Procesos Especiales de Manufactura

Procesos Especiales de ManufacturaINTRODUCCIN A LA OBTENCION DE PIEZAS METLICAS A TRAVES DEL PROCESO DE FUNDICIONProf: Jos Lee

IntroduccinObtencin de piezas

Mecanizado Conformado Soldadura Fundicin

2IntroduccinEl proceso de fundicin o moldeo metlico consiste en fundir un metal e introducirlo, ya sea por gravedad o mediante presin, en una cavidad con la forma del objeto a fabricar de tal manera que al solidificarse el metal obtengamos el objeto deseado.

http://www.youtube.com/watch?v=M95bhPrDwA0&feature=related

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Ventajas del moldeoLa principal ventaja del mtodo de moldeo es que la pieza adquiere directamente su forma definitiva.

Aplicado a productos de consumo como piezas de instalaciones hidrulicas, calefaccin, sanitarios, mobiliario urbano

Es ms econmica para piezas de geometra complejaVentajas del moldeoEn general las piezas obtenidas por fundicin son menos costosas que las forjadas, estampadas o soldadas.

Se pueden fabricar piezas muy pequeas de algunos gramos a piezas muy grandes de ms de 100 Tn.

Piezas obtenidas por fundicinBloques, esttors, pistones, poleas, camisas de cilindro, cajas de cambios, cabezas de motores, carcasas, carros portaherramientas, cojinetes, y bancadas de mquinas Productos domsticos y de edificacin: Elementos sanitarios, griferasPiezas obtenidas por fundicinInstalaciones hidrulicas: Tubos, ruedas, labes en grandes series, bastidores de bombas, algunos engranajes y levas

Farolas, campanas, estatuas, tapas de alcantarillas Joyera, prtesis dentales

Etapas del procesoEtapas del procesoI. DISEO Y FABRICACIN DE ELEMENTOS DEL MOLDEOSe basa en el diseo y fabricacin del modelo

Etapas del procesoDISEO Y FABRICACIN DE ELEMENTOS DEL MOLDEO

Planos de cuerpo de vlvulaEtapas del procesoDISEO Y FABRICACIN DE ELEMENTOS DEL MOLDEO

Las piezas se fabrican partiendo de un modelo o patrn que puede ser permanente de aceros, madera o resinas. o perecedero; de cera perdida, poliestireno, urea.Etapas del procesoDISEO Y FABRICACIN DE ELEMENTOS DEL MOLDEO

Modelo divididoModelo con placa de acoplamiento

Modelo solidoEtapas del procesoII. PREPARACIN DEL MOLDEEl moldeo consiste en conseguir mediante el modelo, una impresin negativa para alojar el metal fundido y conseguir posterior a la solidificacin una pieza que presente las medidas apropiadas, considerando la contraccin del metal y las sobremedidas para mecanizado.Etapas del procesoPREPARACIN DEL MOLDEEl moldeo consiste en conseguir mediante el modelo, una impresin negativa para alojar el metal fundido y conseguir posterior a la solidificacin una pieza que presente las medidas apropiadas, considerando la contraccin del metal y las sobremedidas para mecanizado.Etapas del procesoPREPARACIN DEL MOLDE

Impresin negativa en el molde, con modelos permanentesEtapas del procesoPREPARACIN DEL MOLDECon modelos perecederos el modelo queda dentro del molde y se funde al introducir el metal fundido. En este caso podra hablarse de modelos perdidos tal como ocurre con la cera, urea o el poliestireno expandido.

