FUNDICION Y TECNICAS DE MOLDEO

HUGO HERNAN FAGUA VARGASPEDRO ALEXANDER MORENO

UNIVERSIDAD PEDAGOGICA Y TECNOLOGICA DE COLOMBIASECCIONAL DUITAMAINGENIERIA ELECTROMECANICAPROCESOS DE MANUFACTURA IDUITAMA2013FUNDICION Y TECNICAS DE MOLDEO

HUGO HERNAN FAGUA VARGASCOD:201121856PEDRO ALEXANDER MORENOCOD:201120493

PRESENTADO A: ING.CAYETANO FLECHAS COMBARIZA

UNIVERSIDAD PEDAGOGICA Y TECNOLOGICA DE COLOMBIASECCIONAL DUITAMAINGENIERIA ELECTROMECANICAPROCESOS DE MANUFACTURA IDUITAMA20131. FUNDICION

Fundicin, proceso de produccin de piezas metlicas a travs del vertido de un metal o una aleacin fundida sobre un molde hueco, por lo general hecho de arena. La fundicin es un antiguo arte que todava se emplea, aunque ha sido sustituido en cierta medida por otros mtodos como el fundido a presin, la forja, la extrusin, el mecanizado y el laminado

1.1. PROCESO DE FUNDICIN:

MOLDEO DE LAS CAJAS

La fundicin implica tres procesos diferentes: en primer lugar se construye un modelo de madera, plstico o metal con la forma del objeto terminado; ms tarde se realiza un molde hueco rodeando el modelo con arena y retirndolo despus, y a continuacin se vierte metal fundido en el molde (este ltimo proceso se conoce como colada).En los casos en que el nmero de piezas fundidas va a ser limitado, el modelo suele ser de madera barnizada, pero cuando el nmero es elevado, puede ser de plstico, hierro colado, acero, aluminio u otro metal. El modelo presenta dos diferencias importantes con respecto al original: sus dimensiones son algo mayores para compensar la contraccin de la pieza fundida al enfriarse, y los modelos de objetos huecos tienen proyecciones que corresponden a los ncleos (vase ms adelante). Aunque los modelos pueden hacerse de una sola pieza, cuando su forma es complicada resulta ms fcil sacar el objeto fundido del molde si tiene dos o ms partes. Por esa misma razn, los modelos de objetos con lados rectos se suelen fabricar con un ligero rebaje en su espesor. Las distintas partes de un modelo tienen salientes y entrantes coincidentes para alinearlas de forma correcta al montarlas.

La mejor forma de comprender el proceso de fabricacin del molde y fundido de la pieza es por medio de una pieza sencilla, por ejemplo, un tubo con pestaas en un extremo, como el que aparece en la figura 1 de la ilustracin adjunta. El modelo de la pieza se muestra en la figura 2. La mayora de los moldes se preparan empleando dos cajas de madera (sin fondo ni tapa) dotadas de salientes u otros sistemas que hacen que ambas cajas ocupen la misma posicin relativa al unirlas (figura 3). Al hacer el molde, la parte plana de una mitad del modelo se coloca sobre una superficie plana, y la caja inferior se sita encima. Se vierte arena de moldeado en la caja y se apelmaza hasta que se llena toda la caja. A continuacin se da la vuelta a la caja y se pone en su lugar la otra mitad del modelo (el resultado de esta operacin se ve en la figura 4). Se espolvorea sobre la superficie de la caja una arena seca especial denominada arena de separacin; despus se coloca la caja superior, se llena de arena y sta se comprime. A continuacin se separan las dos mitades del molde y se retira el modelo. Se perforan uno o ms agujeros o bocas de vertido a travs de la arena de la caja superior, as como orificios ms pequeos o respiraderos para que salga parte del vapor que se forma cuando se vierte el metal caliente en el molde.

