2. Proceso de Fundición
Es el proceso para producir piezas u
objetos útiles con metal fundido.
Se ha practicado desde el año 2000 ac.
Consiste en vaciar metal fundido en un
recipiente con la forma de la pieza u
objeto que se desea fabricar y esperar a
que se endurezca al enfriarse.
3. Para lograr la producción de una pieza fundida es
necesario hacer las siguientes actividades:
• Diseño de los modelos de la pieza y sus partes
internas
• Diseño del molde
• Preparación de los materiales
• Fabricación de los modelos y los moldes
• Colado de metal fundido
• Enfriamiento de los moldes
• Extracción de las piezas fundidas
• Limpieza de las piezas fundidas
• Terminado de las piezas fundidas
• Recuperación de los materiales de los moldes
4. El producto de la
fundición es una
pieza colada.
Puede ser desde
unos gramos hasta
varias Toneladas.
Su
composición
química puede variar
según necesidades.
5. Factores para una buena fundición
1. Procedimiento de Moldeo
2. Modelo
3. Arena
4. Corazones
5. Equipo Mecánico
6. Metal
7. Vaciado y Limpieza
6. Tipos de modelos
Modelo permanente o removible
Son aquellos que pueden usarse una y otra vez.
Pueden ser fabricados de :
• Madera
• Plástico
• Metal
• U otro material suficientemente fuerte
para retener su forma y resistir el
desgaste
7. Modelos divididos: Son de dos
piezas y se elaboran de modo que
cada parte forme una porción de la
cavidad. Son de formas mas
complejas y se utilizan para
mediana producción.
Modelos de placa bipartidos:
Son un tipo común de modelo de
dos piezas, se monta cada mitad
de uno o mas modelos divididos
sobre una placa sencilla. Este tipo
de modelos se utilizan para
grandes lotes de producción y
para piezas pequeñas.
8. Los modelos removibles pueden ser:
• De una sola pieza
• Divididos
• De placa bipartidos
Modelos de una sola pieza: También llamados
modelos sueltos o sólidos, se utilizan por lo común
para formas simples y para bajas cantidades de
producción.
9. Modelo desechable o disponible
Son aquellos que solo se pueden usar una
vez, ya que permanecen en el molde
después de ser formado.
Pueden ser fabricados de :
• Cera
• Poliestireno
• Espuma de estireno
10. Corazones
Son aquellos que se usan para producir un
una cavidad o pasajes internos en la
fundición.
Pueden ser fabricados de :
• Arena
• O en cascara
11. Se fabrican como los moldes, dependiendo de la
forma, puede o no requerir soportes que lo mantengan
en posición en la cavidad del molde durante el vaciado.
Los soportes, comúnmente llamados sujetadores, se
fabrican de un metal cuya temperatura de fusión sea
superior a la del metal que se va a vaciar. Estos
sujetadores quedan atrapados dentro de la fundición.
12. Diseño de modelos
Las siguientes consideraciones son importantes
en el diseño de los modelos:
• Esquinas, ángulos y cambios de sección: Deben de
evitarse las esquinas, ángulos y filetes agudos ya que pueden
hacer que el metal se agriete durante la solidificación. Para
ello se recomienda colocar filetes que por lo general van de
3mm a 25mm, pudiendo ser menores en fundiciones
pequeñas.
Los cambios de sección deben suavizarse al pasar de una
sección a otra.
13. • Áreas planas o superficies lisas: Deben de evitarse las
áreas planas o superficies lisas ya que pueden distorsionarse
durante el enfriamiento o desarrollar un acabado superficial
deficiente debido al flujo disparejo.
Una de las técnicas para resolver esto consiste en dividir las
superficies planas con costillas de refuerzo.
• Contracción térmica: Para evitar que la pieza quede
fuera de dimensiones, o se agriete debe de tomarse en
cuenta la contracción del metal durante la solidificación.
Estos valores pueden obtenerse de una tabla de
propiedades de los materiales.
14. • Ángulos de salida: Por lo general, se da un pequeño
ángulo de salida, que permitan extraer el modelo sin
dañar el molde. Los ángulos de salida suelen ser de 0.5
a2 .
