INFORME N 6FUNDICIN DE ALUMINIO

PRESENTADO A:PROFESOR. JESUS MANUEL MENDOZA

GRUPO: A3

SUBGRUPO: 3

ERIKA ARIZA FLREZ 2090707

MARIA ANGLICA CASTILLO CASTAEDA 2092314

DANEL CORREDOR DIAZ 2060056

SARA DANIELA DIAZ FIGUEREDO 2082313

BRENDA ESTEPHANIE FORERO ORTEGA 2100410

ESCUELA DE INGENIERA QUMICA UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDERBUCARAMANGA, AGOSTO 2014

INTRODUCCIN El proceso de fundicin, permite dar forma a diferentes objetos que se han convertido en pieza fundamental en la vida del ser humano, obtenindose productos y piezas que complementen maquinarias, productos funcionales en la cotidianidad o incluso objetos que embellecen ambientes.

Se denomina fundicin (tambin esmelter) al proceso de fabricacin de piezas, comnmente metlicas pero tambin de plstico La fundicin es el procedimiento ms antiguo para dar forma a los metales. Fundamentalmente radica en fundir y colar metal lquido en un molde de la forma y tamao deseado para que all solidifique. Generalmente este molde se hace en arena, consolidado por un apisonado manual o mecnico alrededor de un modelo, el cual se extrae antes de recibir el metal fundido. No hay limitaciones en el tamao de las piezas que puedan colarse, variando desde pequeas piezas de prtesis dental, con peso en gramos, hasta los grandes bastidores de mquinas de varias toneladas. Este mtodo, es el ms adaptable para dar forma a los metales y muchas piezas que son imposibles de fabricar por otros procesos convencionales como la forja, laminacin, soldadura, etc.

El aluminio es estable al aire y resistente a la corrosin por el agua de mar, a muchas soluciones acuosas y otros agentes qumicos, este metal posee una combinacin de propiedades que lo hacen muy til en ingeniera mecnica, tales como su baja densidad y buena conductibilidad elctrica; se mecaniza con facilidad y es relativamente barato. Por todo ello es el metal que ms se utiliza despus del acero.

OBJETIVOS

Objetivo General Identificar, conocer y aprender a realizar el proceso de fundicin del aluminio en arena.Objetivos Especficos Determinar las etapas del proceso de fundicin y las caractersticas ptimas para obtener una buena pieza de aluminio. Reconocer las herramientas y utensilios a usar en el procedimiento de fundicin de aluminio. Obtener piezas de aluminio reciclado a partir de un moldeo en arena.MARCO TEORICO

Aluminio

Elaluminioes unelemento qumico, de smboloAlynmero atmico13. Se trata de unmetalno ferromagntico. Es el tercer elemento ms comn encontrado en la corteza terrestre. Los compuestos de aluminio forman el 8% de la corteza de la tierra y se encuentran presentes en la mayora de las rocas, de la vegetacin y de los animales.En estado natural se encuentra en muchossilicatos(feldespatos,plagioclasasy micas). Como metal se extrae nicamente del mineral conocido con el nombre debauxita, por transformacin primero enalminamediante el procesoy a continuacin en aluminio metlico medianteelectrlisis. Este metal posee una combinacin de propiedades que lo hacen muy til eningeniera de materiales, tales como su bajadensidad(2.700kg/m3) y su alta resistencia a lacorrosin. Mediantealeacionesadecuadas se puede aumentar sensiblemente suresistencia mecnica(hasta los 690MPa). Es buen conductor de laelectricidady delcalor, se mecaniza con facilidad y es muy barato. Por todo ello es desde mediados delsiglo XXel metal que ms se utiliza despus delacero.

La utilizacin industrial del aluminio ha hecho de este metal uno de los ms importantes, tanto en cantidad como en variedad de usos, siendo hoy un material polivalente que se aplica en mbitos econmicos muy diversos y que resulta estratgico en situaciones de conflicto. Hoy en da, tan slo superado por el hierro/acero. El aluminio se usa en forma pura, aleado con otros metales o en compuestos no metlicos. En estado puro se aprovechan sus propiedades pticas para fabricar espejos domsticos e industriales, como pueden ser los de lostelescopios reflectores. Su uso ms popular, sin embargo, es comopapel aluminio, que consiste en lminas de material con un espesor tan pequeo que resulta fcilmente maleable y apto por tanto para embalaje alimentario. Tambin se usa en la fabricacin de latas ytetrabriks.