Por ltimo se prepara el ncleo, la parte del molde correspondiente al hueco de la pieza fundida. En el tubo mostrado en la figura 1, el ncleo es un simple cilindro, pero una pieza compleja puede exigir uno o ms ncleos de forma elaborada. Los ncleos se fabrican aparte en cajas de ncleos que sirven como modelo. Despus de darles forma se cuecen en un horno hasta que son lo bastante resistentes para ser manejados. El ncleo se coloca dentro de la caja inferior del molde (figura 5) y se vuelve a montar la caja superior. El molde ya est listo para el vertido.Despus de fundirlo en un horno, el metal se vierte a mano desde un crisol cuando las piezas son pequeas o, en la mayora de los casos, desde un cucharn o cubo de gran tamao transportado por una gra o una vagoneta, hasta que el molde est totalmente lleno. Cuando la pieza se haya enfriado, se saca del molde de la caja. Los salientes de metal formados en las bocas y respiraderos tienen que serrarse o eliminarse de alguna otra forma.La arena empleada para la fundicin contiene suficiente arcilla para mantener la cohesin si se humedece antes de usarla. La arena de separacin sirve tan slo para que las cajas se desprendan sin dificultad; es una arena seca con un contenido de arcilla bajo o nulo. Se utiliza arena para los moldes porque permite que escape una cierta cantidad de vapor y gas cuando se vierte el metal. Para los metales con puntos de fusin bajos, como el latn, es posible emplear materiales de moldeado slidos, como escayola o yeso. Estos moldes, igual que los metlicos, tienen superficies ms lisas que los moldes de arena, por lo que las piezas fundidas tienen un acabado ms fino y detallado. Sin embargo, no se pueden utilizar para fundir hierro. En la fundicin se emplean muchas variantes y tcnicas especiales. En un proceso de fabricacin, muchas veces resulta muy til confeccionar dos o ms piezas con un solo molde. Es posible realizar modelos de objetos compuestos de varias piezas con partes superpuestas, para poder retirar el modelo del molde pieza por pieza sin afectar a la arena. Cuando se funden piezas de maquinaria como engranajes, cuyo borde tiene que ser lo ms resistente posible, en ocasiones se colocan en el molde piezas de hierro o acero alrededor del borde. Estas piezas conducen muy bien el calor, con lo que la parte de la pieza situada en sus proximidades se endurece con rapidez, lo que proporciona mayor resistencia al metal. A veces, las ruedas o engranajes grandes se funden sin cajas, en recipientes de arena situados directamente sobre el suelo de la fundicin. En esos casos, la forma de la rueda se talla directamente en la arena, y se colocan ncleos en el molde para formar el cubo o eje central y los radios.

1.2. MTODOS MODERNOS DE FUNDICIN:

La fundicin o colada centrfuga es un mtodo para fundir objetos de forma circular, y consiste en hacer girar rpidamente un molde circular durante el fundido. No hace falta ncleo, porque la rotacin del molde mantiene el metal apretado contra l debido a la fuerza centrfuga. Esta tcnica es til para fabricar tubos metlicos.

En la fundicin inversa, una adaptacin del proceso de cera perdida para la fabricacin de piezas fundidas ornamentales, el modelo se construye en cera, a menudo con una mquina de fundido a presin, y se recubre con una pasta de material refractario que se deja secar. Esta capa refractaria, con el modelo de cera dentro, se recubre de arena y despus se cuece todo el molde. La cera se derrite y se vierte fuera del molde, con lo que ste queda listo para recibir el metal. Las piezas fabricadas con este proceso tienen una gran precisin y reproducen bien detalles finos.En el proceso de fundicin continua se vierte acero fundido a un ritmo constante sobre la parte superior de un molde de seccin transversal uniforme refrigerado por agua, y se extrae acero slido de la parte inferior del molde de forma continua.

1.3. SIDERURGIA:

1.3.1. Definicin: Siderurgia, tecnologa relacionada con la produccin del hierro y sus aleaciones, en especial las que contienen un pequeo porcentaje de carbono, que constituyen los diferentes tipos de acero y las fundiciones. A veces, las diferencias entre las distintas clases de hierro y acero resultan confusas por la nomenclatura empleada. En general, el acero es una aleacin de hierro y carbono a la que suelen aadirse otros elementos. Algunas aleaciones denominadas hierros contienen ms carbono que algunos aceros comerciales. El hierro de crisol abierto y el hierro forjado contienen un porcentaje de carbono de slo unas centsimas. Los distintos tipos de acero contienen entre el 0,04 y el 2,25% de carbono. El hierro colado o fundicin contiene entre un 2,25 y un 5% de carbono. Hay una forma especial de hierro maleable, prcticamente sin aplicaciones (slo se emplea para construir ncleos de hierro en las bobinas elctricas), que no contiene casi carbono. Para fabricar aleaciones de hierro y acero se emplea un tipo especial de aleaciones de hierro denominadas ferroaleaciones, que contienen entre un 20 y un 80% del elemento de aleacin, que puede ser manganeso, silicio o cromo.

1.3.2. PROCESO DE CRISOL ABIERTO:

Cualquier proceso de produccin de acero a partir de arrabio consiste en quemar el exceso de carbono y otras impurezas presentes en el hierro. Una dificultad para la fabricacin del acero es su elevado punto de fusin, 1.400 C, que impide utilizar combustibles y hornos convencionales. Para superar la dificultad se desarroll el horno de crisol abierto, que funciona a altas temperaturas gracias al precalentado regenerativo del combustible gaseoso y el aire empleados para la combustin. En el precalentado regenerativo los gases que escapan del horno se hacen pasar por una serie de cmaras llenas de ladrillos, a los que ceden la mayor parte de su calor. A continuacin se invierte el flujo a travs del horno, y el combustible y el aire pasan a travs de las cmaras y son calentados por los ladrillos. Con este mtodo, los hornos de crisol abierto alcanzan temperaturas de hasta 1.650 C.El horno propiamente dicho suele ser un crisol de ladrillo plano y rectangular de unos 6 10 m, con un techo de unos 2,5 m de altura. Una serie de puertas da a una planta de trabajo situada delante del crisol. Todo el crisol y la planta de trabajo estn situados a una altura determinada por encima del suelo, y el espacio situado bajo el crisol lo ocupan las cmaras de regeneracin de calor del horno. Un horno del tamao indicado produce unas 100 toneladas de acero cada 11 horas.