• Tolerancias dimensionales: Dependen del proceso de
fundición particular del tamaño de la fundición y del tipo
de modelo utilizado. Deben de ser lo mas amplias
posibles dentro de los limites de desempeño. Por lo
general, se encuentran en el intervalo de 0.8 mm y se
incrementan con el tamaño de las fundiciones hasta
6mm.
15. • Operaciones de acabado: Es importante considerar las
operaciones posteriores de maquinado y acabado y
considerar estos aspectos en el dimensionamiento del
modelo, además de incluir características que permitan
sujetarlas a las maquinas herramientas.
• Letreros y marcas: Es una practica común incluir
alguna forma de identificación de partes como letreros o
logotipos, esta característica debe ser considerada en la
elaboración del modelo, ya sea como un elemento en
relieve o grabado bajo la superficie.
16. Tipos de moldes
Los Moldes se clasifican según los materiales
usados
• Moldes de arena verde
• Moldes con capa seca
• Moldes con arena seca
• Moldes de arcilla
• Moldes Furanicos
• Moldes de CO2
• Moldes de Metal
• Moldes Especiales
17. Moldes de arena verde
Uno de los materiales más utilizados para la
fabricación de moldes temporales es la arena
sílica o arena verde (por el color cuando está
húmeda), mezclada con un aglutinantes
(orgánicos
e
inorgánicos)
y
agua.
El
procedimiento consiste en el recubrimiento de un
modelo con arena húmeda y compactarla hasta
que adquiera dureza.
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.
19. Arena de Fundición
Las arena para la fundición están constituidas en general por granos
de cuarzo asociados a alguna clase de arcilla y es frecuente que
contengan otros minerales en pequeñas cantidades como el
feldespato.
Rango granulométrico comprende de 1/16 a 2 mm de diámetro.
Para que una arena pueda ser utilizada para la elaboración de
moldes y corazones para el vaciado de piezas debe de cumplir con
una serie de requerimientos que son:
1.- Ser fácilmente moldeable, de manera que se adapte
perfectamente a las formas del modelo y las reproduzca fielmente.
2.- Presentar una buena resistencia a la erosión producida por el
desplazamiento y el impacto del metal líquido en el interior del
molde.
20. 3.- Resistencia a los ataques químicos que pueden producirse entre
el molde y el metal líquido.
4.- Refractariedad, es decir, ofrecer una adecuada resistencia a
altas temperaturas.
5.- Poseer buena permeabilidad para permitir la evacuación de los
gases que se generan durante la colada del molde y del aire que
ocupa inicialmente la cavidad.
6.- Buena capacidad para disipar la energía térmica del metal
líquido y favorecer así la correcta solidificación de las piezas.
7.- Ser colapsable, es decir, permitir que la fundición se contraiga al
enfriarse.
8.- Generar buenos acabados superficiales en las piezas.
9.- Ser reutilizable de manera que una vez regenerada pueda
moldearse nuevamente.
21. Determinación del tamaño de arena
– Sistema ingles
– Sistema métrico
– malla
– malla
6
270
mallas hasta 600
(mm, micras)
0.131”
0.0021”
3.32mm
0.033mm
22. Clasificación de la Arena
Según su composición química y su origen
Arena sílica: El más común de los minerales utilizados en la fundición para
producir moldes y corazones es la sílica (sio2) su forma más común es el
mineral de cuarzo, algunas de las razones de la popularidad de su uso son
las siguientes: La más abundante en la naturaleza, de fácil extracción y
universal localización, bajo costo de producción, dureza y resistencia a la
abrasión satisfactoria, disponible en una amplia variedad de tamaño de grano
y forma, resistencia al metal y al ataque acido de la escoria adecuado y
conocida como un excelente refractario y excelente resistencia al calor.
Arena de olivina: Existe en U.S.A. en Washington y Carolina del Norte Su
material madre es el mineral forsterita (mg2sio4) y fayalita (fe2sio4), para uso
de fundición se selecciona el mineral con mayor porcentaje de forsterita,
después es pasada a través de un lavado para pulir las aristas.
Características: Menor expansión térmica que la sílica y mayor conductividad
térmica que la sílica.
