una prensa especial, que cuenta con cilindro de 2” de

diámetro interior y un apisonador para compactar para compactar la arena. La probeta se fabrica dejando caer

desde una altura determinada una carga (6.35kG.), tres veces consecutivas. La altura de la probeta se logra

poniendo en el cilindro la cantidad justa de arena, lo cual se determina por experimentación.


Tecnicas de moldeo

B).- Ensayo de permeabilidad.- Se realiza haciendo pasar a través de la probeta un volumen de aire (2000

c.c.), el cual pasa por un orificio de 0.5 ó 1.5 mm. De diámetro.Midiendo el tiempo (t) que tarda en pasar el

volumen (V) de aire, el área transversal (A) de la probeta, su altura (h) y la presión (p) generada, se puede

calcular la permeabilidad por la fórmula:

V= cm3 = 2000

h= cm = 5.08

p= Grs/cm3

a= cm2 =20.27

t=min.

Los parámetros actuales, dan lecturas directas de permeabilidad.

V.hP= p.a.t


Tecnicas de moldeo

Fabricador de probetas para permeabilidad Permeametro


Tecnicas de moldeo


Tecnicas de moldeo

Resistencia. Se han desarrollado varias pruebas de resistencia para probar la fuerza de agarre de varios

materiales aglomerantes en la arena en verde y en arena seca. Las pruebas de compresión son las más

comunes, aunque algunas veces se hacen pruebas de tensión, corte y algunas veces pruebas en sentido

transversal. ElI procedimiento varía de acuerdo al tipo de equipo utilizado, pero, en general, las pruebas son

similares a las hechas por otros materiales. La naturaleza frágil de la arena requiere una consideración especial

al manejar y someter a carga un espécimen de prueba.

La máquina universal para pruebas somete a cargas al espécimen previamente hecho de 50 mm de longitud,

50 mm de diámetro mediante un péndulo de peso muerto movido a motor, que tiene una velocidad uniforme de

carga. Está prevista con dispositivos para probar la resistencia a la tensión y compresión de las arenas de

moldeo o de los corazones así como sus características de resistencia y deformación.

Este ensayo se realiza aplicando una fuerza contra la superficie transversal de una probeta de 2” x 2” hasta

que se rompe. Dividiendo la carga aplicada para romper la probeta entre el área transversal de la probeta se

obtiene la resistencia a la compresión (kg/cm2 o Lb/pulg2).

Existe dos tipos de máquinas para realizar el ensayo, una de cargas variables y otra de carga constante, en las

cuales las fuerzas se hacen variar, al variar el ángulo de aplicación de la carga. En la maquina de carga

variable, éste se incrementa hasta que se logra la rotura de la probeta.


Tecnicas de moldeo

Máquina de medición de resistencia a la compresión

Lectura de resistencia compresión


Tecnicas de moldeo

Compactabilidad. Esta propiedad de la arenas da una indicación del grado de acomodamiento de las arenas

y/o de los requerimientos de humedad de la misma . El ensayo de compactabilidad determina el % de

descenso en altura de una masa de arena bajo la influencia de compactación. Existen aparatos especiales

para efectuar la prueba, aunque el método simple es con la misma prensa utilizada para la fabricación de

probetas. Para el ensayo, se llena el cilindro de 120 mm. De altura con la arena cribada en una malla de ¼”,

se compacta mediante tres golpes de apisonador.

Secuencia de la prueba de compactabilidad


Tecnicas de moldeo

Equipo para el acondicionamiento de la arena. Propiamente la arena bien acondicionada es un factor

importante en la obtención de una buena pieza fundida. Las arenas nuevas así como las usadas preparadas

adecuadamente, contienen los siguientes resultados:

El aglutinante está distribuido más uniformemente en los granos de arena.

El contenido de humedad está controlado y además las superficies particulares están humedecidas.

Las partículas extrañas son eliminadas de la arena.

La arena se ventila de tal manera que no se compacta y esté en condicionen propias para el moldeo.

La arena es enfriada a la temperatura próxima a la de una habitación.

Por razón de que acondicionar la arena a mano es difícil, la mayoría de las fundiciones tienen equipo

apropiado para esta operación. El mezclador para la preparación de la arena tiene dos rodillos en los cuales

está montado una combinación de rastras y muelas trituradoras impulsadas por medio de una flecha vertical.

Las dos muelas trituradoras están dispuestas de tal manera que la arena puede ser procesada en forma

continua. Las muelas trituradoras proporcionan una acción intensa de frotamiento y amasado. El resultado es

una distribución a través de los granos de arena con el material aglutinado. La arena en verde y la de

corazones, ambas pueden ser preparadas de esta manera.


Tecnicas de moldeo

Después el metal en el molde se solidifica y es sacudido afuera de la línea de transportadores de rodillos,

posteriormente la arena cae a través de una parrilla sobre una banda transportadora como se muestra en la

figura.

Diagrama esquemático y fotografía de un molino mezclador de arenas


Tecnicas de moldeo

Condiciones de operación de un molino mezclador de arenas.

Altura de compuerta de entrada variable: máximo 8”

4 Velocidad del molino: 70 Ton/hr. Máximo

4 Velocidad del gusano alimentador de aditivos: ajustable a resultados de laboratorio

4 Relación de aditivos: Bentonita 65% +- 5%

Carbón marino 35% +- 5%

4 Altura de separación entre las ruedas y el piso: 3 1/2” + o - 1/8”

4 Altura de separación entre las cuchillas y el piso: 1/16” a 1/8”

4 Altura de compuerta de salida: 9” + o - 1/8”


Tecnicas de moldeo

4

3

2 1

AguaGusano

Entrada de aditivos

Entrada de arena

Descarga de arena

Rodillos

Cuchillas


Tecnicas de moldeo

Mezclas. Parte del control de una mezcla de arena de moldeo incluye mezclar el aglutinante de arcilla con

los granos de arena. El mezclado permite que la arcilla se combine con los finos y el agua para formar el

aglutinante de arcilla, la mezcla también es necesaria para desarrollar la plasticidad del aglutinante.

