1 FUNDICIÓN

Se denomina fundición y también esmelter al proceso de fabricación de piezas, comúnmente metálicas pero también

de plástico, consistente en fundir un material e introducirlo en una cavidad, llamada molde, donde se solidifica.

El proceso más tradicional es la fundición en arena, por ser ésta un material refractario muy abundante en la

naturaleza y que, mezclada con arcilla, adquiere cohesión y moldeabilidad sin perder la permeabilidad que posibilita

evacuar los gases del molde al tiempo que se vierte el metal fundido.

La fundición en arena consiste en colar un metal fundido, típicamente aleaciones de hierro, acero, bronce, latón y

otros, en un molde de arena, dejarlo solidificar y posteriormente romper el molde para extraer la pieza fundida.

Para la fundición con metales como el hierro o el plomo, que son significativamente más pesados que el molde de

arena, la caja de moldeo es a menudo cubierta con una chapa gruesa para prevenir un problema conocido como

"flotación del molde", que ocurre cuando la presión del metal empuja la arena por encima de la cavidad del molde,

causando que el proceso no se lleve a cabo de forma satisfactoria.

CLASIFICACIÓN DE LAS FUNDICIONES. Por ser muchos y muy diferentes los factores que hay que tener en

cuenta para la calificación y selección de las fundiciones, es difícil establecer una clasificación simple y clara de las

mismas. La más antigua y conocida de las clasificaciones establece cuatro grupos: fundición blanca, gris, atruchada y

maleable. A estos cuatro grupos se añade en la actualidad otro grupo, el de las funciones especiales, en el que se

pueden incluir las fundiciones aleadas que contienen elementos especiales, las fundiciones nodulares, aciculares,

inoculadas, etc...

Clasificación de las funciones por su micro estructura: Las fundiciones que se obtienen en los altos hornos y en

los cubilotes se pueden clasificar de acuerdo con la microestructura en tres grandes grupos:

Fundiciones en las que todo el carbono se encuentra combinado, formando cementita y que al romperse presentan

fractura de fundición blanca.

Fundiciones en las que todo el carbono ser encuentra en estado libe, formando grafito. Son fundiciones ferríticas.

Fundiciones en las que parte del carbono se encuentra combinado formando cementita y parte libre en forma de

grafito. A este grupo que es el más importante de todos pertenece la mayoría de las fundiciones que se fabrican y

utilizan normalmente, como son las fundiciones grises, atruchadas, perlíticas, etc... Es interesante señalar que en la

práctica es muy difícil encontrar fundiciones en las que todo el carbono aparezca en forma de grafito. Con un criterio

amplio, también se podrían incluir en este segundo grupo, auque no encajan exactamente en él, las fundiciones

maleables, cuya matriz es de ferrita y en las que el grafito se presenta en forma de nódulos. La fundición maleable se

obtiene en dos etapas: primero se fabrica la fundición blancas y hierro nodular.

PRINCIPALES CONSTITUYENTES MICROSCOPICOS DE LAS FUNDICIONES. Los más importantes son

la ferrita, la cementita, la perlita (formada por ferrita y cementita), el grafito y la steadita. También aparecen en

ocasiones, la sorbita, la troostita, la bainita y la martencita. También se pueden señalar las inclusiones no metálicas de

sulfuro de manganeso, y como menos importante los silicatos complejos de hierro y manganeso. El grafito es una

forma elemental del carbono. Es blando, untuoso, de color gris oscuro, con peso específico = 2,25, que es

aproximadamente 1/3 del que tiene el acero. Se presenta en estado libre en algunas clases de fundiciones, ejerciendo

una influencia muy importante en sus propiedades y características. Estas dependen fundamentalmente de la forma

del grafito, de su tamaño, cantidad y de la forma en que se encuentre distribuido. En las fundiciones grises, que son

las de mayor aplicación industrial, se presentan en forma de láminas u hojuelas. En las fundiciones maleables se

presentan en forma de nódulos, y en otras especiales en forma esferoidal. En el caso defundiciones grises, la

presencia de grafito en cantidad importante, baja la dureza, la resistencia y el módulo de elasticidad, en comparación

2 con los valores que corresponderían a las mismas microestructuras sin grafito, es decir, a la matriz que se puede

considerar como un acero. El grafito, además reduce casi a cero su ductilidad, su tenacidad y su plasticidad.