23. Arena de zirconio: Aunque su localización es a nivel mundial, esta se
encuentra en pequeñas proporciones; los depósitos comerciales están
localizados en florida y Australia: Características: Altamente refractaria,
alta conductividad térmica, alta densidad, baja expansión térmica,
resistencia a ser humectada por el metal.
Arena
cromita: Los depósitos comerciales están localizados
principalmente en Sudáfrica y requiere de largos procesos para poder
ser utilizada en fundición. Características: Alta densidad, alta
refractariedad, difícil de humectar por el metal, muy estable y difícil de
romper o descomponerse, baja expansión térmica , alta absorción y
transferencia de calor.
24. Según su estructura y forma del grano
Anguloso o angular: Proporciona una mayor resistencia de
entrelazamiento si se apisona o compacta de forma adecuada y
requiere de mayor humedad.
Subangular: Están entre las de grano redondo y las angulares,
tienen buena resistencia, aristas redondeadas, es la mejor.
Redondo: Los granos redondos fluyen mejor, tienen mayor
resistencia de compresión, mejores propiedades de ventilación
(permeabilidad).
Compuesto: Las arenas compuestas no se usan con frecuencia
debido a sus propiedades finales impredecibles, tienden a
romperse.
25. Aglutinantes
Aglutinantes orgánicos: Cereales, almidones,
harina de trigo, dextrina, harina de maíz,
melaza, alquitrán, resinas orgánicas, aceites,
aceite de linaza y carbón vegetal.
Aglutinantes inorgánicos: arcilla (caolinita, ilita
y bentonita), oxido de hierro, cemento, silicato
de sodio, fosfato de sodio, harina de sílice.
26. Moldes de capa seca
Es un procedimiento muy parecido al de los
moldes de arena verde, con excepción de
que
alrededor
del
modelo
(aproximadamente 10 mm) se coloca arena
con un aglutinante orgánico que al secar
hace más dura a la arena, este compuesto
puede ser almidón, linaza, agua de melaza,
etc. El material que sirve para endurecer
puede ser aplicado por medio de un
rociador y posteriormente secado con una
antorcha.
27. Moldes con arena seca
Estos moldes son hechos en su totalidad con arena
verde común, pero se mezcla un aditivo como el
que se utiliza en el moldeo anterior, el que endurece
a la arena cuando se seca. Los moldes deben ser
cocidos en un horno para eliminar toda la humedad
y por lo regular se utilizan cajas de moldeo. Estos
moldes tienen mayor resistencia a los golpes,
soportan bien las turbulencias del metal al colarse
en el molde y tienen una menor tendencia a formar
gases.
Se usan para producir fundiciones de mayor
exactitud dimensional, sin embargo, el molde de
arena seca es más costoso y la velocidad de
producción es reducida debido al tiempo de secado.
28. Cajas de Moldeo
Son cajas de caras abiertas en las cuales la arena se compacta
redondeando el modelo.
Contiene y soporta la arena durante el moldeo y permite la apertura
del molde para la extracción del molde.
Se alinean con pasadores y guías, cuando se requieren más de una
línea de partición se usan los “cohetes” que no son más que otra caja
externa, normalmente son de madera, si la pieza es grande se deja la
caja puesta pero esta deberá ser de metal.
29. Moldes de arcilla
Los moldes de arcilla se construyen al
nivel de piso con ladrillos o con
materiales cerámicos, son utilizados para
la fundición de piezas grandes y algunas
veces son reforzados con cajas de
hierro. Estos moldes requieren mucho
tiempo para su fabricación y no son muy
utilizados.
30. Moldes furánicos
Este proceso es bueno para la fabricación
de moldes o corazones de arena. Están
fabricados con arena seca mezclada con
ácido fosfórico, el cual actúa como
acelerador en el endurecimiento, al
agregarse a la mezcla una resina llamada
furánica. Con esta mezcla de ácido, arcilla
y resina en dos horas el molde se
endurece lo suficiente para recibir el metal
fundido.
31. Moldes de CO2
En este tipo de moldes la arena verde se
mezcla con silicato de sodio para
posteriormente ser apisonada alrededor del
modelo. Una vez armado el molde se inyecta
bióxido de carbono a presión con lo que
reacciona con el silicato de sodio aumentando
la dureza del molde. Con la dureza adecuada
de la arena del molde se extrae el modelo,
para posteriormente ser cerrado y utilizado. El
proceso fue desarrollado originalmente para la
fabricación de corazones.