El tiempo de mezclado depende del diseño y de la condición del molino. También depende de la cantidad

de aglutinante que se va a distribuir. Entre más aglutinante se agregue, más tiempo se necesitará en el ciclo

de mezclado.

Una arena nueva libre de arcilla necesitará de más aglutinante que una mezcla que consista en su mayor

parte de arena de retorno que ya ha sido mezclada anteriormente. Así que esta arena nueva que requiere que

se le añada más aglutinante también necesitará un ciclo de mezclado más largo.

Una arena que no ha sido bien mezclada no tendrá las características que normalmente se esperarían por

la distribución de granos y el volumen de arcilla en la mezcla. Por ejemplo una arena mal mezclada

probablemente tendrá menor permeabilidad y menor resistencia. Esta arena no será estable bajo condiciones

de calor y tendrá tendencia a agrietarse debido a las fuerzas de expansión.

En algunos casos se puede sobremezclar una arena, el sobremezclado desarrollará la resistencia máxima del

aglutinante de arcilla. Esto tiende a darle al aglutinate demasiada cohesión y la arena se resistirá a la

compactación. Esto significa que la capacidad de la arena a ser compactada será reducida, y por lo tanto una

arena sobremezclada tendrá una menor fluidez.

MEZCLAS DE ARENA

Tecnicas de moldeo

Este transportador lleva la arena usada a un transportador de una banda pequeña equipado con un separador

magnético. La arena es entonces descargada sobre un cubo elevado, desde la cual es pasada a través de una

tolva cerrada que la revuelve y luego se almacena. Estas tolvas están intencionalmente cerca de uno o más

molinos y acondicionadores para reuso de la arena. Desde aquí son descargados totalmente en

transportadores de banda a través de un areador que separa los granos de arena y les proporciona su cuidado

para el moldeo. Este ciclo se completa cuando la arena se descarga en grandes tolvas que sirven a la estación

de moldeo, donde se hacen los moldes y se vacían.

Banda Transportadora

MEZCLAS DE ARENA

Tecnicas de moldeo

Equipo mecanico de moldeo. En los talleres modernos de fundición, de gran producción y producción en serie,

para la elaboración de los moldes y machos se sustituyen los métodos manuales de moldeo por el

moldeo a máquina o mecánico. Sus ventajas sobre el manual son las siguientes:

1) No necesita personal especializado

2) Se pueden obtener piezas con espesores muy pequeños

3) Los moldes adquieren una compacidad más uniforme y una resistencia más alta, con lo cual las piezas

quedan mejor acabadas

4) Se facilita la operación de desmoldeo sin deteriorar el molde, ahorrando los gastos de reparación

5) Se disminuye el número de piezas defectuosas y se mejora la calidad.

En la elaboración de los moldes a máquina, el elemento fundamental es la placa modelo y el molde se realiza

en dos cajas. La introducción de la máquina de moldear en los talleres de fundición ha supuesto un gran

avance, al sustituir los métodos artesanos por procesos de mecanizado.

Las máquinas pueden eliminar mucho del trabajo de moldeo, produciendo al mismo tiempo mejores moldes. Las

máquinas de moldeo varían considerablemente en diseño y métodos de trabajo y se denominan de

acuerdo con la forma en que se realice el trabajo de apisonado.

EQUIPO MECÁNICO DE MOLDEO

Tecnicas de moldeo

La máquinas de moldear realizan parcial o totalmente el ciclo de operaciones descrito en el moldeo a mano. Las

primeras que se construyeron sólo extraían el modelo (máquinas de desmodelar) evitando el deterioro y

reparación del molde. Posteriormente, para disminuir la fatiga de los operarios y aumentar la productividad se

sustituyó el atacado a mano por el mecánico y se construyeron las máquinas de moldear.

Principios de la máquina de moldeo

En la figura se ilustra por medio del diagrama los principios usados para apisonar la arena. El sombreado indica

la densidad o uniformidad de la arena apisonada en cada proceso. Las máquinas que utilizan este principio se

describen a continuación


Tecnicas de moldeo

En la actualidad, se ha llegado a un grado de perfeccionamiento tal que, con máquinas automáticas se dosifica

y carga la arena, se retira el modelo y, por último se cierran las cajas y se les deja listas para la colada. El

apisonado de la arena se puede conseguir por presión, por sacudidas y por proyección.

Máquina de percusión o vibración. La máquina de moldeo simple por percusión está equipada con pernos

ajustables para permitir el uso de diferentes tamaños de cajas dentro de la capacidad de la máquina. Los

moldes con pesos arriba de 6000 kg se pueden hacer en máquinas grandes. En la operación de esta máquina,

la tabla es llenada a una corta distancia por salidas de aire a presión y luego es sacudida. Esta acción causa

que la arena se empaque sólo alrededor del modelo y en la línea de separación, variando de acuerdo con la

altura de la caída o la profundidad de la arena en la caja. El apisonado uniforme en torno del modelo suministra

mayor resistencia al molde y reduce la posibilidad de protuberancias, costras o derrumbes. Las piezas

producidas bajo estas condiciones varían ligeramente en tamaño o peso. Los pernos elevadores en la máquina

se ajustan a la caja y la elevan de la placa de coincidencia después de que el molde ha sido terminado. Las

máquinas de moldeo por percusión, obviamente manejan una parte de la caja cada vez, adaptándose

especialmente para trabajos de gran tamaño.


