Fundicin en molde

permanente

Fundicin en molde permanente

Generalidades

Se usan moldes metlicos que se reutilizan muchas veces.

Los metales que usualmente se funden en moldes permanentes son el estao, plomo, zinc, aluminio, cobre y aleaciones ferrosas cuando se usan moldes refractarios.

Se pueden utilizar corazones metlicos (reutilizables) o de arena (desechables). En este caso se denomina al proceso fundicin en molde semi-permanente.

Durante el proceso, las caras interiores de los moldes se recubren con lubricantes o barros refractarios con el fin de controlar la temperatura de la superficie del molde y facilitar el retiro de la pieza.

Se obtiene buen acabado superficial y control dimensional estrecho y buenas propiedades mecnicas debido a que el enfriamiento rpido produce una estructura de grano fino.

No se pueden realizar formas tan complejas como las posibles con molde desechable debido a la necesidad de abrir el molde.

El costo inicial del molde se justifica en series de produccin grandes con el menor costo por pieza.

Molde permanente, colada por gravedad

Diseo del molde

La fundicin solidificada debe poderse retirar fcilmente de la cavidad de la matriz. Para ello se requiere que las superficies de la cavidad tengan ngulos de salida en la direccin de apertura del molde. Tambin se recurre a diseos de molde de partes mltiples.

Los moldes generalmente se construyen en acero o fundicin. La cavidad y el sistema de vaciado se conforman utilizando maquinados de precisin, a fin de obtener buen ajuste y acabado superficial.

Los moldes suelen refrigerarse por medio de conductos a travs de los cuales circula un refrigerante o mediante aletas disipadoras.

Se utilizan en muchos casos pernos expulsores para retirar la fundicin solidificada

Las caras del molde deben tener respiraderos que dejen escapar el aire y gases desplazados por el metal fundido entrante

El material del molde debe resistir el choque trmico y la abrasin que se produce durante la colada.

Dependiendo del material del molde y material de la fundicin, un molde bien mantenido puede durar decenas de miles o cientos de miles de ciclos sin tener un desgaste apreciable.

Fundicin en molde permanente a baja presin

Fundicin en matrices a alta presin

Caractersticas:

Un mbolo fuerza el material dentro de la cavidad del molde

Presiones moderadas a elevadas

Buena precisin dimensional y definicin de detalles superficiales (formas intrincadas y paredes delgadas)

Piezas de hasta 25 kg

Velocidad de produccin elevada

Aplicaciones tpicas: componentes de motores, electrodomsticos, herramientas de mano, juguetes.

Dos procesos bsicos: Cmara caliente

Cmara fra

Proceso de cmara caliente

Proceso de cmara caliente

Caractersticas:

El metal se funde en un recipiente adherido a la mquina

Sistema de inyeccin sumergido en el metal fundido

Proceso limitado a metales de bajo punto de fusin. Incluyen al zinc, aleaciones Al-Zn, estao, plomo y a veces magnesio

Velocidades de produccin comparativamente altas (hasta 500 ciclos por hora)

Presiones de inyeccin de 7 a 35 MPa

Proceso de cmara fra

Proceso de cmara fra

Proceso de cmara fra

Caractersticas:

El metal se funde en un recipiente externo separado de la mquina

Sistema de inyeccin entra en contacto brevemente con el metal fundido

Se pueden procesar aleaciones con temperaturas de fusin ms altas. Los materiales de trabajo tpicos incluyen al magnesio, aluminio y latn. Tambin se pueden fundir cobre y acero, este ltimo usando matrices de aleacin TZM (molibdeno endurecible por precipitacin)

Velocidades de produccin de hasta 150 ciclos por hora)

Presiones de inyeccin de 20 a 150 MPa

Las matrices se lubrican en cada colada. Los mismos se componen de grafito o MoS2 en base aceitosa, dispersados en agua.

Mquina de inyeccin de cmara fra

Mquina de fundicin a presin con cmara fra

Vista detallada

Tipos de matrices

Molde de fundicin a alta presin tpico

Molde de cavidades mltiples

Anlisis de la fundicin a presin

Fuerza de cierre (Fc)

Fc = p . Sc

donde:

p = Presin de inyeccin

Sc = rea de la cavidad del molde (incluyendo sistema de alimentacin)

proyectada sobre el plano de cierre

Fuerza de inyeccin (Fi)

F inyeccin = /4 . Dc2 . p

donde:

p = Presin de inyeccin

Dc = Dimetro del mbolo

Anlisis de la fundicin a presin

Variables importantes:

Temperatura del metal fundido

Temperatura del molde

Presin de inyeccin

Velocidad del mbolo

Porcentaje de llenado de la cmara

Contenido disuelto de gas