32. Moldes de metal
Se usan principalmente en fundición en
matriz de aleaciones de bajo punto de
fusión.
Las piezas de fundición se obtienen de
formas exactas con una superficie fina, esto
elimina mucho trabajo de maquinado.
34. Proceso de Moldeo
También los procesos de moldeo pueden ser clasificados por el
lugar en el que se fabrican.
Moldeo en banco. Este tipo de moldeo es para trabajos pequeños
y se fabrican en un banco que se encuentre a la mano del
trabajador.
Moldeo de piso. Para piezas grandes en las que su manejo es
difícil y no pueden ser transportadas de un sitio a otro.
Moldeo en fosa. Cuando las piezas son extremadamente grandes
y para su alimentación es necesario hacer una fosa bajo el nivel
medio del piso.
Moldeo en maquina. Las maquinas hacen un numero de
operaciones que el moldeador hace a mano.
36. Procesos de Fundición
El proceso de fundición puede ser usado para
formar casi cualquier pieza con cualquier
metal, existen diferentes métodos para alear
metales diferentes y satisfacer requisitos
diferentes.
37. Cada método tiene ventajas y desventajas
sobre otros o pueden estar restringidas a
una aplicación en especial.
38. Proceso de
Fundición
Moldes de arcilla
Moldes con
aditivos
químicos
Moldes de metal
Centrifuga
Permanente
Cáscara
Dado
Inversión
Fundición hueca
Yeso
Arena verde
Arenas secas
39. Fundición en arena verde
Es quizás el método empleado más comúnmente; la arena,
mezclada con un aglutinante y agua, se mantiene húmeda
de manera que no se seque durante el proceso de moldeo.
Así, el metal fundido se vierte tan pronto como sea posible
inmediatamente después de la formación de la cavidad del
molde.
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.
La fundición en molde de arena verde se emplea para
producir fundiciones de configuración intrincada, ya que la
arena verde ofrece menos resistencia a la contracción
normal del modelo cuando el metal solidifica.
40. Fundición en arena seca
En los moldes de arena seca, en los cuales se emplea un
aglutinante orgánico en lugar de arcilla, la humedad se
elimina completamente calentándolo en un horno o estufa
grande a una temperatura que fluctúa entre 200 ºC y 316 ºC.
Esto da como resultado un molde más duro y más resistente
con una menor tendencia a la formación de gases.
Los moldes de arena seca se usan para producir fundiciones
de mayor exactitud dimensional que las producidas en
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 a velocidades de producción bajas.
41. Productos
Las fundiciones de arena se emplean en
componentes para tanques y otros
vehículos
militares,
equipo
para
ferrocarriles, equipo para aviones,
vehículos
espaciales,
máquinas
herramientas,
partes
automotrices,
accesorios para calentadores y bombas,
herramientas de mano.
42. Fundición Centrifuga
El proceso de fundición Centrífuga se refiere a distintos
métodos de fundición cuya base es la de un molde que
gira a alta velocidad y aprovechar de esta manera la
acción de la fuerza centrífuga para distribuir en forma
uniforme el metal fundido dentro del molde.
Hay tres métodos principales de producir la fundición
centrífuga:
* Fundición Centrífuga Real.
* Fundición Semicentrífuga.
* Fundición Centrífuga o Centrifugado.
43. Fundición Centrifuga Real
El proceso de Fundición Centrífuga Real está mejor
adaptado para partes que tienen formas simétricas
respecto a un eje central, lo que da la imposibilidad de
un desbalance en el momento de hacer girar el molde
durante el vaciado del metal fundido. Cilindros huecos
y en algunos casos tubos con paredes delgadas se
pueden producir por este método. La forma externa
puede ser redonda, cuadrada, hexagonal o acanalada.