Tecnicas de moldeo

Otro enfoque de estas máquinas es que se emplean para comprimir la arena en las cajas altas, donde se

apisona junto a la placa modelo por inercia, dejando caer desde cierta altura la platina de la máquina junto con

la caja llena de arena hasta que choca contra el yunque de la máquina. Al producirse el choque, se anula la

energía cinética de la arena y, por inercia, se va comprimiendo en la caja. El grado de apisonado que se

consigue depende de la altura de caída y del número de sacudidas o golpes. El recorrido de la platina. en las

máquinas modernas oscila de 30 a 100 mm y el número de golpes por minuto de 10 a 300.

Por este procedimiento se obtiene un grado de apisonado irregular; alcanza el valor máximo en la capa de

arena que rodea al modelo (en ella actúa la fuerza de inercia de toda la masa situada por encima) y va

disminuyendo a medida que nos alejamos de él. Estas máquinas son las más rápidas y permiten el apisonado

simultáneo de varias cajas en muy poco tiempo.


Tecnicas de moldeo


Tecnicas de moldeo

Máquinas de Prensado. Constan de una platina o tablero sobre la que se fija la placa modelo. Encima de ella

se sitúa la caja de moldeo y sobre ésta el marco de realzado o relleno. La caja y el marco se llenan de arena

de moldeo y se comprime. Posteriormente, se retira el plato, el marco de realzado y se efectúa el desmoldeo.

El grado de compresión de la arena debe ser el necesario para que no se desmorone al retirar el modelo, ni se

produzcan deformaciones durante la colada. Un grado de compresión excesivo reduce la permeabilidad y, en

consecuencia, impide la salida de los gases durante la colada. Para conseguir el mismo efecto en modelos con

superficies a distintas alturas se pueden emplear los siguientes métodos:

1) Perfilado de la arena en el realzado.

2) Perfilado del tablero de compresión, con huecos que se corresponden con los relieves del molde. La

compresión se efectúa sobre el realzado lleno de arena hasta el nivel superior y, una vez realizada, se retira

con una regla la arena que sobrepasa el nivel del plano de la caja de moldeo.

3) Un tablero de presión previa, que presenta huecos en correspondencia con los relieves del modelo. La

compresión se realiza en las fases: a) Se comprime con el tablero T, sujeto al plato, hasta la posición T la

arena que llena el realzado hasta el nivel superior; b) Se retira el plato, se quita el tablero T y se llena el hueco

que ha dejado hasta el nivel superior del realzado; c) Se comprime de nuevo, con el plato, toda la superficie de

la arena. Para que el grado de compresión sea el mismo alrededor del hueco del molde.

Las prensas de moldear se emplean sólo para comprimir la arena en cajas de pequeña altura.


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Tecnicas de moldeo

Máquinas por proyección centrífuga de la arena. Se emplean para moldear piezas muy voluminosas, que

por otros procedimientos requerirían máquinas muy pesadas y costosas. Con ellas el atacado de la arena se

consigue lanzándola a gran velocidad contra el modelo y contra las capas sucesivas de la misma. Tienen la

ventaja sobre las anteriores de que no necesitan las placas modelo y que pueden emplearse para cualquier

tipo de moldeo, donde la máquina realiza la operación de atacado con más rapidez que en los métodos

manuales y con menor fatiga de los operarios. Las máquinas por proyección pueden ser estacionarias o

transportables; en ambas la parte fundamental es la cabeza de expulsión.

El apisonado uniforme de la arena en un molde es una operación importante en la producción de piezas

fundidas. Para moldes grandes, se ha desarrollado un dispositivo mecánico conocido como lanzadora de arena

que es una unidad automovida sobre una vía angosta. El suministro de arena se lleva en un gran depósito de

aproximadamente 8.5 m1 de capacidad que se puede volver a llenar a intervalos por medio de un equipo

aéreo. Una banda transportadora, alimentada desde una tolva sobre el marco del extremo fijo transporta la

arena hasta el cabezal impulsor rotativo. El cabezal impulsor que se encuentra cerrado contiene una pieza

rotatoria en forma de copa que arroja la arena al molde. Esta pieza girando a alta velocidad lanza más de un

millar de cubos pequeños de arena por minuto. La capacidad de apisonado de esta máquina es de 0.2 a 0.28

m3, o 450 kg de arena por minuto. La densidad del apisonado se puede controlar por la velocidad del cabezal

impulsor. Para altas producciones se dispone de máquinas con capacidad de 30 kg de arena por segundo.


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Tecnicas de moldeo

Máquinas de Percusión- Prensado. Muchas máquinas utilizan los 2 principios de percusión y prensado. Para

producir un molde en dichas máquinas, se arma la caja con la placa de coincidencia entre la tapa y la base,

colocando el conjunto invertido sobre la mesa de la máquina. Se palea la arena dentro de la base y se nivela

poniéndole un tablero inferior arriba. Luego la acción de percusión apisona la arena en la base. El conjunto se

voltea, se llena la tapa con arena y se nivela. En la tapa de la caja se coloca un tablero de presión y la plancha

del pistón de la máquina se pone en posición.

AI aplicar la presión la caja se encuentra prensada entre la plancha y la mesa, comprimiendo la arena de la tapa

a la densidad apropiada. Después que se quita la presión, se retira la plancha. La placa de coincidencia se hace

vibrar después de lo cual se retira la base. Esta máquina elimina seis operaciones manuales diferentes:

apisonado, alisado de la superficie de separación, aplicación de la arena de separación, pincelado alrededor de

los moldes, golpeteo del modelo y corte del alimentador.