Fundicin

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

Procesos de Fundicin

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

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

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

El desbaste del metal excedente de la fundicin. La limpieza de la superficie. Tratamiento trmico para mejorar sus propiedades. Pueden requerir maquinado para lograr tolerancias estrechas en ciertas partes de la pieza y para remover la superficie fundida y la microestructura metalrgica asociada.

Clasificacin del Proceso de Fundicin:

Modelos removibles:El molde para este disco se hace una caja de moldeo que consta de dos partes. A la parte superior se le llama tapa, y a la parte inferior base. Las partes de la caja se mantienen en una posicin definida, una con respecto a la otra por medio de unos pernos colocados en dos lados opuestos de la base que encajan en agujeros de unos ngulos sujetos a los lados de las tapas.

El primer paso en la hechura de un molde es el de colocar el modelo en el tablero de moldear, que coincide con la caja de moldeo. Enseguida se coloca la tapa sobre el tablero con los pernos dirigidos hacia abajo. Luego se criba sobre el modelo para que lo vaya cubriendo; la arena deber compactarse con los dedos en torno al modelo, terminando de llenar completamente la tapa. Para moldes pequeos, la arena se compacta firmemente con apisonadores manuales. El apisonado mecnico se usa para moldes muy grandes y para moldeo de gran produccin. El grado de apisonado necesario solo se determina por la experiencia. Si el molde no ha sido lo suficientemente apisonado, no se mantendr en su posicin al moverlo o cuando el metal fundido choque con l. Por otra parte, si el apisonado es muy duro no permitir que escape el vapor y el gas cuando penetre el metal fundido al molde.

Despus que se ha terminado de apisonar, se quita el exceso de arena arrasndola con una barra recta llamada rasera. Para asegurar el escape de gases cuando se vierta el metal, se hacen pequeos agujeros a travs de la arena, que llegan hasta unos cuantos milmetros antes del modelo.Se voltea la mitad inferior del molde, de tal manera que la tapa se puede colocar en su posicin y se termina el moldeo. Antes de voltearlo se esparce un poco de arena sobre el molde y se coloca en la parte superior un tablero inferior de moldeo. Este tablero deber moverse hacia atrs y hacia delante varias veces para asegurar un apoyo uniforme sobre el molde. Entonces la caja inferior se voltea y se retira la tabla de moldeo quedando expuesto el moldeo. La superficie de la arena es alisada con una cuchara de moldeador y se cubre con una capa fina seca de arena de separacin. La arena de separacin es una arena de slice de granos finos y sin consistencia. Con ella se evita que se pegue la arena de la tapa sobre la arena de la base. Enseguida se coloca la tapa sobre la base, los pernos mantienen la posicin correcta en ambos lados. Para proporcionar un conducto por donde entra el metal al molde, se coloca un mango aguzado conocido como clavija de colada y es colocada aproximadamente a 25 mm de un lado del modelo, las operaciones de llenado, apisonado y agujerado para escape de gases, se llevan a cabo en la misma forma que la base. Con esto, el molde ha quedado completo excepto que falta quitar el modelo y la clavija de colada. Primero se extrae esta, abocardndose el conducto por la parte superior, de manera que se tenga una gran apertura por donde verter el metal. La mitad de la caja correspondiente a la mitad superior es levantada a continuacin y se coloca a un lado. Antes de que sea extrado el modelo, se humedece con un pincel la arena alrededor de los bordes del modelo, de modo que la orilla del molde se mantenga firme al extraerlo. Para aflojar el modelo, se encaja en el una alcayata y se golpea ligeramente en todas direcciones. Enseguida se puede extraer el modelo levantndolo de la alcayata. Antes de cerrar el molde, debe cortarse un pequeo conducto conocido como alimentador, entre la cada del molde hecho por el modelo y la abertura de la colada. Este conducto se estrecha en el molde de tal forma que despus que el metal ha sido vertido el mismo en el alimentador se puede romper muy cerca de la pieza. Para prever la contraccin del metal, algunas veces se hace un agujero en la tapa, el cual provee un suministro de metal caliente a medida que la pieza fundida se va enfriando, esta aventura es llamada rebosadero. La superficie del molde se debe rociar, juntar o espolvorear con un material preparado para recubrimiento, dichos recubrimientos contienen por lo general polvo de slice y grafito. La capa de recubrimiento del molde mejora el acabado de la superficie de colado y reduce los posibles defectos en las superficies. Antes que el metal sea vaciado en el molde, deber colocarse un peso sobre la tapa para evitar que el metal lquido salga fuera del molde en la lnea de particin.