En cambio, el grafito mejora su resistencia al desgaste y a la corrosión. Disminuye el peligro de los agarrotamientos

por roces de mecanismos y piezas de máquinas y motores, ya que en cierto modo actúa como un lubricante. También

mejoran la maquinabilidad y reduce las contricciones durante la solidificación. Cuando se presenta en forma de

nódulos o esferoidal, la reducción de la resistencia y de la tenacidad es menor. Por ello estas fundiciones tienen

mayores resistencia y alargamiento que las fundiciones grises ordinarias. La steadita es un compuesto de naturaleza

eutéctica, duro y frágil de bajo punto de fusión ( 960 º c) que aparece en las fundiciones de alto contenido en fósforo (

en general se presentan cuando el P> 0.15%). La steadita tiene un 10 % de fósforo y su peso especifico es próximo al

del hierro. Las principales características de la ferrita se señalan al estudiar el acero. Cuando se presenta en las

fundiciones suele tener en disolución cantidades muy importantes de silicio que elevan su dureza y resistencia. Perlita

. Aquí conviene señalar que, debido a la presencia de silicio, el contenido de carbono de la perlita de las fundiciones

es menor al de los aceros. Al variar en las fundiciones el silicio de 0.5 a 3 %, varia el % de carbono de la perlita de

0.8 a 0.5 %. Ledeburita. Es el constituyente eutéctico que se forma en el enfriamiento de las fundiciones a 1145º C

aproximadamente, en el momento en el que termina la solidificación. Está formada por 52% de cementita y 48% de

austenita saturada. La ledeburita no existe a temperatura ambiente en las fundiciones ordinarias, debido a que en el

enfriamiento se transforma en cementita y perlita. Sin embargo, en las fundiciones se puede conocer las zonas donde

existió la ledeburita, por el aspecto eutéctico con que quedan esas agrupaciones de perlita y cementita. Colaborado

por: Peter E. para arquitectura y construccion en ARQHYS

PROPIEDADES DE LAS FUNDICIONES. El empleo de la fundición para la fabricación de piezas para usos muy

diversos, ofrece, entre otras las siguientes ventajas:

Las piezas de fundición son, en general más baratas que las de acero, y su fabricación es también más sencilla por

emplearse instalaciones menos costosas y realizarse la fusión a temperaturas relativamente poco elevadas, siendo

menores que las correspondientes a los aceros.

Las fundiciones son, en general, mucho más fáciles de mecanizar que los aceros.

Se pueden fabricar con relativa facilidad piezas de grandes dimensiones y también piezas pequeñas y complicadas,

que se pueden obtener con gran precisión de formas y medidas, siendo además en ellas mucho menos frecuentes la

aparición de zonas porosas que en las piezas fabricadas con acero fundido.

Para numerosos elementos d motores, maquinaria, etc., son suficientes las características mecánicas que poseen las

fundiciones. Su resistencia a la compresión es muy elevada (50 a 100 Kg./mm²) y su resistencia a la tracción (12 a 90

Kg./mm²) es también aceptable para muchas aplicaciones. Tienen buena resistencia al desgaste y absorben muy bien

(mejor que el acero) las vibraciones de máquinas, motores, etc., a que a veces están sometidas.

Su fabricación exige menos precauciones que la del acero.

Como la temperatura de fusión de las fundiciones es bastante baja, se pueden sobrepasar con bastante facilidad, por lo

que en general suele ser bastante fácil conseguir que las fundiciones de estado líquido tengan gran fluidez, y con ello

se facilita la fabricación de piezas de poco espesor. En la solidificación presentan mucha menos contracción que los

aceros y además su fabricación no exige como en la de los aceros, el empleo de refractarios relativamente especiales.

En el caso particular de la fundición nodular, posee excelentes características y en muchos casos llegan a ser una gran

competencia para el acero. Colaborado por: Peter E. paraarquitectura y construccion en ARQHYS.

3 SEGURIDAD PARA TRABAJADORES EN FUNDICIONES

En las fundiciones existen muchos peligros: El ambiente caliente y el potencial de quemaduras o incendios alrededor

de los hornos y los crisoles. De los metales fundidos se desprenden gases. Los materiales utilizados en los moldes de

arena pueden crear sílice cristalina. Los dispositivos de corte, los chorros de arena y el esmerilado crean polvo. Las

bandas transportadoras, las trituradoras y prensas de troquelado presentan peligros de atrapar o aplastar partes del

cuerpo. Estas actividades combinadas producen un ambiente ruidoso. Los trabajadores necesitan buenas prácticas de

trabajo, ventilación adecuada y equipos de protección personal (PPE, por sus siglas en inglés) para estar seguros.

Los PPE le protegen contra el ambiente de la fundición. Use zapatos de cuero, guantes y anteojos con resguardos

laterales. Un sombrero con ala le protege contra salpicaduras. Use protección para los oídos en ambientes ruidosos.

Cuando trabaje directamente con metales fundidos, en el calor o cerca de las llamas, use un casco de seguridad,

delantal, chamarra o capa, chaparreras y polainas de cuero, de tela de fibra de vidrio con recubrimiento de aluminio,

de telas sintéticas o de lana tratada. Considere una careta de tela de alambre, dependiendo de las tareas que haga.

Ya que los hornos, crisoles y metales en las fundiciones se encuentran a tan altas temperaturas, tenga cuidado al

trabajar. No trabaje con equipos o procesos que no conoce. Esté consciente de dónde tiene las manos cuando trabaja

con bandas transportadoras y maquinaria automatizada. Todos los equipos que use deberán funcionar debidamente.