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Máquina de moldeo por percusión y prensado


Tecnicas de moldeo

Máquina de Percusión-Prensado con Volteo. Esta máquina similar a la convencional de moldeo por

percusión prensado tiene dos brazos que sujetan a la caja después de vibrarla y levantarla a suficiente altura

para poder ser volteada. Luego se llena la tapa con arena y se apisona por la acción de prensado, a

continuación se sujeta con dos grapas sobre la plancha superior, retirándose de la placa de coincidencia.

Este aditamento de elevación maneja la tapa en tanto que la placa de coincidencia se quita manualmente de la

base. Cuando el modelo está listo para cerrarse, se regresa la tapa a la posición conveniente y se levanta la

base hasta que las dos partes del molde quedan juntas. Esta máquina ha sido diseñada para manejar cajas

grandes que también son manejadas convenientemente en la máquina común de percusión-prensado.

Máquina de Percusión con Volteo y Extracción del Modelo. Para moldes grandes, arriba de 5500 kg que

son difíciles de manejar a mano, primero se compacta la arena por percusión. Después de que la arena se

empareja se coloca una placa de fondo sobre el molde, fijándola en esa posición y luego todo el conjunto se

voltea y el modelo se extrae del molde hidráulicamente. Esta máquina se usa para moldeo por separado de la

tapa y la base; en la mayoría de los casos la cavidad queda solamente en la base.


Tecnicas de moldeo

Máquina de moldeo con percusión y volteo de modelo


Tecnicas de moldeo

Máquinas de Diafragma Para Moldeo. Un desarrollo reciente en máquinas de moldeo, utiliza un diafragma de

hule puro para compactar la arena sobre el contorno del modelo. El proceso utiliza la misma presión de aire para

forzar el diafragma de hule sobre toda la superficie del molde independientemente del contorno de éste. La arena

y la caja en seguida se corren hacia la derecha debajo del cabezal de presión del diafragma. Se hace pasar aire

al cabezal y se fuerza al diafragma contra la arena de moldeo de la caja. Luego se regresa la caja a su posición

original, arrasando la arena que sobre de arriba de la caja. Un elevador de perno quita la tabla de coincidencia.

Todo el proceso es muy rápido y se mantienen tolerancias muy pequeñas debido a la uniformidad con que se

compacta la arena.

Máquina de moldeo con diafragma de contorno.


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Corazones. Cuando una pieza de fundición debe tener una cavidad o hueco tal y como un agujero para un

tornillo, debe introducirse en el molde alguna forma de corazón. Un corazón se define algunas veces como

"cualquier proyección de arena dentro del molde". Esta proyección puede quedar formada por el molde mismo

o puede ser hecha en otra parte e introducido en el molde después de extraer el modelo. Se pueden formar

superficies tanto internas como externas en una pieza de fundición mediante los corazones.

Tipos de corazones. Los corazones se clasifican como corazones de arena verde y corazones de arena seca.

Los de arena verde son aquellos formados por el mismo modelo y se hacen de la misma arena que el resto del

molde. El dibujo muestra cómo se moldea una pieza con brida teniendo el agujero a través del centro hecho

con corazón de arena verde.

Los corazones de arena seca son los que se forman separadamente, para insertarse después que se ha

retirado el modelo y antes de cerrar el molde. Estos corazones se hacen de arena, la cual se mezcla con un

aglutinante y se endurece para darle resistencia deseada, la caja en la cual se forma se llama caja de

corazones.

CORAZONES

Tecnicas de moldeo

En la figura se ilustran varios tipos de corazones. En B se tiene el arreglo usual para sostener un corazón

cuando se moldea una chumacera cilíndrica. Las proyecciones en cada extremo del modelo cilíndrico se

conocen como plantillas del corazón y forman los asientos que lo soportan y mantienen al corazón en su lugar.

En C se muestra un corazón vertical, cuyo extremo superior requiere bastante ahusamiento para que no se

desmo-rone la arena de la tapa, cuando la caja se ensambla. Los corazones que se han de soportar solamente

por un extremo deberán tener una longitud sufi-ciente para evitar que se caigan dentro del molde. Dicho

corazón, mostrado en D se conoce como un corazón balanceado. En E se muestra un corazón soportado en la

parte superior y que cuelga dentro del molde. Este tipo requiere usualmente un agujero a través de la parte

superior para permitir que el metal llegue al molde. Un corazón lateral como el mostrado en F, es requerido

cuando un agujero no está alineado con la superficie de partición y se ha de formar en un nivel inferior.

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 fundición en un mínimo. Naturalmente los corazones separados aumentan el

costo de producción. Hay que hacer las cajas de corazones y por separado, formar, hornear y colocar en lugar

correcto a los corazones dentro del molde. Todo lo cual se suma al costo del moldeo. Se pueden formar

agujeros más precisos con corazones de arena seca, ya que ellos proporcionan mejores superficies y están

menos expuestos a ser deslavados por el metal fundido.

CORAZONES

Tecnicas de moldeo

Al colocar los corazones de arena seca en los moldes, deben suministrarse soportes adecuados.

Ordinariamente estos soportes se forman dentro del molde mediante el modelo; pero, para corazones muy

grandes o complicados se usan soportes adicionales en forma de arillos (pequeñas formas metálicas hechas

con aleaciones de bajo punto de fusión) se colocan en el molde para proporcionar un soporte adicional al

corazón hasta que el me-tal fundido entra al molde y funde los arillos en la pieza. El empleo de arillos debe

limitarse tanto como sea posible debido a la dificultad que hay para asegurar la adecuada fusión de ellos con el

metal.

Fabricación de corazones. El corazón se forma apisonándolo dentro de una caja para corazones o por medio

de terrajas. Los corazones frágiles y los de tamaño medio deben reforzarse con alambres para darles mayor

resistencia y soportar las deflexiones así como la acción de flotación en el metal. En corazones grandes se

emplean tubos perforados o árboles. Además de darle resistencia al corazón, sirven también como grandes

duelos de ventilación. Los corazones con secciones circulares se hacen en mitades y se juntan con pegamento

después de horneadas.

