Unidad Temática N° 18: FUNDICION

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL – FACULTAD REGIONAL RECONQUISTA

INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA – CÁTEDRA: TECNOLOGÍA MECÁNICA 1

Unidad Temática N° 18: FUNDICION

Se denomina fundición, al procedimiento por el cual se obtiene una pieza metálica vertiendo el metal en estado líquido, en una cavidad o hueco que representa la forma exterior de la pieza que se desea obtener. En la actualidad este método de obtención de piezas metálicas se ha reducido a trabajos en serie y para piezas complejas, de difícil obtención por otros métodos, y utilizando preferentemente moldes metálicos. Estos últimos ofrecen con respecto al común de arena o tierra, las siguientes ventajas:

a. Moldeado económico: al ser utilizado el molde para obtener un gran número de piezas, con lo cual es menor el costo de amortización a aplicar a cada una de ellas.

b. Precisión de formas y dimensiones: su naturaleza metálica y obtención por mecanizado mecánico, permite una mayor calidad de terminación y precisión de las dimensiones de la pieza a obtener. En cierta manera, las desventajas que presentan son:

� Mayor costo de fabricación. � Dificultad para la eliminación de gases. � Enfriamiento brusco del metal liquido al ponerse en contacto con el molde, que

puede dar lugar a una dureza superficial no deseada.

Los moldes de arena o tierra presentan como desventaja, que se necesita una gran superficie cubierta (cancha) para construir los mismos. Además en este procedimiento de obtención de piezas se necesita disponer de un horno de fundición y/o crisol, y realizar una serie de etapas previas que aumentan el costo de fabricación. En general la obtención de una pieza por fundición, requiere las siguientes etapas:

� Construcción del modelo � Construcción del molde � Colada del material liquido � Desmolde y extracción de la pieza � Limpieza y desbarbado de la pieza

Construcción del modelo: cuando el molde se va a construir en arena o tierra de fundición, se debe previamente construir el modelo que normalmente debe representar la forma de la pieza a construir. Su construcción se realiza de madera maciza, dura y que no varié sus dimensiones con las condiciones ambientales, o bien también por la yuxtaposición de láminas de madera. Ello requiere mano de obra de cierta especialización, que en la actualidad prácticamente no existen, es decir debe ser un carpintero de cierta experiencia en este tipo de trabajos, ya que en la construcción del modelo se debe tener en cuenta el efecto de contracción al enfriarse la pieza: el sobre espesor en las partes de la pieza que sufrirá un mecanizado mecánico posterior y el grado de conicidad para permitir la salida del modelo y no afectar el molde. El modelo una vez terminado se le aplica normalmente una o dos manos de barniz, y el correspondiente pintado de acuerdo a loas normas. Si la pieza a construir es hueca, se debe construir también la “caja de noyó”, que permite construir el “noyo”, que representara el hueco en el molde. El molde, en este caso debe llevar una saliente, denominada “portada”, que permitirá la construcción en el molde del apoyo del “noyo”. Sea por ejemplo la construcción de una “T” de derivación:



Construcción del molde: el molde puede ser: a) Perdido; cuando se lo utiliza una sola vez y b) Duraderos; cuando ocurre lo contrario. Normalmente son metálicos y se los denomina “coquillas”.

a. Moldes perdidos: se construyen en arena o tierra de moldeo: requiere mano de obra especializada, y como mencionamos anteriormente, una gran superficie cubierta, denominada comúnmente “planchada o cancha”. Ello es necesario porque se debe construir un molde por pieza.

Si bien técnicamente cuando el porcentaje de arcilla es menor del 5%, el material con el que construye el molde, se denomina arena de modelo o de fundición y cuando es mayor tierra de moldeo o fundición, en la práctica normalmente se habla de tierra de fundición. Una arena o tierra de fundición debe reunir las siguientes propiedades, que se determina por ensayos de laboratorio:

� Plasticidad: que permite reproducir la forma de la pieza: tomar cierta consistencia por presión y conservar la forma obtenida sin agrietarse.

� Resistencia: que permite su manipuleo y coloca el material fundido sin que se modifique la forma del molde.

� Refractoriedad: que evite el enfriamiento brusco del material colado. � Permeabilidad: que permita la salida de gases para evitar, lo que se denomina

“sopladuras”.



En la practica, se utiliza por razones económicas un 20 a 25% de tierra nueva, obtenido por trituración, molido y clasificación de rocas cuarzosas, y 80 a 75% de la tierra usada, previamente tamizada y pasada por un electroimán, para eliminar, restos metálicos. La construcción del molde, puede ser realizado en forma manual y en forma mecánica. Moldeado manual: el molde se construye disponiendo la tierra de fundición, en cajas metálicas o eventualmente de madera, de forma rectangular o redonda, de cierta altura. Las cajas presentan exteriormente manijas para su manipuleo y unas salientes con agujeros denominados orejas, que permite la unión de dos o más cajas entre si pasando por los mismos pernos de unión.

