Práctica 2 Fundición
Contenido
- Consideraciones teóricas
- Materiales
- Proceso de fundición de arena verde llevado a cabo en el laboratorio.
Consideraciones teóricas
La fundición es el proceso de fabricación de piezas que consiste en fundir metal o plástico e introducirlo en un molde.
El proceso de fundición se puede llevar a cabo de distintas maneras es decir existen diferentes procesos de fundición, el proceso que se llevó a cabo en el laboratorio es el Proceso de fundición en arena verde que será explicado más adelante.
A continuación se enlistas los procesos de fundición:
- Fundición en molde de arena
- Fundición en molde de cascara
- Fundición por inversión
- Fundición en molde permanente
- Fundición en dado
- Fundición en molde de yeso
- Fundición centrifuga
- Fundición centrifuga real
El proceso de fundición utilizado en la práctica de laboratorio es el proceso de Fundición en molde de arena verde, por lo que el presente texto se centrara dicho proceso.
Fundición en molde de arena
La fundición en molde de arena se lleva acabo introduciendo un modelo dentro de una caja de arena , al remover el modelo este deja un hueco el cual será llenado con metal fundido que al solidificar se procede a destruir la caja de arena para extraer la pieza.
Clasificación de las arenas de moldeo
Clasificación según su utilidad.
- Arena verde
- Arena seca
- Arena de corazones
Arena verde
Es utilizada en moldes que no requieren secarse antes del vaciado, este tipo de moldes se hacen de una mezcla de arena, arcilla y agua. Se les llama verdes porque tienen humedad al momento del vaciado.
Comúnmente son utilizadas para piezas pequeñas y medianas, el proceso se da en forma manual o mecánica.
Arena seca
Utilizada en moldes que requieren secarse antes del vaciado, esta permite evitar los inconvenientes de la arena verde.
Arena de corazones
El elemento básico de un corazón de arena aglomerada es el sílice que después de hornearse adquiere cierta cohesión en verde y una resistencia superficial, lo que permite:
- Vaciar piezas más pesadas.
- Evitar el templado de piezas de fundición con poco contenido en silicio.
- Mejor acabado superficial.
Clasificación según su constitución
- Naturales
- Sintéticas
- Arenas con cemento
- Arenas con silicato de sodio
Naturales
Extraídas de canteras o minas, son generalmente silico-arcillas e inadecuadas para moldeo y se clasifican según su tamaño de grano, el contenido y la naturaleza del aglomerante. Se utilizan para la regeneración de las arenas en servicio.
Sintéticas
Se obtienen mezclando arcilla y arena sílica, por tanto puede seleccionarse la sílice y la granulométria de la sílice y la cantidad de arcilla.
Arenas con cemento
Mezclando cemento y sílice (para 10% de cemento en peso, e igual contenido de agua) se obtiene una resistencia en verde suficiente y desmoldeado posible.
Arenas con silicato de sodio
Arenas con silicato de sodio
Proviene de la fusión del carbonato de sodio con la sílice hacia 800⁰ C, se forma una gelatina que proporciona una resistencia suficiente para la manipulación y colada.
Clasificación según su forma de utilización en la caja de moldeo.
- Arena de contacto
- Arena de relleno
- Arena única
Arena de contacto
Es una mezcla tratada de arena verde y nueva o sintética.
Arena de relleno
Arena regenerada en la misma fundición.
Arena única
Toda la arena es tratada y este método permite la rapidez de moldeo.
Composición de las arenas de molde
La arena con silicato de sodio tiene casi 4% de silicato de sodio
Aditivos y su función
Materiales de adición orgánicos.
Mediante materiales orgánicos se evita la oxidación, debido a que las materias orgánicas en la arena absorben el oxígeno.
Ejemplos:
Carbón pulverizado hasta 5%
Brea de 2% a 5%
Materiales de adición minerales
Limitan los inconvenientes de la dilatación del sílice durante la colada.
