Proceso
de Fundición
Contenido
1.1
Introducción
1.2
Fundición en arena
Realización del molde y de corazones
Preparación de la arena de moldeo
Moldeo
1.3
Procesos de Vaciado
1.4
Clasificación de los moldes
Fundición en moldes no permanentes
Fundición en moldes permanentes
1.5
Diseño de moldes para la fundición
1.6
Tipo de fundición
1.7
Fundiciones especiales
1.8
Problemas de aplicación
1.1 Introducción
Algunos metales pueden encontrarse en
estado puro y son llamados metales nativos,
pero lo más frecuente es que estén
contenidos en rocas como minerales.
Los metales nativos son muy maleables, por
lo que pueden ser trabajados mediante
golpes. Esta técnica, llamada batido o
martillado.
4000 y 3000 a.C. mediante moldes de piedra y metal
para fundir cobre.
La extracción del metal desde una roca requiere identificar los minerales y extraerlos
sometiéndolos a la acción del fuego con ayuda de hornos y crisoles, que permiten fundir y separar
el metal del resto de la roca.
3000 a.C. el uso de aleaciones se hace más
frecuente, dando paso a la llamada Edad del
Bronce en Europa y Asia. Alrededor del año
1000 a.C. el cobre es reemplazado por el
hierro como materia prima principal utilizada en
herramientas agrícolas, como el arado, y de
guerra, en armas o aparatos defensivos.
En Mesoamérica la metalurgia tuvo una
historia diferente. Sus primeros indicios se
encuentran en el occidente de México
alrededor del año 600 d.C., por influencia
desde la zona norte de Sudamérica, con la
cual al parecer hubo contacto cultural e
intercambio de bienes a través del océano
Pacífico.
Cabe destacar que tanto en la civilización Maya, como en la gran ciudad de Teotihuacán, no
se conoció el uso de los metales, los cuales se difundieron al resto de la región cerca del
año 1200 d.C.
Las aleaciones más utilizadas en tiempos
antiguos fueron aquellas a base de cobre, el cual
se transforma en bronce mediante el añadido de
estaño o arsénico.
La metalurgia se desarrolla hace cerca de 6000
años atrás en el área de Mesopotamia y los
Balcanes.
Tesoro de los reyes de Ur
En la Sierra de Querétaro, antiguos habitantes de
esta tierra obtenían allí la calcita (carbonato
cálcico), el ya citado cinabrio (protosulfuro de
mercurio), además de la inquietante fluorita, la
plata y el plomo.
Códice mexicano prehispánico
¿Qué son los minerales?
Son cuerpos formados a través de largos y
complejos
procesos
inorgánicos
de
la
naturaleza.
Poseen
una
composición
química
extraordinariamente definida, si se han formado
en condiciones apropiadas tendrán siempre una
estructura molecular característica, la cual
puede notarse dado sus tonos cristalinos, así
como otras propiedades físicas.
Un mineral es aquella substancia inorgánica y
susceptible de ser extraída de la tierra para su
utilización.
Piénsese en las rocas, en cualesquiera de los
metales, el carbón, el petróleo y el gas.
Pyromorphite en cuarzo
Roca a la asociación de uno o varios minerales, natural, inorgánica, heterogénea, de composición
química variable, sin forma geométrica determinada, como resultado de un proceso geológico
definido.
Metalurgia y procesos
La Amalgamación: es el procedimiento según el cual se recuperan el oro y la plata
contenidos en un mineral molido, a partir de su aleación con mercurio, para después
separarla por sublimación.
La Electrólisis: es el acto o proceso de descomposición química por efecto de una corriente
eléctrica.
La Refinación: en la metalurgia significa deshacerse de las impurezas de los materiales.
La Fundición: es el establecimiento donde los metales son fundidos.
1.2 Fundición en arenas
Moldes
Moldes
desechables
Moldes
permanentes
Moldes
compósitos
Fabricados de: Arena, yeso, cerámica y materiales similares.
Aglutinantes (agente de unión)
Molde de arena: 90% de arena, 7% de arcilla y 3% de agua
Materiales refractarios
Fundición solidificada, se rompe el molde para retirarla.
Fabricados de: metales
Son empleados repetidas ocasiones, la fundición se pueda retirar con
facilidad.
La fundición que se está solidificando experimenta una mayor velocidad
de enfriamiento y afecta a la microestructura y al tamaño de grano
Fabricados de: dos o más materiales (arena, grafito y metales)
Tienen una parte permanente y desechable
Controlan velocidad de enfriamiento
Optimiza economía del proceso
Proceso
Ventajas
Limitaciones
En arena
Casi cualquier metal fundido; sin límite en el Se requiere algún{un acabado;
tamaño, forma o peso de la parte; bajo acabado
superficial
costo del herramental
relativamente
grueso;
tolerancias amplias.
