introducción a la fundición de metales

1. FUNDICIÓN.
Proceso de verter un
producto de colada sobre
un molde dado.

2. PIEZAS FUNDIDAS

3. Abrasión: Minería, movimiento de tierra.
Corrosión: Minería, Química, Alimentos.
Calor: Minería, Refinerías, Hornos.
Fatiga: Cambios tecnológicos y otros.
Fabricación de
repuestos
Partes para
recuperación
Fabricación de
partes nuevas
Debido a sus
excelentes
propiedades

4. FUNDICIÓN DEFORMACIÓN
MECÁNICA
UNIÓN MECANIZADO PULVIMETALU
RGIA
Estado del metal líquido Sólido - lingote
fundido
Sólido Pieza sólida
amorfa
Polvos metálicos
Obtención de formas Solidificación - Deformación
plástica sobre o
bajo la
temperatura de
recristalización
- Trabajo
mecánico en
caliente o en frío
Soldadura
Riveteado
Remachado
Apernado
Arranque de
viruta
Sinterizado
Productos Lingote -Barras
-Alambres
-Planchas
-Láminas
Piezas unidas Piezas con forma
final definida
Pieza sinterizada

5. Permite fabricar piezas de formas y tamaños complejos, además son más fáciles de mecanizar que
los aceros.
Las piezas presentan una alta resistencia a la compresión, la abrasión, la corrosión, el calor, la
fatiga y al desgaste, debido a que absorben muy bien las vibraciones de máquinas y motores a los
que están sometidos.
El tiempo de fabricación es corto
Las piezas de fundición son, por lo general, más baratas que las de acero, y su fabricación es
también más sencilla por emplearse instalaciones menos costosas y por realizarse la fusión a
temperaturas más bajas.

6. Composición
Química
Propiedades
Físicas
Propiedades
Mecánicas
Medida en cuchara o en
cupón de prueba.
Debe considerar efecto
de macrosegregación
Obtenidas de probetas de
la misma colada o
solidarias a las piezas
( ASTM A-370).
Dimensiones
Geometría.
Tolerancias para
mecanizado.
Dureza.
Resistencia a la corrosión
Conductividad eléctrica y
térmica, etc.

7. Procedimientos
Requerimientos de
Ensayos y Controles
Especiales
Control de
Procesos
Requerimientos del
Cliente.
Producción.
Abastecimiento.
Despacho.
Relación con el cliente
Registro y Control
Documentado del proceso
de Producción.
De acuerdo con Cliente y a
Normas de Producto
Fundido, puede haber
requerimientos de Ensayos
adicionales.

8. QUEMA DE FUNDICION
MODELO
MOLDE
COLADA
PIEZA FUNDIDA

10. R
E
Q
U
E
R
I
M
I
E
N
T
O
S
D
E
L
C
L
I
E
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A
T
I
S
F
A
C
C
I
O
N
D
E
L
C
L
I
E
N
T
E
Generación de
Orden de
Trabajo a
Producción
Inspección de
Modelo
Armado de
Molde
Colada
Corte y
Terminanción
Tratamiento
Termico/
Mecanizado
Entrega a
Cliente
GESTIÓN DE LOS
RECURSOS
Recursos Humanos
Infraestructura
Ambiente de Trabajo
RESPONSABILIDAD DE
LA GERENCIA
Política de la Calidad
Objetivos de la Calidad
Planificación del SGC
Enfoque del Cliente
Revisión de la Gerencia
MONITOREO,
ANALISIS Y MEJORA
Analisis de Datos
Auditorias Internas
Acciones Preventivas
Acciones Correctivas
Control Servicio N/C
RECLAMOS
MEDICION DE
SATISFACCION
COMUNICACION CON EL CLIENTE
Revisión de los
Requerimientos
REALIZACIÓN DEL PRODUCTO
SIEMPRE
REALIZABLE
DEPENDE DEL
PRODUCTO

11. MODELOS DE FUNDICION
Forma sólida que debe adoptar el metal de colada, debido a que adecua una
cavidad dentro del molde para esta función al solidificar el metal líquido.
Del mismo modo se deben tener en cuenta las dimensiones de contracción
particulares de cada metal.
Generalmente son fabricados en madera, metales, polímeros, cera fundida y
poliestireno expandido, entre otros.
Cuando las piezas requieren un interior libre,
este se fabrica con el mismo material del
molde u otro de mayor resistencia llamado
alma. Estas, son fabricadas con una caja de
almas y deben soportar mayores
solicitaciones de tipo térmico como mecánico,
ya que quedan rodeadas de metal líquido en
casi toda la superficie, lo cual dificulta la
extracción del calor.

12. CARACTERISTICAS DE LOS MODELOS

13. OTRAS CARACTERISTICAS DE LOS MODELOS
Debe considerar ángulos de salida ( entre 0.5º y 2º) para facilitar el desmoldeo.En caso
de que se requiera paredes rectas y no se pueda mecanizar, se debe usar cajas de
almas para el exterior.
Deben estar construidos en materiales y con técnicas que impidan su deformación,
tanto por el uso como por el tiempo.