* Molde permanente
* Molde con revestimiento de arena seca
44. Fuerza centrifuga
F = m v2 / R
F = fuerza [lb] o [N]
m = masa [slug] o [kg]
v = velocidad [pie/s] o [m/s]
R = radio interior del molde [pie] o [m]
Factor GF
GF = F / W = m v2 / Rmg = v2 / Rg
v = 2πRN / 60 = πRN / 30
v = velocidad [pie/s] o
[m/s]
Sustituyendo el valor de v en GF y despejando N
N = (30 /π)√2gGF/D
N = velocidad de rotación [rpm]
D = diámetro interior del molde [pie] o [m]
En forma empírica se tiene que valores apropiados para el factor GF están dentro del
rango de 60 a 80. Si el valor para GF es menor, el metal fundido no se pega a las paredes
del molde en la parte superior y entonces goteará dentro de la cavidad del molde, como ya
se mencionó anteriormente.
45. Fundición Centrifuga Real
La fundición centrífuga real se emplea en algunas ocasiones
para producir anillos. Fundiciones tubulares de gran longitud se
funden primero y después se cortan en bandas de la longitud
deseada.
46. Fundición Semicentrífuga
La principal diferencia entre este proceso y la fundición
centrífuga real está en los corazones que se emplean
frecuentemente, ya que la fundición semicentrífuga está
mejor adaptada a la producción de formas más
complicadas, con corazones especiales centrales o
desplazados, dando la posibilidad de producir
fundiciones sólidas en vez de partes tubulares como para
la fundición centrífuga real.
Se puede emplear un canal central para alimentar dos o
más moldes, los cuales se hacen comúnmente de arena
seca, arena verde o de metal, empleándose cajas para
moldear especiales.
47. Fundición Semicentrífuga
En este proceso la velocidad de rotación es más baja que
para la fundición centrífuga real; se emplea un factor GF de
aproximadamente 15. Por esta razón, la fundición
Semicentrífuga a menudo es el método preferido cuando se
producen partes con agujeros centrales, de forma circular o no.
Los volantes y poleas son ejemplos de piezas que se fabrican
por medio de este proceso.
48. Fundición Centrifuga
Se puede adaptar a una
variedad casi ilimitada de
productos de forma irregular.
No existen requerimientos de
simetría para las partes
fabricadas de esta forma, las
fundiciones
deberán
arreglarse en el molde de
manera
que
éste
se
encuentre balanceado al girar.
En general, se usan moldes
de arena para piezas solas o
para partes grandes.
Moldes permanentes de grafito se usan para producciones pequeñas o
medias, con una vida de hasta 100 coladas por molde. Para producciones
altas se requieren moldes metálicos cuya vida puede promediar 500 o más
coladas.
49. Fundición Centrifuga
En la fundición centrífuga o centrifugado los moldes son
más complejos y se diseñan con cavidades múltiples,
siendo cada una de ellas una pieza, las cuales están
unidas a un vertedero localizado en el centro del molde,
con canales conectores radiales extendiéndose hacia
cada una de las cavidades del molde.
La fundición centrífuga, comparada con la fundición en
molde de arena, es un método de producción
considerablemente más rápido. Los moldes, construidos
de arena verde o seca, yeso, acero, fundiciones de
hierro o de grafito, se preparan en cajas para moldear
especiales en hembra y macho o semicaja superior y
semicaja inferior.
50. Fundición en Molde Permanente
Es el proceso de verter metal fundido dentro de moldes
metálicos bajo la acción de la gravedad. Debido a que
ninguna presión se emplea para suplir el metal fundido a
la cavidad del molde, el proceso también se conoce
como Fundición en Dado por Gravedad. Tanto metales
ferrosos como no ferrosos se pueden colar por este
proceso. Se han reportado corridas de producción de
partes de aluminio de hasta 250 000 fundiciones con el
mismo molde antes de requerir algún tipo de reparación.
El proceso es adaptable especialmente a producciones
de alto volumen de partes pequeñas y simples, las
cuales tienen un espesor de pared razonablemente
uniforme.
51. Fundición en Molde Permanente
Es posible adaptar este proceso a fundiciones
moderadamente complejas en casos donde
deben cumplirse altos volúmenes de producción.
Se emplean tanto corazones de metal como de
arena para formar los huecos en partes fundidas.
El término fundición en molde permanente se
emplea cuando los corazones son de metal. Se
emplea el término fundición en molde
semipermanente cuando se emplean corazones
de arena.
52. Fundición en Molde Permanente
1.- Precalentamiento del molde y recubrimiento con un material
refractario de todas las superficies que tendrán contacto con el metal
líquido.
