Fundamentos
de la fundición
de metales
Definición
El proceso de fundición consiste en aplicar
energía en forma de calor a un metal para
llevarlo al estado líquido para luego verterlo
en un recipiente apropiado y dejarlo
solidificar para obtener una forma
geométrica específica.
FUNDICIÓN
Ejemplos de
piezas fundidas
SOLIDIFICACIÓN
●
La solidificación involucra la transformación del metal derretido de nuevo al
estado sólido. El proceso de solidificación difiere en función de si el metal es un
elemento puro o una aleación.
●
Un metal puro se solidifica a una temperatura constante igual a su punto de
adhesión, el cual es el mismo punto de fusión. Los puntos de fusión de los metales
puros se conocen y están bien documentados.
SOLIDIFICACIÓN DE
METALES
METALES PUROS
SOLIDIFICACIÓN DE
METALES
Curva de enfriamiento
SOLIDIFICACIÓN DE
METALES
Estructura de grano en fundidos de
metal puro.
●
A diferencia de un metal puro una aleación solidifica en un rango de temperatura,
que depende a su vez del sistema de la aleación y la composición particular de esta.
●
Las aleaciones de fundición suelen combinar níquel, hierro, cobre, molibdeno o
cromo.
●
Fundiciones de aleaciones más comunes: acero inoxidable, aleaciones de aluminio,
aleaciones de bronces, aleaciones de níquel
SOLIDIFICACIÓN DE
METALES
ALEACIONES
SOLIDIFICACIÓN DE
METALES
Curva de enfriamiento
SOLIDIFICACIÓN DE
METALES
Estructura de grano en fundidos de
aleaciones.
●
Una aleación eutéctica es una composición particular de un sistema de aleación
para el que el solidus y liquidus están a la misma temperatura. Así, la solidificación
ocurre a temperatura constante (temperatura eutéctica) en lugar de un rango.
SOLIDIFICACIÓN DE
METALES
ALEACIONES EUTÉCTICAS
Contracciones
de
solidificación
El estudio presente de la solidificación ha ignorado
el efecto de la contracción que tiene lugar durante
el enfriamiento y solidificación.
La contracción ocurre en tres etapas:
• Contracción líquida durante el enfriamiento
antes de la solidificación.
• Contracción durante el cambio de fase de líquida
a sólida, llamada contracción por solidificación,
• Contracción térmica del fundido solidificado
durante el enfriamiento a temperatura ambiente.
ETAPAS DE
CONTRACCIÓN
DISEÑO DE
MAZAROTAS
ETAPAS DE
CONTRACCIÓN
TOLERANCIA POR
CONTRACCIÓN
Moldes de
fundición
Se pueden dividir en dos grandes grupos:
• Moldes desechables:
• El molde se sacrifica para la obtención de
la pieza.
• Es de un solo uso.
• Moldes permanentes:
• Moldes de metal o un material duradero.
• Permite tasas de producción.
Moldeo
Arena
MOLDES DE ARENA
Bentonita
Preparación
de mezcla
Elaboración
de moldes
Secado de
moldes
Agua
Colada
Pieza
Acabado
Extracción
Enfriamiento
Fusión
en horno
Ese tipo de molde es de los más utilizados en la industria por su
versatilidad, y su buen comportamiento al trabajar con metales puros y
aleaciones con temperaturas de fusión elevadas
Preparación de la arena.
02
Preparación de la mezcla: 90% arena, 7% aglutinante y arcilla, 3% agua.
03
Preparación de molde: modelos, grafito o talco, caja de molde.
04
Secado de molde
05
Colada. Se vierte el metal caliente en los moldes.
06
Retiro de la pieza, limpieza e inspección.
Molde de arena: Proceso
01
MOLDES DE ARENA
MOLDES DE ARENA
MOLDES DE ARENA
MOLDES DE ARENA
Calidad de un molde de
arena.
●
Resistencia, capacidad del molde para conservar su forma y resistir la
erosión ocasionada por el flujo de un metal fundido.