Ejemplos:
Harina de silicio
Óxido de hierro
Aglomerante
El aglomerante une entre sí a los granos de sílice y es posible mediante un aceite secante que endurece por oxidación.
Aglutinante
El aglutinante mantiene unida a la arena de manera compacta.
Ejemplos:
Arcilla natural
Dextrina
Almidón
Harinas de cereales
Propiedades de las arenas de moldeo
- Resistencia
- Permeabilidad
- Dureza
- Cohesión
- Contenido de humedad
Resistencia
La resistencia es la capacidad del molde para mantener su forma y soportar la erosión causada por el flujo del metal líquido, depende del tamaño de grano, las cualidades del aglutinante y otros factores.
Permeabilidad
Es la capacidad del molde de permitir que los gases que se desprenden en el momento del vaciado pasen a través de los poros de la arena.
Gases desplazados:
Aire desplazado por el metal
Gases contenidos en el metal
Vapor de agua
La permeabilidad depende del contenido de agua, el contenido de arcilla, el índice de fuerza de la sílice y la densidad después de compactarse.
Dureza
La dureza es la capacidad de la arena en la superficie de la cavidad del molde para resistir el agrietamiento y encorvamiento en contacto con el metal fundido.
Cohesión
La cohesión es la capacidad de conservar la forma antes y después del vaciado, esta propiedad puede medirse por su resistencia al aplastamiento bajo un esfuerzo de compresión. Los factores que influyen son el tiempo de trabajo en el equipo para preparación de la arena y el porcentaje de humedad.
Contenido de humedad
El contenido de humedad en la arena debe ser óptimo y este es diferente para una determinada arena y se requiere también una buena repartición del agua.
El contenido óptimo de humedad de una arena es la cantidad de agua susceptible de evaporarse completamente a la temperatura de 105⁰ C.
Moldeo a mano
Moldeo en verde
Se le denomina Moldeo en verde cuando el metal se vacía en un molde de arena húmeda y puede efectuarse en:
-Banco, para piezas chicas y en forma natural.
-Piso, para piezas medianas.
-Fosa, para piezas de gran peso.
Para este tipo de molde se debe utilizar arena fina, con un índice de fineza de 60% a 70% para fundiciones.
Herramientas para el modelo a mano.
Cajas de moldeo
Las cajas de moldeo son utilizadas tanto para moldeo manual como moldeo mecánico este tipo de cajas están reguladas por la norma francesa NF A73-501 que establece las condiciones dimensionales que deben cumplir las cajas de moldeo comunes. Estas cajas suelen ser de hierro fundido o de plancha de metal.
Corazones
Los corazones son utilizados para simplificar o hacer posible el moldeado de piezas.
Paletas rascadoras
Son utilizadas para la formación de los conductos de entrada.
Barra para bebedero
Se utiliza una barra para la formación de bebedero, para pequeñas piezas de aluminio debe tener un diámetro aproximado de 1” o 25 mm.
Cuchara
Cuchara
La cuchara se emplea para sacar la escoria del metal fundido en el crisol.
Crisol
El crisol nos contenderá el metal y este crisol será metido al horno para fundir el metal.
El tipo de crisol más utilizado es el de arcilla refractaria mezclada con plombasina, otro tipo es el crisol carborundo que presenta ventajas en aleaciones no ferrosas.
Tenazas para el crisol
Tenazas para el crisol
Nos sirven para manipular el crisol.
Pistola pulverizado
Pistola pulverizado
La pistola pulverizadora la empleamos para aplicar al molde una capa refractaria.
Material
- 4 kg de aluminio.
- Crisol.
- Tenazas para el crisol.
- Equipo de seguridad para manipular el crisol: 2 caretas, 2 petos y 2 pares de guantes.
- Horno.
- Caja de moldeo.
- Alúmina
- Cuchara.
- Barra para el bebedero.
- Paletas rascadoras.
- Apisonadores
- Alambre puntiagudo para hacer los respiraderos
- Arena
- Palas
- Cernidor
- Modelo
Proceso de fundición de arena verde llevado a cabo en el laboratorio.
