Guía de Fundición .doc

8/19/2019 Guía de Fundición .doc

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FUNDICIÓN

Es un proceso de producción de piezas metálicas a través del vertido de metalfundido dentro de un molde hueco, por lo general hecho de arena.

La fundición implica tres procesos:- Construcción de un modelo de madera, plástico o metal con la forma delob eto terminado

- !ealización de un molde hueco el cual se hace rodeando el modelo con arena" retirándolo después

- #ertido del metal fundido en el molde, este proceso se conoce como colada.

Cuando el n$mero de piezas fundidas va a ser limitado, el modelo suele ser demadera barnizada, pero cuando el n$mero de piezas es alto entonces se puede hacer de plástico, hierro colado, acero, aluminio u otro metal.

El modelo presenta ciertas diferencias con respecto al original, como por e emplo %ue sus dimensiones son algo ma"ores para compensar las contracciones por enfriamiento.

Los modelos se pueden hacer de una sola pieza pero cuando la forma escomplicada se hace mu" dif&cil su e'tracción " por lo tanto se deben hacer en dos o mas partes.

Los modelos deben tener también cierta conicidad para facilitar su e'tracción as&como también deben contar con salientes " entrantes %ue van a servir como gu&as almomento de montar las distintas partes del modelo " %ue los mismos %ueden alineados.

La arena utilizada para la fundición contiene suficiente arcilla para mantener lacohesión.

La arena de separación sirve solo para %ue las ca as se desprendan sin dificultad,es una arena seca con un contenido de arcilla ba o o nulo.

En la fundición se emplean muchas técnicas " variantes especiales, por e emplocuando se funden piezas de ma%uinaria como engrana es, cu"o borde tiene %ue ser lomas resistente posible, se puede colocar en el molde piezas de hierro o acero alrededor

del borde. Estas piezas son buenas conductoras de calor lo cual hace %ue las partessituadas en sus pro'imidades se endurezcan con rapidez, lo cual le proporciona ma"or resistencia.

(uchas veces las ruedas o engrana es grandes se funden sin ca as, en recipientesde arena situados directamente sobre el suelo.


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ARENAS DE FUNDICION

)na arena de moldeo consiste fundamentalmente en arena silicea, arcilla " agua.

La s&lice es el refractario fundamental de la tierra de moldeo, mientras %ue laarcilla " el agua forman el aglutinante %ue mantiene unidos los granos de s&lice para %ueformen una masa plástica.

Estos granos se caracterizan por su forma, tama*o " granulometr&a.

+o siempre las arenas se pueden emplear en la fundición tal como llegan a losdepósitos, sino %ue deben someterse a algunos procesos de modificación.

Tipos de arenas

ARENAS NATURALES

on a%uellas %ue "a contienen el aglutinante en ellas " se usan conforme seencuentran en la naturaleza con solo la adición de agua.

e encuentran constituidas en la naturaleza por:- ranos de cuarzo bió'ido de silicio, mu" refractario/- 0or arcilla silicato hidratado de aluminio/ %ue le confiere unión, plasticidad

" disgregabilidad al molde- Cantidades más o menos insignificantes de cal, mica, ó'ido de hierro,

magnesio " a veces sustancias orgánicas.

Las arenas naturales tiene la venta a de mantener el contenido de humedad por largo tiempo, lo cual permite traba ar con ma"or facilidad en el retocado " acabadofinal.

CLASIFICACION DE LAS ARENAS NATURALES

De acuerdo al contenido de arcilla:

- 1renas arcillosas o tierras grasas: el contenido de arcilla es superior al 234

- 1renas arcillosas o tierras semi-grasas: el contenido de arcilla va de 34 al234

- 1renas arcillosas o tierras magras: el contenido de arcilla va del 5 al 34

- 1renas siliceas: el contenido de arcilla es inferior al 54. 1%u& la arcilla estáconsiderada como impureza.


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Según las di ensiones de los grano:

- 1rena de granos gruesos: el tama*o de grano está entre 6.5 " 7mm.

- 1rena de grano medio: tama*o de grano entre 6.75 " 6.5mm- 1rena de grano fino: tama*o de grano entre 6.26 " 6.75mm

Según la !or a del grano:

- 1rena de grano esferoidal- 1rena de grano anguloso- 1rena de grano compuesto

ARENAS SINT"TICAS

on a%uellas %ue se combinan con una cantidad de aglutinantes para ser utilizadas en un proceso espec&fico de fundición.