Modelos desechables:En la fabricacin de moldes con modelos desechables, el modelo, que es usualmente de una pieza, es colocado en el tablero y la base de la caja se moldea en la forma convencional. Se agregan unos agujeros para ventilacin y la base se voltea completamente para el moldeo de la tapa. Casi siempre la arena en verde es el material comn ms usado, aunque pueden usarse arenas especiales para otros propsitos, como arena de cara que se utiliza de inmediato alrededor del modelo. La arena en la lnea de particin no se aplica en la tapa de la caja y la base no puede ser separada hasta que la fundicin es removida. En cambio, la tapa es llenada con arena y se apisona. En cualquiera de los casos la colada es cortada en el sistema de alimentacin o ambas, como usualmente sucede, esta es una parte del modelo desechable. Se hacen los agujeros para ventilacin y se coloca algo de peso para oprimir la tapa. Los modelos de poliestireno, incluyen la alimentacin y el sistema de colado como se muestra en la figura. La colada es vaciada rpidamente en la pieza moldeada; el poliestireno se vaporiza; y el metal llena el resto de la cabida. Despus de enfriado la fundicin es eliminada del molde y limpiada. El metal es vaciado lo suficientemente rpido para prevenir la combustin del poliestireno, con el resultado de residuos carbonosos. En cambio, los gases, debido a la vaporizacin del material, son manejados hacia fuera a travs de la arena permeable y los agujeros de ventilacin. Un recubrimiento refractario se aplica comnmente al modelo para asegurar un mejor acabado superficial para la fundicin y le agrega resistencia al modelo. Es obligatorio a veces que los pesos para oprimir los moldes sean parejos en todos los lados para combatir la alta presin relativa en el interior del molde.Las ventajas de este proceso incluyen los siguientes aspectos:

Para una pieza no moldeada en mquina, el proceso requiere menos tiempo. No requieren que hagan tolerancias especiales para ayudar a extraer el modelo de la arena y se requiere menor cantidad de metal. El acabado es uniforme y razonablemente liso. No se requiere de modelos complejos de madera con partes sueltas. No se requiere caja de corazn y corazones. El modelo se simplifica grandemente.

Tipos de Fundiciones

Fundicin a la arena:

Existen dos mtodos diferentes por los cuales la fundicin a la arena se puede producir. Se clasifica en funcin de tipo de modelo usado, ellos son: modelo removible y modelo desechables.

En el mtodo empleando modelo removible, la arena comprimida alrededor del modelo el cual se extrae ms tarde de la arena. La cavidad producida se alimenta con metal fundido para crear la fundicin. Los modelos desechables son hechos de poliestireno y en vez de extraer el modelo de la arena, se vaporiza cuando el metal fundido es vaciado en el molde. Para entender el proceso de fundicin, es necesario conocer como se hace un molde y que factores son importantes para producir una buena fundicin.

Fundicin por Inyeccin:

La fundicin en esta forma y tratndose de gran cantidad de piezas, exige naturalmente un nmero considerable de moldes. Es evidente que el costo de cada pieza aumenta con el precio del molde. En las tcnicas modernas para la fundicin de pequeas piezas, se aplican maquinas con moldes de metal, que duran mucho tiempo, pudiendo fundirse en ellos millares de piezas, el metal se inyecta en el molde a presin, por cuya razn este sistema se denomina por inyeccin. El peso de las piezas que se pueden fundir por inyeccin en moldes mecnicos, vara entre 0.5 gramos hasta 8 kilos. Por lo general se funden por inyeccin piezas de Zinc, Estao, Aluminio, y Plomo con sus respectivas aleaciones. La parte ms delicada de la mquina para fundir por inyeccin es el molde. Este molde tiene que ser hecho con mucho cuidado y exactitud, tomando en cuenta los coeficientes de contraccin y las tolerancias para la construccin de las piezas, de acuerdo con el metal y la temperatura con la que se inyecta. La cantidad de piezas que pueden fundir en un molde y con una sola maquina es muy grande, adems, en una hora pueden fabricarse de 200 a 2000 piezas segn su tamao y forma, por lo tanto, repartiendo el costo del molde, de la mquina, as como tambin los gastos de mano de obra para la manutencin del equipo y teniendo en cuenta la gran produccin, a de verse que las piezas fundidas en serie por inyeccin resultan de bajo costos.

Fundicin en Coquillas:

Si se hecha un metal fluido en un molde permanente, fabricado de hierro o acero, se efecta la fundicin en coquillas. Este mtodo tiene una ventaja importante en comparacin con la fundicin en arena; se puede fundir con la pieza misma, roscas exteriores mayores, agujeros, etc. Las piezas coladas en coquillas tienen una superficie pareja y limpia por lo que, generalmente, no es necesario un trabajo posterior de acabado. La exactitud de la medida es mucho ms grande que la fundicin de arena; pero mucho menor que cuando se funde por inyeccin. Se puede observar que la estructura de la pieza fundida en coquillas es densa de grano muy fino, por lo que las propiedades mecnicas en estas son mejores que las de piezas iguales coladas en molde de arena. Por esta razn es posible disminuir el peso de piezas fundidas en coquillas, con el consiguiente ahorro de material.