En el proceso de fundición con molde de arena es necesario primero tratar la arena a utilizar si la arena ya ha sido utiliza anteriormente, es decir se utiliza arena reciclada, primero se debe deshacer los pedazos de arena mediante el paleo.
Cuando ya no tengamos grumos en la arena humedecemos la arena rociando agua encima y revolviendo con la pala.
Procedemos con el moldeado colocamos el modelo en el piso dentro de una de las mitades de la caja de molde y se rellena con arena cernida con el fin de tener el mejor acabado superficial posible.
Cernimos la arena hasta que la arena no se pueda deshacer.
Tiramos esa arena y llenamos nuevamente el cernidor para repetir el procedimiento hasta que le arena cubra completamente el modelo.
Ahora colocamos arena directamente en la caja sin cernir.
Esta es la arena de relleno
Antes de continuar identifiquemos las herramientas que se utilizaran a continuación.
Con el apisonador se compacta la arena, la primera capa se apisona sin hacer mucha presión.
El apisonado se hace primero presionando de forma paralela hasta cubrir toda el área de la caja de arena después se gira el apisonador noventa grados respecto a la dirección inicial, de esta forma se crean espacios que dejaran salir los gases. El siguiente video muestra cómo se hace el apisonado.
A continuación se pone otra capa de arena sin cernir y se vuelve a apisonar como se describió anteriormente pero ahora se hace más presión y se repite el procedimiento hasta que la caja este completamente llena de arena compactada.
Ahora volteamos la mitad de la caja de moldeo y espolvoreamos con alúmina para evitar que la arena que se pondrá a continuación se adhiera para poder sacar el modelo. Si nuestro modelo consta de dos partes ahora es el momento de ensamblar, colocamos la otra parte de la caja encima y vertimos nuevamente arena cernida hasta cubrir por completo el modelo , después colocamos arena sin cernir y apisonamos, volvemos a colocar arena sin cernir y apisonamos, repetimos esto hasta que el la caja este llena de arena compacta.
Separamos la mitad de la caja y sacamos el modelo con mucho cuidado de no modificar el hueco o molde. Creamos el bebedero enterrando el tubo desde la parte interior de la mitad de la caja hasta la parte exterior de la caja, creamos los canales que distribuirán el metal fundido desde el bebedero a los moldes y por ultimo creamos los respiraderos que son unos orificios que parten de los modelos a la parte exterior de la caja. Ahora volvemos a unir la caja.
Vamos al horno y lo encendemos con el crisol adentro que contiene el metal a fundir.
Al aluminio funde a 658 ⁰C y el tiempo de fundición depende de las condiciones ambientales nosotros esperamos alrededor de 40 minutos.
Sacamos el aluminio fundido para deshacernos de la escoria
En los siguientes videos se muestra como se traslada el crisol para sacar la escoria y como se saca la escoria con la cuchara.
Cuando se ha removido la escoria y pasamos a verter el metal fundido a los moldes, en esto se tiene que cuidar que sea un vaciado continuo y constante para evitar que algunas partes se enfríen más rápido que otras y quede incompleta la pieza.
En el siguiente video se muestra el vaciado.
Se espera un poco a que solidifique el metal y se procede a desmontar la caja quintando los seguros y levantando la caja completa, queda un bloque de metal que será destruido con la para para descubrir la pieza solidificada, esta pieza se limpia y posteriormente pasara a mecanizado.
Hasta este punto llega la práctica se llevó a cabo el proceso de fundición en molde de arena verde de forma manual como se lleva a cabo de manera tradicional en algunos lugares, en las industrias grandes se utilizan maquinas pero el objetivo de la práctica es conocer los principios básicos del proceso de conformado por Fundición.
Bibliografía
Mikell Groover, Fundamentos de Manufactura Moderna: Materiales, procesos y sistemas, Editorial Prntice-Hall Hispanoamericana S.A., 1997, Impreso en México.
Muy buen trabajo
ResponderEliminarMuy buen aporte.
ResponderEliminarMuy bien explicado
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