1l preparar este tipo de arenas se persigue controlar las propiedades de la arenatales como las permeabilidades e'igidas, una buena plasticidad, el control de los gases,etc.

on las más utilizadas en el ámbito industrial para controlar los procesosa ustándose a las condiciones de producción en cadena.

Los resultados obtenidos en el acabado de la pieza son superiores al de lasarenas naturales.

Estas arenas se fabrican a partir de &lice limpio, 8irconio, arena de olivita "arcillas controladas tales como bentonitas, 9aolinita o ilita. 0ueden agregarse cereales uotras materias orgánicas de acuerdo a los re%uerimientos.

#E+ 1;1 =C1 :- 0oseen un tama*o de grano mas uniforme- ienen altas propiedades refractarias- ?acilidades de moldeo con menos humedad- !e%uiere menos aglutinante- e presentan e'entas de polvo- Control más sencillo de las propiedades- !e%uieren menos espacio de almacenamiento "a %ue una clase de arena es

suficiente para diferentes clases de procesos de fusión


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0!@0=E


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La superficie del metal puede entonces agrietarse, abombarse o descascararse amenos %ue la arena de moldeo sea relativamente estable en sus dimensionamiento ba oun rápido calentamiento.


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A&LUTINANTES INOR&'NICAS CE%ENTOSAS

Cemento: se emplea de 3 a 264 en mezclas subhidratadas 34 de agua/ con arenasilicea. 1l utilizar este tipo de aglutinante el endurecimiento se obtiene a temperaturaambiente por lo cual no re%uiere el uso de estufas de secado.

ilicatos: su efecto aglutinante es debido a su descomposición " a la formación por laacción del C@7 del aire, el carbonato " s&lice. La disgregabilidad de la mezcla se facilitaa*adiendo azucar o aserr&n de madera apro'imadamente 74/

A&LUTINANTES OR&'NICOS

Cereales: es un aglutinante " sirve para impedir %ue la superficie de los moldes pierdademasiado rápido la humedad, por lo general es utilizado en pe%ue*as cantidades %uevan del 2 al A4 "a %ue a altas temperaturas arde rápidamente, lo cual ocasionar&a ladisminución de resistencia de la arena " su permeabilidad.

Lignina: tiene caracter&sticas similares a la de la melaza, acostumbra a emplearse enunión de aglutinantes arcillosos. e a*ade a la proporción del 7,5 a A4 con poco agua.

1l%uitrán: es un aglomerante %ue contiene elevada resistencia en seco, por lo cual seemplea especialmente para arenas destinadas a moldear machos grandes. Es mu"resistente a la absorción de la humedad " tiene la venta a de ser mu" económico.

!esina: desarrollan su acción aglutinante cuando se someten al calor. !etardan la pérdida de resistencia del molde seco e'puesta a una atmósfera h$meda.Las resinas más utilizadas son las resinas naturales " las sintéticas. Entre las resinasnaturales tenemos la del pino " dentro de las resinas sintéticas tenemos las resinastermoendurecibles %ue a diferencia de las otras no se ablanda con el calentamientoendureciéndose sucesivamente con el enfriamiento.

1ceites: contiene escasa cohesión a las arenas verdes " en general es necesarioemplearlas con otros aglutinantes.


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Diagra a de preparaci,n de arenas de oldeo


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%ODELO

Es el positivo de la pieza representado en un plano de ingenier&a de donde seobtiene toda la información correspondiente para su fabricación. Es una herramientaadicional en las manos del fundidor.

Es un factor de mucha importancia en el proceso de fabricación " transmite suscaracter&sticas al producto final.

$ropiedades de los odelos:

a.- ?acilidad de desmoldeo: los modelos se deben fabricar procurando %ue sus carassean paralelas al plano de separación del molde " sus lados sean gradualmentedecrecientes hacia el interior del molde, es decir ligeramente cónicos para evitar %ue alser e'tra&dos no arrastren material consigo.


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Tipos - Clasi!icaci,n de los %odelos

2.- (odelos e'ternos o modelos propiamente dichos: son a%uellos %ue sirven parareproducir la forma e'terior de la pieza %ue se desea obtener.