Molde en cáscara
Buena precisión dimensional y acabado Tamaño limitado de la pieza,
superficial ;alta capacidad de producción.
modelos y equipos costosos.
Model evaporativo La mayoría de los metales fundidos, sin Los modelos tienen baja
límite de tamaño, partes de formas resistencia y pueden ser
complejas.
costosos
para
pequeñas
cantidades.
Molde de yeso
Partes de formas intrincadas; buena Limitado a metales no ferrosos;
tolerancia
dimensional
y
acabado límite al tamaño de la parte y al
superficial; baja porosidad.
volumen de producción; tiempo
relativamente
largo
para
fabricar el molde.
Molde cerámico
Parte de formas intrincadas; partes con Tamaño limitado de la parte
tolerancia
cerradas;
buen
acabado
superficial.
Proceso
Ventajas
Limitaciones
Por revestimiento
Partes de formas intrincadas; excelente Partes de tamaño limitado;
acabado superficial y precisión; casi modelos y mano de obra
cualquier metal fundido
costosos.
Molde
permanente
Buen acabado superficial y tolerancia Alto costo del molde; partes de
dimensional; baja porosidad; alta capacidad tamaño
y
complejidad
de producción
limitados; no es adecuado para
metales con alto punto de
fusión.
A
presión
matriz
en Excelente precisión dimensional y acabado Alto costo de la matriz; partes
superficial; alta capacidad de producción.
de
tamaño
limitados;
generalmente
limitado
a
metales no ferrosos; largo
tiempo de entrega.
Centrífuga
Grandes partes cilíndricas o tubulares con Equipo costosos; partes de
buena
calidad;
alta
capacidad
de forma limitada.
producción.
Fundición en arena
Colocar un molde en arena para hacer una impresión
Incorporar un sistema de alimentación
Retirar el modelo y llenar la cavidad del molde con metal fundido
Fundición en arena
Permitir que el metal se enfríe y solidifique
Separar el molde de arena
Retirar la fundición
taza de colada
tubo de subida
Corazón o núcleo
bebedero
sistema
de apertura
de puerta
Cavidad del molde
Impresión del núcleo
Modelo
Arena
Fusión
del metal
Fabricación del modelo
Fabricación de los machos o corazones
Sistema de alimentación
Molde
Vaciado
en el
molde
Solidificación
y
enfriamiento
Sacudido y
remoción de
mazarotas y
sistemas de
alimentación
Tratamiento
térmico
Limpieza
y
acabado
Hornos
Tratamiento
térmico adicional
Inspección
Defectos,
Hermeticidad
a la presión,
dimensiones
Tipos de moldes de arena
Mezcla de arena, arcilla y agua “verde” indica que la arena está
húmeda o mojada mientras el material es vaciado
Arena verde
Menos costoso para fabricar moldes y la arena es reciclada
El método de superficie seca, la superficie del molde se seca ya
sea al aire o secándolo con soplete
Resistentes para fundiciones grandes
De caja fría
Moldes de arena
Mezcla de diversos aglutinantes orgánicos e inorgánicos con
arena para unir los granos y obtener resistencia.
Dimensiones más precisas.
Más costosos
Sin cocción
Resina sintética líquida a la arena y la mezcla se endurece a
temperatura ambiente.
Proceso de curado en frío
Los moldes de arena se secan en hornos (horneados) antes de
vaciar el metal fundido; son más resistentes que los moldes de
arena verde y proporcionan mejor precisión dimensional y
acabado superficial a la fundición.
Desventajas: distorsión del molde es mayor.
Las fundiciones son más susceptibles al desgarramiento en caliente debido a que el molde es
menos colapsable.
La capacidad de producción es menor por que se requiere de tiempo para el secado.
Molde
Superficie plana
Verter líquido fundido
Modelo
El molde tiene que ser volteado
Desmolde
Arena
Guías
Pieza obtenida
La caja : Soporta el propio molde
Moldes de dos piezas constan de un molde superior y uno inferior
Unión es la línea de partición
Más de dos piezas a las partes de les llama centros.
Copa de vaciado o basín en la cual se viere el metal fundido
Un bebedero a través del cual se vierte el metal fundido
Caracteristicas
de los
moldes
de arena
Un sistema de canales de alimentación que llevan el metal fundido desde el
bebedero hasta la cavidad del molde. Las compuertas son las entradas a
dicha cavidad.
Las mazarotas, suministran el metal fundido adicional a la fundición
conforme ésta se contrae durante la solidificación.
Mazarotas (ciega y abierta)
Machos o corazones son insertos hechos de arena. Se colocan en el molde
para formar regiones huecas o para definir la superficie interior de la
fundición
Respiraderos o vientos se colocan en los moldes para extraer los gases
producidos cuando elmetal fundido entra en contacto con la arena en el
molde y en el macho. Dejan escapar el aire de la cavidad del molde
conforme el metal fundido fluye en su interior