2.- Inserción de los corazones (si es el caso) y cierre del molde,
operación que puede ser manual o hidráulica.
3.- vaciado del metal fundido dentro del molde.
4.- Una vez que solidifica el metal se abre el molde y se retira la pieza.
53. Fundición en Dado
De todos los procesos de fundición es el que se
considera como el más rápido de llevar a cabo. En
este proceso el metal fundido se fuerza dentro de la
cavidad del dado metálico bajo una alta presión. El
metal fundido se mantiene bajo presión por un
corto tiempo dentro del dado hasta que solidifique.
Después de esto se abren los bloques que forman
el dado y la fundición con su montaje formado por
el vertedero, canales, compuertas, etc. se separa
por medio de los pivotes eyectores. El dado se
vuelve a cerrar y se inicia nuevamente el ciclo.
54. Fundición en Dado
Las operaciones de fundición en dado se llevan a cabo
en máquinas especiales diseñadas para mantener un
cierre preciso de las dos mitades del molde y
mantenerlas cerradas mientras el metal fundido entra
al molde y permanece a presión dentro de la cavidad.
55. Maquina de cámara caliente
Las máquinas de
cámara caliente son
de operación rápida.
Una máquina de
este
tipo
puede
operar a 150 piezas
por minuto.
56. Maquina de cámara fría
Este tipo de máquinas
se
emplean
para
fundiciones de aluminio,
magnesio,
latón
y
bronce.
La velocidad del ciclo de
producción no es tan
rápida como para la
máquina de cámara
caliente, debido a que es
necesaria una cuchara
de colada para vaciar el
metal líquido desde una
fuente externa a la
cámara.
57. Fundición Hueca
Es un sistema de producción de piezas metálicas huecas.
Consiste en vaciar metal fundido en un molde que es volteado
cuando se empieza a solidificar el metal. La solidificación
empieza en las paredes relativamente frías del molde y progresa
con el tiempo hacia la parte media de la fundición, el metal que
no se ha solidificado sale del molde para ser utilizado en otra
pieza y el metal solidificado forma las paredes de la pieza.
El resultado son paredes delgadas de metal. 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.
58. Fundición en Cáscara
Preparación de la placa metálica de hermanado .- Los
modelos metálicos son fabricados por personal experimentado en el
manejo de máquinas-herramientas y son costosos. Los sistemas de
compuertas y canales se conectan a uno o a veces a varios modelos
montados sobre la misma placa para formar un grupo de partes
iguales o distintas, resultando en una producción simultánea de
fundiciones múltiples.
Las placas de hermanado
para moldes de cáscara
generalmente se maquinan
a partir de placas de hierro,
aluminio, bronce o acero
para cumplir exactamente
con los requerimientos de
producción.
59. Mezclado de la resina y la arena.- Una arena fina y seca, se
mezcla completamente con aproximadamente 5% de resina fenólica
termoestable (termoendurecible). La resina sirve como un
aglutinante.
Calentamiento del modelo.- La placa del modelo se
precalienta de 450 a 550º F (232 a 288º C) y se rocía con un agente
antiadherente, generalmente silicón.
Recubrimiento del modelo.- La mezcla de resina y arena se
coloca dentro de una caja de depósito diseñada especialmente, sobre
la cual se fija la placa metálica de hermanado calentada. La
superficie del modelo se coloca hacia la parte abierta de la caja.
Entonces la caja se invierte causando que la mezcla de resina y
arena caiga sobre la superficie caliente del modelo. El espesor de la
cáscara adherente depende del tiempo que se permita que la mezcla
esté en contacto con el
modelo precalentado. El tiempo
generalmente no excede de 30 a 45 seg.
60. La caja se regresa a su posición original, causando que cualquier
exceso de la mezcla de resina y arena se desprenda del cascarón.
Una ventaja de este método consiste en que la mezcla se deposita
más uniformemente debido a que la cantidad de material de moldeo
se puede controlar más cuidadosamente. También la mezcla de resina
y arena tiende a empaquetarse más firmemente dentro de grietas y
cambios abruptos en la configuración del modelo.