Etapas del procesoPREPARACIN DEL MOLDE

Caja de moldeoEtapas del procesoPREPARACIN DEL MOLDELos parmetros ms importantes a considerar en los moldes son:

resistencia a la compresin y a la flexin

el grado de finura de la arena de slice que va a proporcionar a la superficie de lapieza un grado de acabado superficial

Etapas del procesoPREPARACIN DEL MOLDELos parmetros ms importantes a considerar en los moldes son:

la permeabilidad que va a permitir una mejor o peor salida de gases.Etapas del procesoIII. CARGA Y FUSIN DEL METALConsiste en la preparacin y calentamiento del metal para llevarlo al estado lquido, tomando en cuenta los siguientes aspectos:Etapas del procesoIII. CARGA Y FUSIN DEL METAL

Secuencia de carga del material en el horno Ajuste de composicin. Desoxidacin Limpieza del material Temperatura de colada desde el hornoEtapas del procesoIV. VACIADO Y SOLIDIFICACINSe debe tener en consideracin especial la temperatura de colada en cada molde, de manera de controlar el llenado adecuado de estos y los tiempos de permanencia en el molde para as permitir las transformaciones metalrgicas que se generaran durante la solidificacin

Etapas del procesoV. ACABADO Y TRATAMIENTOS TERMICOSConsiste en limpiar y dar la forma final a la pieza. El acabado se inicia con el desmoldeo de las piezas, despus del enfriamiento del molde, para realizar ste se puede utilizar mtodos simples como el golpear las cajas moldeadas desprendindose la arena por gravedad, Etapas del procesoV. ACABADO Y TRATAMIENTOS TERMICOS

as como mtodos mecnicos como una mesa vibratoria, martillos neumticos o agua a alta presin para romper los moldes.Etapas del procesoV. ACABADO Y TRATAMIENTOS TERMICOSEl paso siguiente en el acabado es la eliminacin del metal excedente incorporado como canales de colada, rebarbas y mazarotas y la eliminacin de arena incrustada.Etapas del procesoV. ACABADO Y TRATAMIENTOS TERMICOSpara lo cual se utilizarn discos de esmerilar y cortar, sopletes para efectuar el corte, as como unidades de proyeccin de granalla metlica o arena a altas velocidades (Sandblasting).Etapas del procesoV. ACABADO Y TRATAMIENTOS TERMICOSComo fase final del acabado se tiene el mecanizado de estas para lograr las dimensiones precisas de la pieza que son imposibles lograr en el molde.Tipos de moldesMoldes desechables

Moldes PermanentesTipos de moldesMoldes de arenaprocesos adecuado para metales frreos (Acero o fundicin), nquel o titanio, ya que poseen temperaturas de fusin muy altas para fabricarse con moldes permanentes odesechables de yeso.

Tipos de moldesMoldes de arenaTambin para la fusin de aleaciones de cobre (tales como bronces), aluminio y sus aleaciones.

Es inapropiado para grandes series de piezas de metales no frreos o que precisen de cierta precisin dimensional (piezas que no queramos mecanizar o hacerlo mnimamente posteriormente.)Tipos de moldesMoldes de yesoEstos moldes estn realizados con yeso y con aditivos como arena o talco para aumentar su resistencia, reducir agrietamientos y controlar la contraccin y la velocidad de fraguado.

Se utiliza para materiales de bajo punto de fusin como el aluminio, el magnesio o aleaciones de cobre

Tipos de moldesMoldes de yesoLas ventajas de este tipo de moldes es el buen acabado superficial, la precisin dimensional y que pueden realizarse piezas de muy poco espesor.

Tipos de moldesMoldes de yesoDesventajas del mtodo: es que la humedad del molde debe controlarse rigurosamente para que no se produzcan defectos en la pieza por exceso de agua o se agriete por defecto y que debido a la impermeabilidad del yeso los gases son difcilmente expulsables, pudindose crear imperfecciones en la pieza.Tipos de moldesMoldes ceramicosSon similares a los moldes de yeso pero con la ventaja de que al fabricarse con materiales cermicos refractarios pueden utilizarse para el moldeo de materiales frricos. Se utilizan para producir piezas con buena precisin dimensional y acabado superficial. Tipos de moldesMoldes permanentesSe fabrica con metal (u otro material durable) que permite usarlos en repetidas operaciones de fundicin, por lo tanto tiene una ventaja natural para mayores de produccin.