CORAZONES

Tecnicas de moldeo

Entre los diferentes tipos de aglutinantes que se usan para la fabricación de corazones, se encuentran

clasificados como aglutinantes de aceite. Uno de éstos, el aceite de linaza, se usa frecuentemente para hacer

corazones pequeños. El aceite forma una película que envuelve el grano de arena, que endurece cuando se

oxida por la acción del calor. Tales corazones deben hornearse durante 2 h a temperaturas entre 180 a 220 °C.

Una mezcla común es utilizando 40 partes de arena y 1 de aceite de linaza. Una ventaja de estos corazones

es que no absorben agua fácilmente y retienen su resistencia en el molde por algún tiempo. En otro grupo de

aglutinantes, solubles en agua, se encuentran la harina de trigo, dextrina, almidón gelatinizado y muchas

preparaciones comerciales.

La relación de aglutinantes de arena en estas mezclas es bastante alta, siendo de 1:8 o más partes de

arena. Frecuentemente se utilizan pequeños porcentajes de arena vieja en lugar de arena nueva. Además se

puede agregar brea pulverizada o resina.

Se están usando varios tipos de plásticos termofraguantes incluyendo la urea y el fenol formaldehído, y se

usan como aglutinantes para corazones. Se producen en forma líquida y como polvo, mezclándose con otros

ingredientes, tales como la harina de sílice, aglutinantes de cereales, agua, petróleo y un líquido de separación.

Los aglutinantes de resina de urea se hornean de 165 a 190 °C, y los fenólicos de 200 a 230 °C. Ambos

responden al calentamiento dieléctrico y son combustibles al calor del metal. Su éxito como aglutinante se basa

en su alta resistencia de adhesión, resistencia a la humedad, características combustibles y facilidad para

producir una superficie tersa en los corazones.

CORAZONES

Tecnicas de moldeo

El uso de aglutinantes de resina con alcohol furfural y con arena está re-emplazando muchos de los corazones

que requieren cocimiento. Estos aglutinantes de resina son secados al aire o soplados o apisonados en una

caja de corazón caliente a una temperatura de 220 °C aproximadamente. Los corazones hechos en cajas de

corazón pueden ser extraídos del molde en 10a 20 s. Si las cajas calientes no son usadas, las resinas de

alcohol furfural son mezcladas con formaldehído o resinas de urea de formaldehído y los corazones hechos

secados al aire. Estos son conocidos como corazones furanos o no cocidos.

Muchos corazones se fabrican con una mezcla de arena y silicato de sodio, que al ser apisonado en una caja

de corazones puede endurecer al aplicarle dióxido de carbono gaseoso. Este es el proceso "CO2". Puesto que

estos corazones no requieren ser horneados, se les puede producir a bajo costo en medio ambiente con aire

acondicionado.

Los corazones se pueden hacer no sólo en cajas llenadas a mano sino también en máquinas moldeadoras,

incluyendo muchas del tipo convencional como las de percusión, prensado, de volteo, percusión prensado y las

de chorro de arena.

CORAZONES

Tecnicas de moldeo

Máquinas para fabricar corazones. Las máquinas neumáticas para hacer corazones por soplo de arena

también ofrecen un medio rápido para producir corazones de tamaños pe-queños y medianos, en los trabajos

de gran producción. En este método la arena se sopla a presión y a alta velocidad desde el depósito de arena

hasta la caja de corazones. Dentro de la caja de corazones o en la placa sopladora se practican salidas

convenientes para permitir el escape del aire. Estas salidas deben ser pequeñas, para evitar cualquier flujo de

arena entre ellos, puesto que su único objetivo es el de dejar salir el aire de la caja. Su colocación juega una

parte importante en la fabricación exitosa de los corazones, ya que se les utiliza para dirigir el flujo de arena en

las partes deseadas del corazón.

Este tipo de equipo se adapta especialmente al trabajo de gran producción en donde se justifica lo costoso

de las cajas metálicas para corazones. El procedimiento es rápido en su funcionamiento y los corazones

producidos quedan completamente formados teniendo excelente permeabilidad.

Para tener una existencia de corazones de sección transversal uniforme, se les puede producir en forma

continua por proceso de extrusión. La máquina consta de una tolva en la cual se mezcla la arena. Debajo de

ella en posición horizontal se encuentra un transportador de tornillo sinfín que fuerza a la arena preparada a

través de una matriz tubular a velocidad y presión uniformes.

MAQUINAS PARA FABRICAR CORAZONES

Tecnicas de moldeo

Fundición en molde permanente. La desventaja económica de cualquiera de los procesos con molde

desechable es la necesidad de un nuevo molde para cada fundición. En la fundición con molde permanente,

el molde se reutiliza muchas veces. En esta sección analizaremos la fundición en molde permanente,

tratándola como un proceso básico del grupo de procesos que utilizan moldes reutilizables.

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 forma 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, 1250 ºC a 1500 ºC, 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.

MOLDES PERMANENTES

Tecnicas de moldeo

Pasos en la fundición en molde permanente: (1) el molde se precalienta y se recubre; (2) se insertan los corazones (en su caso) y se cierra el molde; (3) el metal fundido se vacía en el molde y (4) el molde se abre.

La parte terminada se muestra en (5).

MOLDES PERMANENTES

Tecnicas de moldeo

Los pasos en el proceso de fundición con molde permanente se describen en la figura. 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 de la fundición en molde

permanente 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 producirse fundiciones más resistentes. El proceso está limitado generalmente a

metales de bajo punto de fusión. La manufactura de formas geométricas más simples que las fundidas en

molde de arena (debido a la necesidad de abrir el molde) constituye 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.