7.- (odelos internos o ca as de macho: son los modelos %ue se utilizan para conformar la parte interna de la pieza o de dif&cil reproducción. Consta de pe%ue*as ca as abiertas "desmontables dentro de las cuales se ataca el material de moldeo para la reproducciónde los machos.

Tipos de %odelos

- (odelos ólidos: tienen la misma forma de la fundición " los a ustes entama*o por contracción " ma%uinado. u manufactura es fácil pero lacomplicación surge cuando se utiliza para hacer el molde de arena. e usansolamente en producciones de mu" ba a cantidad.

- (odelos


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(odelos de Heso " Cemento: de estos elementos el más utilizado es el "eso.

(odelos implificados: constituidos por una armazón o es%ueleto %ue sirve alfundidor para construir con el material de moldeo un falso modelo, del cual se hacesucesivamente el molde definitivo.

(odelos 0erdidos: son a%uellos %ue %uedan destruidos en el acto mismo d elacolada por el hecho de ser fabricados con materiales fusibles o combustibles, " no poder ser e'tra&dos antes de la colada. )n e emplo son los hechos de cera.

%OLDE

Es una cavidad previamente elaborada en la cual se vierte el metal fundido " as&al solidificarse produce una forma determinada. El molde también se conoce como elnegativo del modelo generando después de la colada su positivo.

%oldeo

Es la acción de reproducir en negativo la forma de la pieza %ue se %uiere obtener,utilizando para ello las diferentes técnicas " herramientas %ue sean necesarias paratransformar los materiales a utilizar.

Condiciones de un .uen %olde

• er lo suficiente fuerte para sostener el peso del metal•

!esistir la erosión del metal cuando flu"e rápidamente durante la colada.• enerar una m&nima cantidad de gases durante el vaciado del mismo.• er refractario para soportar las temperaturas de vaciado.

Clasi!icaci,n de los %oldes

Los moldes se pueden clasificar seg$n los materiales empleados " su duraciónde la siguiente manera:

(oldes 0erdidos o ransitorios de 1rena:

La ma"or parte de los moldes, una vez fundida la pieza, se rompen, " se preparaen cada operación otro molde. Las arenas %ue se emplean están preparadasapro'imadamente en las mismas condiciones para cada colada.


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aplicación, dependiendo principalmente de la facilidad con %ue se desprenda la arena, por tal motivo este proceso tiene poca aplicación " se emplea en casos mu" contados.

(oldes 0ermanentes:

Los moldes permanentes son todos a%uellos %ue pueden usarse repetidas veces,de manera %ue puedan producirse varios miles de piezas con un solo molde. ongeneralmente fabricados de fundición gris " de acero. Comparándolo con el molde dearena la fundición en molde permanente ofrece me ores tolerancias, acabado superficial" propiedades mecánicas, pero su costo es elevado.

Ca/as de %oldeo

on herramientas básicas de moldeo. e puede definir como los recipientes enlos cuales %ueda apisonada la arena " %ue contiene por lo tanto el molde. Las ca as estáncompuestas por un bastidor de paredes verticales, previstas de bordes para sostener laarena, poseen diferentes formas " tama*o para a ustarse a los modelos %ue se deseanfabricar. Los tipos de ca as %ue ma"or aplicación tiene en la fundición son de formacuadradas o rectangulares.

)na ca a de moldeo está constituida por dos partes principales, la semi-ca asuperior o sobre " la semi-ca a inferior o ba ero.

Clasi!icaci,n de las ca/as de %oldeo

• Ca as con mu*ones• Ca as de hierro perfilado• Ca a con pasadores móviles• Ca as compuestas• Ca as para moldes de blo%ue de arena


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$lanos re0ueridos para la !a.ricaci,n de una pie1a

0ara la fabricación de piezas mediante el proceso de fundición se deben realizar los siguientes planos:

0lano de =ngenier&a:

• Cotas de la 0ieza• ipo de (aterial• Escala• +$mero de 0iezas• 8onas de mecanizado

)na vez realizado el plano de ingenier&a, se procede a la e ecución del modelo.0ara ello se debe hacer el plano de modeler&a, cu"o ob etivo es obtener el modelo o positivo %uien posteriormente reproducirá el molde o negativo. En este plano semodifican ciertos aspectos del plano de ingenier&a con la finalidad de adaptar el modeloal proceso de fundición.