Fundicin Centrfuga:

La fundicin centrifuga es el proceso de hacer girar el molde mientras se solidifica el metal, utilizando as la fuerza centrfuga para acomodar el metal en el molde. Se obtienen mayores detalles sobre la superficie de la pieza y la estructura densa del metal adquiere propiedades fsicas superiores. Las piezas de forma simtricas se prestan particularmente para este mtodo, aun cuando se pueden producir otros muchos tipos de piezas fundidas.

APLICACIONES

El aluminio es no ferro-magntico, una propiedad de importancia en la industria elctrica y electrnica; es no toxico, razn por la cual tiene usos comunes en su acabado natural, el cual puede ser suave y lustroso o resplandeciente y brillante; y puede ser virtualmente de cualquier color y textura, lo que abre campo en aplicaciones artesanales. De cualquier modo, el aluminio puro y sus aleaciones tienen aplicaciones para requerimiento de esfuerzos extremadamente bajos o altos.

El 60% del aluminio usado en la industria automotriz corresponde a elementos logrado por fundicin, ya sea en partes de motores, elementos de carrocera o llantas.

Debido a la eficacia de la fundicin del aluminio y a la baja inversin necesaria para realizarlo, existe una numerosa cantidad de productos logrados mediante este sistema, entre ellos encontramos elementos de adorno, armazn de motores elctricos, partes de maquinarias complejas, ornamentos, aplicaciones y herrajes para muebles, partes de electrodomsticos, llaveros, medallas, elementos de escritorio.

Materiales

23234 Laboratorio de Procesos 2014-I

Moldes de las piezas Caja de Madera (liviana y gruesa) para realizar el molde Arena fina (de contacto) y arena gruesa (de relleno) Aluminio Esptula Aguja Pisn Manual Brocha Tamiz

Polvo separador (Grafito en polvo) Horno de Crisol Plastilina Segueta

PROCEDIMIENTO

Plantilla de las piezas usadas para la fundicion del aluminio

Figura El metodo aplicado para la fundicin que se uso en la practica, es la fundicin en caja de arena, debido a que casi cualquier metal se puede colocar en esta, sin afectar el tamao, peso o forma, adems que es de bajo costo.

El desarrollo de la practica se divide en dos etapas

I. MOLDEO

1. Se toma una caja molde de madera hecha de dos piezas, una superior y otra inferior en las cuales se compactara la arena de moldeo.

2.Realizar un canal de fundicin, con objetivo de facilitar el desmonte de las piezas fundidas y de esta manera obtener mejores acabados.

3. Tamizar y compactar la arena fina (arena de contacto) sobre las piezas molde, y luego rellenar con arena gruesa (arena de relleno) el volumen restante de la caja.

4.Compactar la arena del molde con un apisonador manual cuidadosamente ejerciendo presion, y luego perfeccionar la superficie de la arena de molde con una espatula.

5.Aplicar grafito en polvo sobre la cara que contiene las piezas molde.

6.Se coloca un tubo en el medio, para que cumpla la funcin de conducto para el aluminio fundido; posteriormente se realizan orificios que atrviecen la pieza para mejorar la pemeabilidad de la arena facilitando la salida del vapor.

7.Se realizan 2 cortes en el molde de forma que sirvan de canal de dsitribucion uniforme del metal fundido, posteriormente extraer las piezas molde con plastilina para evitar deformaciones en el molde, finalmente verificar que la superficie de moldeo no tenga arena o ningn contaminante que afecte la forma del molde.

8.Para finalizar la primera etapa, se realiza un embudo en la caja de madera superior para facilitar la entrda del metal fundido.

BIBLIOGRAFIA Castro-Pareja P., Aluminio., Corpoica, Colombia, 2009. Treybal R.E, Operaciones de Transferencia de Masa. McGraw-Hill, Mxico, 2006. Bruno O. Dalla Costa, Mara L. Pisarello, Carlos A. Querini., Procesos de Fundicin de Aluminio., Argentina, 2007. ARCINIEGAS, Manuel. Plan Estratgico de NEgocios para la creacin de una Planta de Fundicin de Aluminio. Facultad de Ingeniera Mecnica. UNIVERSIDAD TECNOLGICA DE PERERIRA. 2007