El horno se carga con una mezcla de arrabio (fundido o fro), chatarra de acero y mineral de hierro, que proporciona oxgeno adicional. Se aade caliza como fundente y fluorita para hacer que la escoria sea ms fluida. Las proporciones de la carga varan mucho, pero una carga tpica podra consistir en 60.000 kg de chatarra de acero, 11.000 kg de arrabio fro, 45.000 kg de arrabio fundido, 12.000 kg de caliza, 1.000 kg de mineral de hierro y 200 kg de fluorita. Una vez cargado el horno, se enciende, y las llamas oscilan de un lado a otro del crisol a medida que el operario invierte su direccin para regenerar el calor.Desde el punto de vista qumico, la accin del horno de crisol abierto consiste en reducir por oxidacin el contenido de carbono de la carga y eliminar impurezas como silicio, fsforo, manganeso y azufre, que se combinan con la caliza y forman la escoria. Estas reacciones tienen lugar mientras el metal del horno se encuentra a la temperatura de fusin, y el horno se mantiene entre 1.550 y 1.650 C durante varias horas hasta que el metal fundido tenga el contenido de carbono deseado. Un operario experto puede juzgar el contenido de carbono del metal a partir de su aspecto, pero por lo general se prueba la fundicin extrayendo una pequea cantidad de metal del horno, enfrindola y sometindola a examen fsico o anlisis qumico. Cuando el contenido en carbono de la fundicin alcanza el nivel deseado, se sangra el horno a travs de un orificio situado en la parte trasera. El acero fundido fluye por un canal corto hasta una gran cuchara situada a ras de suelo, por debajo del horno. Desde la cuchara se vierte el acero en moldes de hierro colado para formar lingotes, que suelen tener una seccin cuadrada de unos 50 cm de lado, y una longitud de 1,5 m. Estos lingotes la materia prima para todas las formas de fabricacin del acero pesan algo menos de 3 toneladas. Recientemente se han puesto en prctica mtodos para procesar el acero de forma continua sin tener que pasar por el proceso de fabricacin de lingotes.

1.3.3. FUNDICIN EN ALTO HORNO:

Para transformar mineral de hierro en arrabio til hay que eliminar sus impurezas. Esto se logra en un alto horno forzando el paso de aire extremadamente caliente a travs de una mezcla de mineral, coque y caliza, la llamada carga. Unas vagonetas vuelcan la carga en unas tolvas situadas en la parte superior del horno. Una vez en el horno, la carga es sometida a chorros de aire de hasta 870 C (el horno debe estar forrado con una capa de ladrillo refractario para resistir esas temperaturas). El metal fundido se acumula en la parte inferior. Los residuos (la escoria) flotan por encima del arrabio fundido. Ambas sustancias se extraen peridicamente para ser procesadas.

1.3.4. LAMINADO EN CALIENTE Y COLADA CONTINUA

La colada continua (derecha, flechas rojas) es un mtodo de trabajar el acero que transforma el metal fundido en tochos, lingotes o planchas. El metal al rojo blanco se vierte en moldes abiertos y va pasando a travs de rodillos refrigerados por agua. Una serie de rodillos de guiado va dando la forma deseada al acero. Sin embargo, el laminado en caliente (izquierda, flechas azules) sigue siendo el principal mtodo de trabajar el acero. El proceso comienza a partir de planchas de acero que se recalientan en un foso de termodifusin. El acero pasa por una serie de rodillos o trenes (de desbaste, de laminado y de acabado) que lo van aplastando progresivamente. Por ltimo, el acero se arrolla en bobinas y se transporta a otros lugares para su procesado.

EQUIPO DE SEGURIDAD PARA FUNDICION

Estos elementos son los ms bsicos para la proteccin del fundidor que se deben llevar puestos al momento de hacer la prctica a la fundicin segn las normas de seguridad que postule la empresa.

BIBLIOGRAFIA

1. Tecnologa de la Fabricacin Tratamiento Trmico, Proceso y Maquinas herramienta. R.L Timings. Editorial Alfaomega.

2. Nuevo Manual del Taller Mecanico , Rupert Le Grand , Editorial Labor, S.A.

3. Fundiciones, Jose Apraiz , Editorial limusa.

4. Procesos de Manufactura de H.S Bawa editorial Mc Graw Hill.

5. Procesos para Ingeniera de Manufactura de Leo Alting, Editorial Alfa omega.

6. Fundamentos de Manufactura Moderna de Mikell P. Groover. Editorial Mc Graw Hill tercera edicin.

7. www.procesosdefundicin.com

8. www.tecnicasdemoldeoenlafasecontemporanea.com

9. www.unal.com/tecnologiasdemanufacturayfundicion