0lano de (odeler&a:

• L&neas de untas• alidas o conicidad• Contracciones• Ca as de machos• (achos o portadas• abre espesor de mecanizado

Con la elaboración del modelo, realizado seg$n los planos de ingenier&a "modeler&a, se hace necesario realizar un plano de fundición, %ue es el paso final paramoldear, utilizando el modelo " fundir posteriormente para obtener la pieza.


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El plano de fundición re%uiere esencialmente del sistema de colada " del sistemade alimentación.

0lano de ?undición:

• Embudo de colada• Debedero ba ante• 0ie de colada• Canal principal• Canal de entrada• rampa de escoria• (azarota• Enfriadores• alida de gases

2ORNOS DE FUNDICIÓN

2ORNO

Es un e%uipo en el %ue se produce " aprovecha el calor necesario para fundir unamateria %ue ha de sufrir una transformación f&sica o %u&mica. ienen formas mu"diversas " pueden estar construidos de metal, materiales cerámicos de propiedadesrefractarias, ladrillo corriente " hormigón. El calor necesario para producir lastransformaciones se obtiene a través de la combustión, o por medio de la energ&aeléctrica.

u ob etivo es el proporcionar al metal el calor necesario para fundirlo hasta el punto de %ue ad%uiera la fluidez necesaria para adoptar la forma del molde.

La fusión de los metales " aleaciones tiene lugar en hornos adecuados a cadaclase de metal "a aleación, al tama*o o cantidad de piezas a modelar " también a laimportancia del taller donde se realiza la fundición.


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Clasi!icaci,n de los di!erentes 3ornos de !undici,n

Los hornos para la fusión de metales pueden clasificarse convenientemente entres grupos, seg$n el grado de contacto %ue tenga lugar entre la carga " combustible, osus productos de combustiónI otra clasificación utilizada es en función de la fuente de

calor as&:a/ Combustible sólido, l&%uido " gas/ b/ Eléctrica arco, inducción/

En función del contacto entre la carga " el combustible, se clasifican en:

2.- Jornos en los %ue la carga está aislada del combustible pero en contacto con los productos de combustión Jorno a as con Crisol/

7.- Jornos en los cuales la carga se encuentra en contacto &ntimo con el combustible "los productos de la combustión Jorno de Cubilote/

A.- Jornos Eléctricos =nducción " 1rco/

2.- 2ornos en los 0ue la carga est4 aislada del co .usti.le pero en contacto con losproductos de la co .usti,n:

2orno a &as con Crisol:

Los crisoles son recipientes de arcilla, mezclados con grafito " otras sustancias,%ue una vez cargados " cerrados se caldean en hornos de crisoles, utilizando comocombustible carbón o más moderadamente gas metano o propano.

on de forma cil&ndrica " con paredes hechas de materiales refractarios. uempotramiento " carcasa son de acero, " logran su calentamiento mediante un sistemade tiro forzado %ue consiste de un arreglo %uemador-ventilador, el cual le da lavelocidad al gas %ue se %uema " facilitando la e'tracción en los productos decombustión.

0osee un sistema de control automático de temperatura el cual utiliza unatermocupla como sensor, " está dotado de un modulador %ue permita a ustarlo a la

temperatura deseada. ambién puede ser operado manualmente " alcanza temperaturasmá'imas de 2766KC.

La fusión en crisoles es uno de los procedimientos más antiguos " sencillos paraelaborar metales " todav&a se emplean por la econom&a.


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7.- 2ornos en los cuales la carga se encuentra en contacto 5nti o con elco .usti.le - los productos de la co .usti,n:

2orno de Cu.ilote:

Los cubilotes son hornos cil&ndricos verticales compuestos de una envoltura dechapa de acero estructural de 5 a 26 mm de espesor, con un revestimiento interior demamposter&a refractaria de unos 756 mm de espesor. El horno descansa sobre tres ocuatro columnas metálicas denominadas pies de sostén. e utiliza en casi todas lasfundiciones de hierro debido a su econom&a, su simplicidad " al gran volumen de metal%ue puede obtenerse.

El fondo de los cubilotes modernos constan de una compuerta %ue se abredespués de las coladas para vaciar toda la escoria acumulada en su interior.