MOLDES PERMANENTES

Tecnicas de moldeo

Fundición hueca. La fundición hueca es un proceso de molde permanente en el cual se forma un hueco al

invertir el molde, después que el metal ha solidificado Parcialmente en la superficie del molde, drenando así el

metal líquido del centro. La solidificación empieza en las paredes relativamente frías del molde y progresa con

el tiempo hacia la parte media de la fundición. El espesor del casco se controla por el tiempo que transcurre

antes de drenar. La fundición hueca se usa para hacer estatuas, pedestales de lámparas y juguetes a partir

de metales de bajo punto de fusión como plomo, zinc y estaño. En estos artículos lo importante es la

apariencia exterior, pero la resistencia y la geometría interior de la fundición no son relevantes.

MOLDES HUECOS

Tecnicas de moldeo

La fundición a presión es un proceso que necesariamente utiliza moldes permanentes y se puede clasificar

en: fundición a baja presión, fundición con molde permanente al vació y fundición en dados.

Fundición a baja presión. En el proceso de fundición con molde permanente básico y en la fundición hueca,

el flujo de metal en la cavidad del molde es causado por la gravedad. En la fundición a baja presión, el metal

líquido se introduce dentro de la cavidad a una presión aproximada de 0.1 MPa, aplicada desde abajo, de

manera que el metal fluye hacia arriba como sé, ilustra en la figura 2.19. La ventaja de este método sobre el

vaciado tradicional es que se introduce en el molde un metal limpio desde el centro del crisol, en lugar de un

metal que ha sido expuesto al aire. Lo anterior reduce la porosidad producida por el gas y los defectos

generados por la oxidación, y se mejoran las propiedades mecánicas.

Fundición con molde permanente al vacío. La fundición con molde permanente al vació es una variante de

la fundición a baja presión en la cual se usa vacío para introducir el metal fundido en la cavidad del molde. La

configuración general del proceso es similar a la operación de fundición a baja presión. La diferencia es que

se usa la presión reducida del vacío en el molde para atraer el metal líquido a la cavidad, en lugar de forzarlo

por una presión positiva de aire desde abajo. Los beneficios de la técnica al vacío, en relación con la fundición

a baja presión, son que se reduce la porosidad del aire y los efectos relacionados, obteniendo una mayor

resistencia del producto de fundición.

MOLDES A PRESION

Tecnicas de moldeo

Fundición a baja presión. El diagrama muestra cómo se usa la presión del aire para forzar el metal fundido, dentro de la cuchara de colada, hacia la cavidad molde. La presión se mantiene hasta que

solidifica la fundición.

MOLDES A PRESION

Tecnicas de moldeo

La fundición en dados es un proceso de fundición en molde permanente en el cual se inyecta el metal

fundido en la cavidad del molde a alta presión. Las presiones típicas son de 7 a 350 MPa. La presión se

mantiene durante la solidificación; posteriormente, el molde se abre para remover la pieza. Los moldes en la

operación de fundición se llaman dados, de aquí el nombre de fundición en dados. El uso de alta presión para

forzar al metal dentro de la cavidad del dado es la característica más notable que distingue a este proceso de

otros en la categoría de molde permanente. Las operaciones de fundición en dados se llevan a cabo en

máquinas especiales. Las máquinas modernas de fundición en dados están diseñadas para mantener un

cierre preciso de las dos mitades del molde y mantenerlas cerradas, mientras el metal fundido permanece a

presión dentro de la cavidad. La configuración general se muestra en la figura.

MOLDES EN DADOS

Tecnicas de moldeo

Configuración general de una máquina de fundición en dados (cámara fría).

MOLDES EN DADOS

Tecnicas de moldeo

Existen dos tipos principales de máquinas de fundición en dados: 1) de cámara caliente y 2) de cámara fría;

sus diferencias radican en la forma en que se inyecta el metal a la cavidad.

En las máquinas de cámara caliente, el metal se funde en un recipiente adherido a la máquina y se inyecta

en el dado usando un pistón de alta presión. Las presiones típicas de inyección son de (7 a 35 MPa). Son

velocidades características de producción de hasta 500 partes por hora. La fundición en dados con cámara

caliente impone una dificultad especial en el sistema de inyección, porque gran parte de dicho sistema queda

sumergido en el metal fundido. Por esa causa, las aplicaciones del proceso quedan limitadas a metales de

bajo punto de fusión que no atacan químicamente al pistón y a otros componentes mecánicos. Estos metales

incluyen al zinc, al estaño, al plomo y algunas veces al magnesio.

En las máquinas de fundición en dados con cámara fría, el metal fundido procedente de un contenedor

externo para colar, se vacía en una cámara sin calentar y se usa un pistón para inyectar el metal a alta

presión en la cavidad del dado. Las presiones de inyección usadas en estas máquinas van típicamente (14 a

140 MPa). El ciclo de producción se explica en la figura. La velocidad de ciclo no es tan rápida con respecto a

las máquinas de cámara caliente, debido a que es necesaria una cuchara de colada para vaciar el metal

líquido desde una fuente externa en la cámara. Sin embargo, este proceso de fundición es una operación de

alta producción. Las máquinas de cámara fría se usan típicamente para fundiciones de aluminio, latón y

aleaciones de magnesio. Las aleaciones de bajo punto de fusión (zinc, estaño, plomo) pueden también

fundirse en estas máquinas.

MOLDES EN DADOS

Tecnicas de moldeo

Ciclo de la fundición en cámara caliente: (1) el metal fluye en la cámara con el dado cerrado y el émbolo levantado; (2) el émbolo fuerza al metal de la cámara a fluir hacia el dado, manteniendo la presión durante

el enfriamiento y la solidificación, y (3) se levanta el émbolo, se abre el dado y se expulsa la parte solidificada. La parte terminada se muestra en (4).