●
Permeabilidad, capacidad del molde para permitir que pasen el aire y
los gases calientes a través de los huecos de la arena.
●
Estabilidad térmica, característica de la arena en la superficie de la
cavidad del molde para resistir el agrietamiento y la deformación ante
el contacto con el metal fundido;
●
Colapsabilidad, facilidad de que el molde sea retirado, también se
refiere a la facilidad con que se quita la arena de la fundición durante
su limpieza
●
Reutilización
Clasificación de moldes
de arena.
●
●
●
Molde de arena verde
Molde de arena seca
Molde de superficie (o pelicula) seca
Moldeo de cáscara o concha. El moldeo en cáscara o concha es un proceso de
fundición en el que el molde es una cáscara delgada (es común que mida 9 mm o
3/8 de pulg) hecho de arena y que se mantiene en cohesión por medio de un
aglutinante de resina termofija.
.
Otros tipos de moldes.
01
Proceso de fundición con poliestireno expandido. Usa un molde de arena
compactada alrededor de un modelo de espuma de poliestireno que se vaporiza
cuando el metal fundido se vierte en eln molde. El proceso y sus variaciones se
conocen también con otros nombres, como proceso de espuma perdida, proceso
de modelo perdido, proceso de evaporación de espuma y proceso de molde lleno.
.
Otros tipos de moldes.
02
Fundición por revestimiento. se elabora un modelo de cera y se recubre con un
material refractario para formar el molde, después de lo cual se derrite la cera
antes de vaciar el metal fundido.
.
Otros tipos de moldes.
03
05
Fundición con moldes de yeso y material cerámico. La fundición con molde de
yeso es similar a la de arena, excepto que el molde está hecho de yeso
(CaSO4–2H2O), en vez de arena. Con el yeso se mezclan aditivos como el talco y
polvo de sílice para controlar la contracción y el tiempo de preparación,
reducir el agrietamiento y aumentar la resistencia.
Fundición con moldes permanentes.
● Fundición hueca.
● Fundición a baja presión.
● Fundición al vacío con molde permanente
● Fundición con dados
● Fundicion centrifuga
.
Otros tipos de moldes.
04
02
Llenado incompleto, son fundiciones que se solidifican antes de llenar por
completo la cavidad del molde.
Juntas frías, ocurren cuando dos porciones del metal fluyen al mismo tiempo pero
no hay fusión entre ellas debido a la solidificación prematura.
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Gránulos fríos, resultan de las salpicaduras durante el vaciado, lo que ocasiona
la formación de glóbulos sólidos de metal que quedan atrapados en la fundición.
04
Cavidad por contracción, es una depresión en la superficie o un hueco interno
en la fundición causado por la solidificación por contracción que restringen la
cantidad de metal fundido disponible en la última región que se solidifica.
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Microporosidad, consiste en una red de huecos pequeños distribuidos en la
fundición, ocasionados por la falta de solidificación localizada del metal fundido
final en la estructura dendrítica.
06
Desgarramiento caliente, también llamado agrietamiento caliente, ocurre cuando
la fundición no puede contraerse por un molde que no lo propicia durante las
etapas finales de la solidificación, o en las primeras etapas del enfriamiento
después de solidificarse
Defectos de fundición
01
02
03
04
Puntos de alfiler, también los ocasiona la liberación de gases durante el vaciado
y consisten en muchas cavidades pequeñas por gases formadas en o ligeramente
debajo de la superficie de la fundición.
Caídas de arena, es una irregularidad en la superficie de la fundición que se
genera por la erosión del molde de arena durante el vaciado, y el contorno de la
erosión se forma en la superficie de la pieza fundida final.
Costras, son áreas rugosas en la superficie del fundido debido a incrustaciones
de arena y metal.
Desplazamientos de modelos.
Defectos de fundición
01
DEFECTOS DE FUNDICIÓN
DEFECTOS DE FUNDICIÓN
BIBLIOGRAFIA
CAPÍTULO 5 Y 6. Introducción a los procesos de manufactura by Mikell P.
Groover (z-lib.org)