En el frente " a nivel del fondo llevan un agu ero denominado pi%uera de colada, por donde sale el metal fundido, a este agu ero va adosado en canal de clapa conrevestimiento refractario, %ue conduce el metal en estado l&%uido hasta las cucharas ocrisoles para realizar el vaciado.

En la parte posterior del horno ha" otro agu ero para la e'tracción de la escoria,denominado pi%uera de escoria. El volumen de metal fundido %ue puede contener elcubilote es el comprendido entre el plano horizontal %ue pasa por la pi%uera de escoria "

el fondo del cubilote.1 unos 766 mm por encima del plano de la pi%uera, se encuentra el plano de

toberas de entrada de aire, espaciadas unas de otras en la circunferencia del cubiloteapro'imadamente una cada 25 cm.

=nmediatamente por encima del plano de toberas está situada una ca a de viento%ue rodea el cubilote " %ue recibe u distribu"e a las toberas el aire necesario para lacombustión, %ue es suministrado por un ventilador de presión.

?inalmente, en la parte superior del horno s encuentra la plataforma " puerta decarga o tragante, por donde se introducen las cargas alternadas de metal " co%uemezclado con el fundente, %ue generalmente es caliza. Los cubilotes pe%ue*os se cargan


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a mano, pero los grandes están provistos de montacargas verticales o inclinados, condescarga automática de vagonetas.

A.-2ornos El6ctricos:

2orno de Inducci,n (alta !recuencia+:

on del tipo de crisol basculante. e basan en la le" f&sica seg$n la cual loscuerpos metálicos sometidos a la acción de un campo magnético de corriente alterna secalientan tanto más cuanto más intenso es el campo magnético " cuanto más elevada esla frecuencia.

Están constituidos por una espiral cil&ndrica enfriada por circulación interior deagua " encerrada en refractario/ de tubo de cobre de sección rectangular o cuadrada u%lleva una corriente alterna con una frecuencia de orden de 2666 ciclos por segundo,dentro de la cual va instalado un crisol %ue contiene el metal %ue se ha de fundir. La

corriente de alta frecuencia provoca la formación de corrientes parásitas en la carga delmetal, las %ue a su vez producen calentamiento del mismo.


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0or efecto del campo magnético generado por el espiral se induce una corriente ala masa metálica " la energ&a eléctrica absorbida se transforma en calor. El crisolrefractario no impide la acción del campo magnético.

La corriente de lata frecuencia es obtenida con grupos giratorios motor-alternador de alta frecuencia.

La capacidad de estos hornos puede variar desde unos pocos 9ilogramos hasta26 o 27 toneladas con potencias %ue alcanzan los 7666 M " frecuencias de 566 a 66Jz .

#enta/as del 2orno de Inducci,n :

?usión del metal en crisol(u" favorable a la deso'idación " desgasificación del metal(&nima pérdidas de calor por radiación " conducción.

ran rendimiento térmico0osibilidad de aumentar bastante la carga espec&fica del horno. ran rapidez de la fusión.)niformidad de temperatura en toda la amsa.

Des7enta/as del 2orno de Inducci,n:

Corrosión de las paredes, por el movimiento mu" vivo del ba*o.Escorificación peor %ue en los hornos de arco, por la temperatura más ba a de laescoria.#ida relativamente limitada del crisol +ecesidad de cargar un metal "a bastante afinado.

2orno de Arco directo: $rincipios .4sicos del 3orno de arco:

Los hornos de arco de fusión de acero se basan en la transformación de laenerg&a eléctrica en calor aplicado a la carga, lo %ue provoca su elevación detemperatura.

La energ&a eléctrica procede de una red de corriente alterna en alta tensión "llega al horno propiamente dicho, a través de un circuito eléctrico.

En los hornos de corriente alterna se disponen tres electrodos encima de la carga,%ue está puesta a tierra, " el arco salta entre electrodos a través de la carga, es decir,cada electrodo hace alternativamente de cátodo " ánodo.

#enta/as del 2orno de arco directo:


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ran seguridad de traba o.?ácil adaptación al servicio intermitente.E'celente escorificación.0osibilidad de desulfurar a fondo el ba*o.

ran duración del revestimiento.

Des7enta/as del 2orno de arco directo:


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DEFECTOS DEL PROCESO DE FUNDICIÓN


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