MOLDES EN DADOS

Tecnicas de moldeo

Ciclo de la fundición en cámara fría: (1) se vacía el metal en la cámara con el dado cerrado y el pisón retraído; (2) el pisón fuerza al metal a fluir en el dado, manteniendo la presión durante el enfriamiento

y la solidificación; y (3) se retrae el pisón, se abre el dado y se expulsa la fundición. El sistema de vaciado está simplificado.

MOLDES EN DADOS

Tecnicas de moldeo

Los moldes que se usan en operaciones de fundición en dados se hacen generalmente con acero de

herramienta y acero para moldes refractarios. El tungsteno y el molibdeno con buenas cualidades refractarias

también se utilizan, especialmente en los intentos para fundir el acero y el hierro en dados.

Los dados pueden tener una cavidad única o múltiple. Los dados de cavidad única se muestran en las figuras.

Se requieren pernos expulsores para remover la parte del dado cuando éste se abre, como se muestra en los

diagramas. Estos pernos empujan la parte de manera que puedan removerse de la superficie del dado.

También es necesario rociar lubricantes en las cavidades para prevenir el pegado. Como los materiales del

dado no tienen porosidad natural y el metal fundido fluye rápidamente en el dado durante la inyección, se

deben construir barrenos o vías de paso en el plano de separación de los dados para evacuar el aire y los

gases de la cavidad. Aun cuando los orificios son bastante pequeños, se llenan con el metal durante la

inyección, pero éste debe quitarse después. También es común la formación de rebabas en lugares donde el

metal líquido a alta presión penetra entre los pequeños espacios del plano de separación o en los claros

alrededor de los corazones y de los pernos expulsores. La rebaba debe recortarse de la fundición junto con el

bebedero y el sistema de vaciado.

MOLDES EN DADOS

Tecnicas de moldeo

Las ventajas de la fundición en dados incluyen:

1) altas velocidades de producción

2) Son económicas para volúmenes grandes de producción

3) son posibles tolerancias estrechas, del orden de± 0.076 mm en partes pequeñas

4) buen acabado de la superficie

5) son posibles secciones delgadas hasta cerca de 0.05 mm

6) el enfriamiento rápido proporciona a la fundición granos de tamaño pequeño y buena resistencia.

Las limitaciones de este proceso, además de los metales que maneja, son la restricción en la forma de las

piezas. La geometría de la parte debe ser tal que pueda removerse de la cavidad del dado.

MOLDES EN DADOS

Tecnicas de moldeo

La fundición centrífuga se refiere a varios métodos de fundición caracterizados por utilizar un, molde que gira

a alta velocidad para que la fuerza centrífuga distribuya el metal fundido en las regiones exteriores de la

cavidad del dado. El grupo incluye: 1) fundición centrífuga real, 2) fundición semicentrífuga y 3) fundición

centrifugada o centrifugado.

Fundición centrífuga real. En la fundición centrífuga real, el metal fundido se vacía en un molde que está

girando para producir una parte tubular. Ejemplos de partes hechas por este proceso incluyen tubos, caños,

manguitos y anillos. Este método se ilustra en la figura. El metal fundido se vacía en el extremo de un molde

rotatorio horizontal.

La rotación del molde empieza en algunos casos después del vaciado. La alta velocidad genera fuerzas

centrífugas que impulsan al metal a tomar la forma de la cavidad del molde. Por tanto, la forma exterior de la

fundición puede ser redonda, octagonal, hexagonal o cualquier otra. Sin embargo, la forma interior de la

fundición es perfectamente redonda (al menos teóricamente), debido a la simetría radial de las fuerzas en

juego.

FUNDICIÓN CENTRÍFUGA

Tecnicas de moldeo

Disposición de la centrífuga real

FUNDICIÓN CENTRÍFUGA

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Fundición semicentrifugada. En este método se usa la fuerza centrífuga para producir fundiciones sólidas

en lugar de partes tubulares, como se muestra en la figura. La velocidad de rotación se ajusta generalmente

para un factor G alrededor de 15, y los moldes se diseñan con mazarotas que alimenten metal fundido desde

el centro. La densidad del metal en la fundición final es más grande en la sección externa que en el centro de

rotación. El centro tiene poco material o es de poca densidad. Por lo regular el centro en este tipo de sistemas

de fundición es maquinado posteriormente, excluyendo así la porción de más baja calidad. Los volantes y las

poleas son ejemplos de fundiciones que pueden hacerse por este proceso. Se usan frecuentemente moldes

consumibles o desechables en la fundición semicentrífuga, como sugiere nuestra ilustración del proceso.

Fundición semicentrífuga

Tecnicas de moldeo



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Es un sistema donde por medio de un tallo se hace llegar metal fundido a racimos de cavidades colocadas

simétricamente en la periferia (figura), de manera que la fuerza centrífuga distribuya la colada del metal entre

estas cavidades. El proceso se usa para partes pequeñas, la simetría radial de la parte no es un requerimiento

como en los otros dos métodos de fundición centrífuga.

Fundición centrifugada

Fundición centrífuga

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La fundición con moldes de yeso es similar a la fundición en arena, excepto que el molde está hecho de yeso

(2CaSO4 – H20) 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 fraguado, reducir los agrietamientos e incrementar la resistencia. Para

fabricar el molde, se hace una mezcla de yeso y agua, se vacía en un modelo de plástico o metal en una caja

de moldeo y se deja fraguar. En este método, los modelos 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 detalles y el acabado de la superficie. Ésta es la causa de que las

fundiciones hechas en moldes de yeso sean notables por su fidelidad al patrón.