Curado del cascarón.- El modelo con su cascarón todavía
unido, se coloca a continuación en un horno para que la cáscara cure
y endurezca. Una temperatura de 900 a 1400º F (480 a 760º C) y un
tiempo de 20 a 40 segundos es generalmente suficiente para este
proceso.
Remoción del recubrimiento.- El conjunto de pivotes
eyectores especiales activados por resortes que forman parte de la
placa de hermanado y que se emplean para remover o desmontar la
cáscara endurecida o recubrimiento del modelo. En algunos casos
equipo especial se emplea para remover o desmontar la cáscara de
recubrimiento.
61. Inserción de los corazones.- Los corazones, si son
necesarios, se colocan en su lugar a mano. El material de los
corazones es el mismo que la mezcla de resina y arena de la
cáscara.
Repetición del proceso para la otra mitad de la placa
metálica de hermanado.- Se deben producir dos cascarones,
los cuales cuando se ensamblan actúan como un molde completo.
Ensamble de los cascarones.- Los dos cascarones se
ensamblan fijándolos o uniéndolos juntos a lo largo de la línea de
partición, con una resina adhesiva termoestable de rápida acción tal
como el fenol-formaldehído.
Colada del molde.- Con las dos mitades unidas firme y
seguramente, los moldes se posicionan en forma horizontal o
vertical, para verter el material en ellos.
El aluminio a menudo se usa para corridas rápidas de baja
producción de partes de espesor delgado. Hierro, Bronce y Acero se
empleen para corridas de alta producción.
62. Remoción de la fundición.- Después de enfriarse y
solidificar, el cascarón se rompe para sacar la pieza de fundición.
Limpieza y Rebabeo.La arena que se pega a
la superficie de la
fundición se elimina por
sacudida o volcado,
antes
de
cualquier
operación de maquinado
requerida, la eliminación
del
vertedero,
compuertas y sistema
de canales se efectuará
de la misma manera que
para la fundición en
molde de arena.
64. Fundición por Inversión
El proceso se inicia con la preparación de un modelo de cera o
plástico. Estos modelos se fabrican por colada o inyección del
material del modelo dentro de dados maestros, los cuales han sido
hechos con toda exactitud por mecánicos especializados.
Un racimo o árbol se forma ensamblando varios modelos juntos
soldándolos con cera por un sistema de compuertas conectadas a
un vertedero central. La dimensión mayor de un modelo se coloca
normalmente en una posición vertical.
65. Los moldes sólidos se forman colocando el racimo de modelos en
una caja de moldear metálica tipo contenedor, en la cual se vierte un
material de moldeo endurecible o compuesto refractario dentro de la
caja de moldeo. El material recubre completamente el racimo de
modelos con una capa muy delgada. A continuación el racimo de
modelos se sumergen en una lechada de cerámica, repitiéndose el
procedimiento hasta que el espesor requerido del molde se ha
obtenido.
Algunas compañías utilizan como material refractario para este
propósito una cerámica mezcla de fluoruro de circonio y silicio
coloidal.
Un recubrimiento de espesor desde 1/8 a 5/8 in. (3.18 a 15.88 mm)
es adecuado para construir una serie de tanto como 8 inversiones. La
caja de moldeo con su contenido se coloca en una posición invertida
en un horno, donde los modelos de cera se funden y la cera líquida
sale del molde.
66. A continuación se cuela por gravedad el metal fundido, dentro de la
cavidad. Después de enfriarse el molde y el metal, se rompe el
material del molde quedando libre la fundición.
La operación final consiste en separar las piezas del sistema de
canales y compuertas.
67. Fundición en Yeso
Este proceso es similar a la fundición en 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.
68. Productos
Esta fundición se emplea en la
Industria
Aeroespacial,
en
máquinas para aviones, sistemas
de alimentación de combustible,
partes para computadoras y equipo
para procesamiento de datos,
maquinaria para la industria
alimenticia y de bebidas, máquinas
herramientas
y
accesorios,
instrumentos científicos, máquinas
de coser, paletas (de turbina),
aspas, alabes para turbinas de gas,
guías de onda para radar, cámaras
de cine, proyectores, dentaduras e
implantes metálicos especiales
para cirugía ortopédica, etc.
69. 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. Una desventaja 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: 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.
70. 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.