14. MODELOS Y CAJAS DE ALMAS
PIEZA A FUNDIR
CAJA DE ALMA
ALMA
IMPRENTA IMPRENTA
ANGULOS
DE SALIDA
GUIAS DE
CENTRADO
TAPA
FONDO
MODELO

15. CONTRACCIONES EN LOS MODELOS.
A un modelo se debe darle sobredimensión para contrarrestar la
contracción en estado sólido, desde la temperatura del liquidus hasta
temperatura ambiente.

16. Contracción de Aleaciones en estado sólido
Aleación %Contracción
Aceros al carbono 2
A. inoxidables 2,5
A. refractarios 2,7
A. al manganeso 2,5
A. Baja aleación 2,2
Fundición gris laminar 1
Fundición nodular 1,1
F. Blanca alto Cr 2,2
F. blanca Ni-Hard 2,2
Bronces 1-2
Latones 1,6
Base Aluminio 1,3

17. TIPOS DE MODELOS

18. MODELOS SUELTOS
Modelos unitarios.
Para cantidad pequeña de piezas.
Para piezas de gran tamaño.

19. MODELOS EN PLACA
 Pueden ser unitarios o múltiples.
 Viable para grandes producciones.
 Para moldeo mecanizado con arenas
aglomeradas con bentonita
 Requieren de cajas de moldeo

20. MODELOS EN BATEA
 Pueden ser unitarios o múltiples.
 Viable para grandes producciones.
 Para moldeo mecanizado con arenas
aglomeradas con resinas
 No requiere cajas de moldeo

21. CAJA DE ALMAS

22. MOLDE
TAPA
ALMAS
CAJAS DE
MOLDEO

23. MOLDES PERMANENTES
 Moldeo en cáscara
MOLDES DESECHABLE
 Moldeo en cera perdida
 Moldeo en arena
 Moldeo con poliestireno
( SIN MOLDEO)
 Gravedad
 Presión
 Centrifuga
 Aleaciones de bajo punto de fusión
 Piezas de tamaño reducido
 moldes metálicos
Los moldes se deben fabricar en materiales que cumplan las exigencias a las que va a ser
sometida la pieza fundida en todo el proceso (moldeo-colada- desmoldeo)
 Aleaciones de alto punto de fusión
 Piezas grandes
 Moldes en arena (Cuarzo, Arcilla o Resinas, Zirconia,
Magnesita, Alúmina, Olivina.
MATERIALES DE MOLDEO

24. PROPIEDADES MEZCLAS PARA MOLDEO

25. ARENAS DE MOLDEO
.-
Composición química
adecuada (elementos bajo
punto de fusión liberan
gases
Forma de los granos
(redondos, angulares,
subangulares)
Tamaño de los granos
(distribución
granulométrica)
Neutralidad química (no
reaccione con el metal
líquido)
Estabilidad dimensional y
térmica a alta temperatura
Disponibilidad y costos
No se debe MOJAR por el
metal líquido
Compatible con el
aglomerante utilizado

26. ARENAS DE MOLDEO
CUARZO
• Más usada
• 95% sílice (SiO2)
ilmenita(FeO-TiO2)
magnetita (Fe3O4)
• De yacimientos o
cuarzo chancado
OLIVINA
•Granos de forsterita
( Mg2SiO ) y fayalita
(Fe3SiO4).
•Comportamiento
químico básico
•Alta estabilidad
térmica
CROMITA
• Granos de FeCr2O4
• Elevada
refractariedad.
• Químicamente
inerte
ZIRCONIO
• Granos de silicato
de Zirconio
(ZrSiO ).
• Mayor
refractariedad
• Químicamente
inerte

27. FORMA DE LOS GRANOS

28. CONTROL DE RECEPCIÓN DE ARENAS

29. CONTROLES ADICIONALES.

30. MÁQUINAS PARA ENSAYOS DE ARENA

31. PERMEABILIDAD ESTÁNDAR.
Propiedad de la arena que permite el paso del agua a través de los
vacíos. El equipo de medición es una campana de aire de 2 litros
sobre un sello de agua, donde se mide el tiempo que tarda en pasar
este volumen de aire por la probeta de arena
P=
𝑽∗𝒉
𝒂𝒕𝒑
, donde V:(volumen del aire [cm3]
h:(altura de la probeta [cm]
a:(sección de la probeta)
p:(diferencia de presión)
De este modo bajo condiciones estándar P= 3007,2/t