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 molde y, posteriormente,

debe cocerse por varias horas para remover la humedad. Aun cocido, el yeso no se desprende de todo el

contenido de humedad. El problema que enfrentan los fundidores es que la resistencia del molde se pierde

cuando el yeso se deshidrata y, en el caso contrario, la humedad remanente puede causar defectos en el

producto de fundición, por tanto es necesario encontrar un equilibrio entre estas alternativas indeseables. Otra

desventaja del molde de yeso es que no es permeable limitando el escape de los gases de la cavidad del

molde. Este problema puede resolverse de varias maneras:

Fundición centrífuga

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1) Evacuar el aire de la cavidad del molde antes de vaciar;

2) Batir la pasta de yeso antes de hacer el molde, de manera que el yeso fraguado contenga pequeños poros

dispersados; y

3) Usar composiciones especiales del molde y un tratamiento conocido como proceso Antioch.

Este proceso consiste en utilizar cerca de un 50% de arena mezclada con el yeso, calentar el molde en una

autoclave (estufa que usa vapor sobrecalentado a presión), y después secar. El molde resultante tiene una

permeabilidad considerablemente más grande que el molde de yeso convencional.

Los moldes de yeso no pueden soportar temperaturas tan elevadas como los moldes de arena. Por tanto,

están limitados a fundiciones de bajo punto de fusión como aluminio, magnesio y algunas aleaciones de

cobre. Su campo de aplicación incluye moldes de metal para plásticos y hule, impulsores para bombas y

turbinas, y otras partes cuyas formas son relativamente intrincadas. 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 su buen acabado superficial, su

precisión dimensional y su capacidad para hacer fundiciones de sección transversal delgada.

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Fundición en molde de cerámica. Las fundiciones con moldes cerámicos son similares a las fundiciones

con molde de yeso, el modelo se introduce varias veces en una lechada refractaria (yeso con polvo de

mármol) la que cada vez que el modelo se introduce este se recubre de una capa de la mezcla, generando

una cubierta en el modelo. Posteriormente el modelo se extrae y luego el molde se introduce en un horno

con lo que el material refractario se endurece. 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.

Fundición en molde con revestimiento (modelo perdido). Es un proceso muy antiguo para la fabricación

de piezas artísticas. Consiste en la creación de un modelo en cera de la pieza que se requiere, este modelo

debe tener exactamente las características deseadas en la pieza a fabricar. El modelo de cera es revestido

(se cubre completamente) con yeso o un material cerámico que soporte el metal fundido. Luego el conjunto

se introduce a un horno, con ello el material cerámico se endurece y el modelo de cera se derrite,

obteniendo así el molde. En el molde fabricado se vacía el metal fundido y se obtiene la pieza deseada. Es

un proceso de fundición capaz de hacer piezas de alta precisión e intrincados detalles y se conoce también

como fundición a la cera perdida, debido a que el modelo de cera se pierde en el molde antes de fundirse.

FUNDICIÓN EN MOLDE DE CERÁMICA

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Los pasos en la fundición por revestimiento se describen en la figura. Como los modelos de cera se funden

después que se hace el molde refractario, se debe fabricar un modelo para cada fundición. La producción de

modelos se realiza mediante una operación de moldeo, 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.

En los casos donde la forma de la pieza es complicada, se juntan varias piezas de cera para hacer el patrón.

En operaciones de alta producción se pegan varios patrones a un bebedero de colada, hecho también de

cera, para formar un modelo de árbol, ésta es la forma que tomará el metal fundido. El recubrimiento con

refractario (paso 3) se hace generalmente por inmersión del árbol patrón en un lodo de sílice u otro refractario

de grano muy, fino (casi en forma de polvo) mezclado con yeso que sirve para unir el molde. El grano fino del

material refractario provee una superficie lisa que captura los intrincados detalles del modelo de cera. El

molde final (paso 4) se forma por inmersiones repetidas del árbol en el lodo refractario o por una

compactación cuidadosa del refractario alrededor del árbol en un recipiente. El molde se deja secar al aire,

aproximadamente ocho horas, para que endurezca el aglutinante.

FUNDICIÓN EN MOLDE CON REVESTIMIENTO (MODELO PERDIDO)

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Pasos en la fundición por revestimiento. (1) se producen los patrones o modelos de cera; (2) se adhieren varios modelos a un bebedero para formar el modelo de árbol; (3) el modelo de árbol se recubre con una capa delgada de material refractario; (4) se forma el molde entero, cubriendo el árbol revestido con suficiente material para hacerlo rígido; (5) el molde se sostiene en posición invertida y se calienta para fundir la cera y dejar que escurra fuera de la cavidad; (6) 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; (7) el molde se rompe y se separa de la fundición terminada. Las partes se separan del bebedero de colada.


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Las ventajas de la fundición por revestimiento son: 1) capacidad para fundir piezas complejas e intrincadas; 2)

estrecho control dimensional con posibles tolerancias de ±0.076 mm; 3) buen acabado de la superficie; 4)

recuperación de la cera para reutilizarla y 5) por lo general no se requiere maquinado adicional. Éste es un

proceso de forma neta, aunque relativamente costoso por la cantidad de pasos que involucra su operación.

Las partes hechas por este método son normalmente de tamaño pequeño, aunque se han fundido

satisfactoriamente partes de formas complejas de hasta 34 Kg. Pueden fundirse todos los tipos metales,

incluyendo aceros, aceros inoxidables y otras aleaciones de alta temperatura. Algunos ejemplos de partes

fundidas por este proceso son: partes complejas de maquinaria paletas y otros componentes para motores de

turbina, así como joyería y accesorios dentales. En la siguiente figura se muestra una pieza que ilustra las

características intrincadas que son posibles con la fundición por revestimiento.

Estator de una sola pieza para compresor hecho mediante fundición por

con 108 aletas aerodinámicas separadas


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