Cuando se unen tres o más cajas, la inferior se denomina fondo, las intermedias fajas y el superior sobre. Para el moldeado manual se construye primero, lo que se domina “falsa faja”, denominada de esta manera porque su misión es simplemente la de soporte del modelo. Es decir se coloca tierra de fundición en la caja, sin apisonar, y se coloca el modelo, de tal manera que salga la mitad del mismo, de la caja. Sobre esta falsa caja se apoya una segunda caja o más si fuera necesario de acuerdo a la altura del modelo, y se va agregando tierra de moldeo en pequeñas cantidades, apisonando la misma.



Cuando se llega a la parte superior de la misma, se retira el excedente con la regla de fundición y se pincha la tierra con la agujas de fundición. En el sobre se debe disponer además tarugos de madera, para formar los agujeros de colada. Se separan las cajas con cuidad: se retira el modelo y se efectúan los retoques necesarios con la espátula de fundición, y se la da una mano de solución de grafito. Cuando la tierra esta seca, se vuelve a colocar las cajas una arriba de otro sujetándolas convenientemente con los pernos de unión, quedando listo el molde para efectuar la colada. Si la pieza a construir presenta huecos, se deberá colocar previamente a la unión de las cajas el correspondiente noyo. Si la forma de la pieza es complicada, y que puede dificultar el retiro del molde, el moldeadp se realiza con partes postizas denominadas táseles. Por ejemplo, si tenemos que construir una roldana, la acanaladura debemos formarla con un tasel.



En la práctica puede presentar la necesidad de construir una pieza que por su forma y dimensiones, como así también el número de piezas a construir, exigirá un modelo de costo elevado, el moldeado se realiza, con un calibre. Este consiste, en términos generales en un soporte hueco, en cuyo interior se coloca un eje giratorio, sobre el cual se adosa lateralmente una placa ranurada, que puede girar y desplazarse verticalmente sobre dicho eje. Sobre dicha placa se sujeta las plantillas que representa el perfil de la pieza que se desea construir. Consideremos por ejemplo el caso de tener que fundir una campana. El molde se construye de la siguiente manera:

1. Se fija a la placa ranurada del calibre la plantilla que representa el perfil de la parte

exterior de la campana, para moldear el falso modelo utilizando tierra arcillosa con un grado de humedad suficiente. El perfil se gira sobre el eje, las veces necesarias para obtener el falso modelo. Se retira el eje y se rellena el hueco dejado por el mismo y se deja secar el falso modelo. Cuando ello ocurre, se coloca una caja de fundición y se procede a su llenado con la tierra de fundición en pequeñas cantidades y apisonado, previendo a demás los agujeros de colada con la colocación de tarugos. Concluida esta operación se retira la caja. Se rompe el falso modelo, y se procede como en el caso anterior pero ahora trabajando con la plantilla que representa la parte interior de la pieza. Formado el mismo y seco se coloca con cuidado la caja de fundición, quedando listo el modelo para efectuar la colada. Si la forma de la pieza es complicada y para no deteriorar los bordes del modelo, se utiliza una placa metálica denominada peine. Para el moldeado de una gran número de piezas y si las mismas son de pocas dimensiones se utiliza las denominadas placas modelos, que por lo general son metálicas.



Moldeado mecánico: presenta las siguientes ventajas con respecto al manual: uniformiza el grado de compacidad de la tierra de fundición, disminuye el tiempo de preparación del modelo: regulariza todas las operaciones de construcción del modelo. Tiene como desventaja el costo de las máquinas a utilizar, por lo cual su utilización se justifica cuando se deben construir un gran número de piezas.

b. Moldes duraderos: denominados también coquillas, presentan las siguientes ventajas con respecto a los perdidos: Moldeado económico: al poder ser utilizado para obtener un gran número de piezas es menor el costo de amortización. Precisión de formas: su naturaleza metálica permite una mayor calidad de terminacio , que otorga mayor precisión de forma y dimensiones de la pieza.



Como desventajas, debemos mencionar: a) mayor costo de fabricación; b) dificultad para la eliminación de gases durante la colada, al no ser el molde poroso; c) enfriamiento brusco del material fundido que puede provocar un endurecimiento superficial. En algunos cosos, y cuando la forma de la pieza es complicada, se puede utilizar un molde mixto, es decir, parte metálico y parte de tierra de fundición.

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