Etapas del proceso

Etapas del procesoMolde con todos los elementos

Metodos de moldeadoMoldeo por gravedadMoldeo por inyeccion

Clasificacin del moldeoLos moldes a su vez pueden dividirse en abiertos o cerrados dependiendo de si su cavidad est descubierta por una de alguna de sus caras por donde se llena sta (molde abierto)

Clasificacin del moldeoLos moldes abiertos son sencillos y econmicos pero dan piezas muy bastas y al solidificarse la parte superior de la pieza adquiere forma cncava debido a la contraccin y falta de realimentacin de metal fundido y se oxidan superficialmente. Se utiliza en piezas muy voluminosas y en productos semielaborados como lingotes que posteriormente se refundirn, laminarn o forjarn (aceros).

Clasificacin del moldeoO por lo contrario no existe ninguna cara descubierta por lo que el metal llega a la cavidad por medio de conductosinternos (molde cerrado).

Clasificacin del moldeoEn los moldes cerrados la masa lquida queda sometida a la presin hidrosttica dada por el molde por lo que las piezas obtenidas son de estructura ms fina y compacta y con mejor aspecto superficial. En estos moldes debemos trazar en todos los casos los bebederos de colada, los conductos de alimentacin y respiraderos.

Mtodos del moldeoMOLDEO EN VERDEEn este tipo de moldeo la arena del molde posee cierta humedad. Es pues el menos costoso ya que no requiere secado. Se utiliza para piezas sencillas de escasa importancia que necesitan poco tratamiento de hasta 2000 kg. Las piezas son precisas y sin rebabas pero debido al enfriamiento rpido pueden endurecerse superficialmente o producirse defectos.

Mtodos del moldeoMOLDEO EN VERDEEn este tipo de moldeo la arena del molde posee cierta humedad. Es pues el menos costoso ya que no requiere secado. Se utiliza para piezas sencillas de escasa importancia que necesitan poco tratamiento de hasta 2000 kg. Las piezas son precisas y sin rebabas pero debido al enfriamiento rpido pueden endurecerse superficialmente o producirse defectos.

Mtodos del moldeoMOLDEO EN AREANA DESECADASuele hacerse a mano (caja de moldeo) con bastidores o fosa para piezas importantes y de formas complicadas. Las paredes del molde son mejores que en verde pero los costes aumentan debido alsecado y las piezas resultan menos precisas. Apto para moldeo de fundicin, acero, aleaciones de cobre y raramente de aluminio.

Mtodos del moldeoMOLDEO EN CONCHA O CASCARAEl moldeo en concha es indicado para grandes series de piezas de tamao pequeo y medio. Consiste en fabricar una cscara de arena aglutinada a partir de un modelo metlico y una caja de volteo y utilizar esta como molde.El inconveniente es el costo del modelo.

Mtodos del moldeoMOLDEO EN CONCHA O CASCARA (Etapas)[1] Calentamiento del modelo. [2] Volteo de la caja vertiendo la arena mezclada con resina sobre el modelo. [3] Parte de la mezcla queda adherida al modelo por la cura de la resina, el resto queda en el fondo tras el nuevo volteo. [4] Se acaba de curar la resina por calentamiento. [5] Se desprende la cscara formada del modelo. [6] Se unen dos mitades de las conchas fabricadas sostenidas por arena o granalla metlica y se procede al vaciado del metal fundido. [7] La pieza final obtenida.Mtodos del moldeoMOLDEO EN CONCHA O CASCARA

Mtodos del moldeoMOLDEO CERA PERDIDA O POR REVESTIMINETOEste mtodo permite conseguir piezas muy complejas con precisin dimensional de 0,075 m, buen acabado superficial y que no necesitan de mecanizado posterior. Se fabrica un modelo con cera de la pieza a obtener y se recubre con material refractario para formar una cscara con su forma. A continuacin se derrite la cera y en la cavidad obtenida se vierte el metal fundido.

Mtodos del moldeoMOLDEO CERA PERDIDA