32. PROBETAS PARA ENSAYOS DE ARENAS

33. PROCESOS DE MOLDEO
Molde desechable Molde permanente
Modelo
permanente
Modelo
desechable
 Espuma
 Cera fundida
 Arcilla-agua
 Resinas
termoflaguantes
 Resinas
autoflaguantes
 silicato.-fosfato
 Aglomerante
 Sin
aglomerante
 En matriz
 Centrífuga
 Procesos híbridos
Arenas de sílice
ovelina, zirconio,
cromita
Moldeo en cáscara, furánica (cajas tibias) y
fenólicas (cajas calientes), almas
Uretano-fenólica, furánica/SO2,
acrílico/epóxico, Ester fenólica,
furánica(aceite, ácido, uretano)
Silicato de sodio,/CO2, cerámico, Alúmina-
fosfato
yeso
Vacio
magnético
 Horizontal
 Vertical
 Fundición-
compresión
 Fundición
semi- sólida
 Alta y baja
presión
 Gravedad

34. Son arcillas refractarias (silicatos de aluminio hidratados: Montmorillonita), al
adsorber agua su volumen aumenta de 8-12 veces y lo disminuye al secarla; Al
rodear los granos produce enlaces que son os responsables del aumento de la
resistencia. Si el molde se usa con el agua de mezclado es moldeo en verde y si
se seca antes de usar se denomina moldeo en seco, el cual tiene una resistencia
mecánica superior.
Es muy importante hacer una buena mezcla homogénea
BENTONITAS.
MEZCLAS PRINCIPALES
Arenas con Bentonita.- Resistencia a la Compresión

35. ARENAS CON BENTONITA.- RELACIÓN D

36. ARENAS CON BENTONITA.- RELACIÓN D

37. RESINAS FENÓLICAS
La resina fenólica se mantiene en solución con la ayuda de solventes e
isocianato, lo que permite la buena mezcla de la arena con la resina. Luego
se agrega el catalizador, ante el cual los grupos hidróxilos reaccionan con los
isocianatos formando una resina sólida de poliuretano, que fija los granos.
La velocidad de reacción depende del tipo de catalizador. De igual manera
la selección de éste último depende del tamaño de los moldes y de la
velocidad de su llenado, debido a que el molde debe estar lleno y enrasado
antes de que endurezca la resina o se perderá.

38. SILICATO DE SODIO
El CO2 no es un catalizador (propiamente), debido a que
reacciona con el silicato de sodio + agua para formar carbonato
de sodio + un gel de sílice hidratada que es el que produce la
fijación de los granos, según:
Na2SiO2 + H2O + CO2 => Na2CO3 + SiO2.H2O.
El flujo de CO2 depende del tamaño de los moldes, pero a
una presión entre 1.4 y 3.5 Kgs/mm , el tiempo de gaseado
está entre 20 y 30 seg , con un silicato con viscosidad entre
40 y 50 ºBe.

40. COMPONENTES BÁSICOS

41. Placa Modelo Reversible Llenado del fondo
Llenado de la Tapa Armado de Tapa y Fondo
MOLDEO EN ARENA CON PLACA
REVERSIBLE

45. FUNDICIÓN CON MATRIZ A BAJA
PRESIÓN

46. FUNDICIÓN CON MATRIZ A ALTA
PRESIÓN

47. FUNDICIÓN CON MATRIZ .- INYECCIÓ
FUNDICIÓN CON MATRIZ .- EXPULS

48. MOLDEO EN CÁSCARA ( SHELL
MOLDING)

49. MODELO DESECHABLE (

50. INVESTEMENT CASTING
(CERA PERDIDA) MODELO DESECHABLE

51. FUNDICIÓN CENTRIFUGA
VERDADERA HORIZONTAL

52. FUNDICIÓN SEMICENTRÍFUGA VERTICAL

53. FUNDICIÓN CENTRIFUGADA
HORIZONTAL

54. FUNDICIÓN CENTRIFUGADA
VERTICAL

55. RELACIÓN ENTRE VELOCIDAD DE ROTACIÓN Y
DIÁMETRO,
SEGÚN LA FUERZA CENTRÍFUGA DESEADA.

56. COMPARACIÓN ENTRE LOS
PROCESOS DE MOLDEO
Proceso: En Arena Molde Permanente Baja Presión Alta Presión Centrifuga
Metal Procesado: Todos
No ferrosos y
fierro fundido
No ferrosos (a) No ferrosos (a) Todos
Tamaño de Piezas : Ilimitado 0.5 – 150 Kgs 0.5 – 50 Kgs Grs. – 50 Kgs Ilimitado
Tolerancia ( mm/cm) : 0. 60 0. 20 0, 10 0, 06 0, 10 (b)
Acabado Superficial (μin): 300-600 150-1000 50-150 20-25 20-300
Porosidad ( c ) : 5 4 3 1 - 2 1 - 2
Mín. espesor sección (mm) 3 – 5 3 – 5 0.8 – 3 0.8 – 1.6 1.6
Resistencia tracción (Ksi) (d) 19 23 25 30 25
Costo modelo y molde U$ 300 2000 3000 5000 1500
Pérdida de chatarra 5 4 3 2 1
(a) Fierros y aceros se pueden fundir en moldes de acero refractario.
(b) En molde metálico.
(c) 1 es baja porosidad, 5 es alta.
(d) Usando aleación de Al ( 43F) como referencia.
(e) 1 es menor, 5 es mayor.