Inspeccione los equipos de la fundición con frecuencia para detectar grietas o indicios de desgaste.

Nunca meta agua al horno o a los crisoles. Cualquier residuo de agua puede ocasionar una explosión peligrosa. Vierta

y funda el metal en áreas que tengan una superficie no combustible, tal como metal o arena. Cualquier metal fundido

que se derrame puede desplazarse a grandes distancias, por lo que hay que mantener las áreas de trabajo libres de

obstáculos. Se debe tener a la mano un extinguidor Clase D, junto con una pala y arena limpia y seca para combatir

incendios.

De los metales fundidos se desprenden gases que pueden ser peligrosos si se respiran. Cuando sea posible, use

metales limpios para alimentar los hornos. El fundir chatarra puede generar gases provenientes de pinturas,

lubricantes, recubrimientos o aditivos de plomo, níquel o cromo que son peligrosos si se respiran. Use buena

ventilación por medio de campanas de extracción y use equipos de respiración aprobados médicamente para usted,

que le queden bien y en los que usted haya recibido capacitación para utilizar.

La arena de los moldes frecuentemente contiene sílice. Quedar expuesto a sílice cristalina, puede causar silicosis, una

enfermedad de los pulmones, o cáncer del pulmón. Use buena ventilación y medidas de control del polvo, tales como

materiales de fijación para controlar la sílice cristalina. Empacar los moldes, sacudirlos o limpiar las piezas fundidas

también puede ser una fuente de sílice cristalina, por lo tanto se deben usar equipos de respiración y trabajar en un

área con buena ventilación. Los procesos cerrados y/o automatizados pueden reducir aún más su exposición a

sustancias peligrosas en el aire.

HORNO DE FUNDICIÓN

Un horno de fundición es una maquina usada para crear metales a partir de su forma mineral. Un horno de fundición

rudimentario tambien puede usarse para crear hierro ybronce, pero un horno de fundición es necesario para

crear aluminio o acero. Aunque el horno de fundición lleve mas recursos y tiempo para construir que su contraparte

primitiva, y no puede construirse en el exterior, procesa los recursos de forma mas eficiente, siendo necesarios menos

ingredientes para crear la misma cantidad de metal.

Un horno de fundición solo se puede construir dentro de un edificio. No se puede construir en vehículos. Mientras

que el horno de fundición rudimentario debe construirse en el exterior.

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HORNOS USADOS PARA LA FUNDICIÓN.

Los hornos que se usan para fundir metales y sus aleaciones varían mucho en capacidad y tamaño, varían desde los

pequeños hornos de crisol que contienen unos cuantos kilogramos de metal a hornos de hogar abierto hasta 200

toneladas de capacidad. El tipo de horno usado para un proceso de fundición queda determinado por los siguientes

factores:

La necesidad de fundir la aleación tan rápidamente como sea posible y elevarla a temperatura de vaciado

requerida.

La necesidad de mantener tanto la pureza de la carga, como precisión de su composición.

La producción requerida del horno.

El costo de operación del horno.

Los tipos de hornos que se usan en un proceso de fundición son:

Horno de crisol (móvil, estacionario y basculante).

Horno eléctrico.

Horno por inducción.

Horno de arco eléctrico.

Horno basculante.

Horno de cubilote.

Hornos de crisol.

En estos hornos se funde el metal, sin entrar en contacto directo con los gases de combustión y por esta razón se

llaman algunas veces hornos calentados indirectamente. Hay 3 tipos de hornos de crisol que se usan en los talleres de

fundición:

Horno de crisol móvil: el crisol se coloca en el horno que usa aceite gas o carbón pulverizado para fundir la carga

metálica, cuando el metal se funde, el crisol se levanta del horno y se usa como cuchara de colada.

Horno de crisol estacionario: en este caso el crisol permanece fijo y el metal fundido se saca del recipiente mediante

una cuchara para posteriormente llevarlo a los moldes.

Horno de crisol basculante: el dispositivo entero se puede inclinar para vaciar la carga, se usan para metales no

ferrosos como el bronce, el latón y las aleaciones de zinc y de aluminio.

5 Hornos eléctricos.

Producen temperaturas muy elevadas y son los más indicados para la desulfuración y desfosforacion de la fundición y

para la obtención de aceros especiales, porque en ellos el metal se allá libre de todo cuerpo extraño.

Pueden usarse para el afinamiento de la fundición cargándolos de trozos de hierro o viruta y haciendo luego la

adicción de los elementos necesarios.

Hornos por inducción.

Usa corriente alterna a través de una bobina que genera un campo magnético en el metal, esto causa un rápido

calentamiento y la fusión del metal de alta calidad y pureza. Estos hornos se usan para casi cualquier aleación cuyos

requerimientos sean importantes.

Horno de arco eléctrico.

La carga se funde por el calor generado por 3 electrodos gigantes, el consumo de potencia es alto y pueden diseñarse

para altas capacidades de fusión y se usa principalmente para la fundición de acero, una vez que el material esta

fundido el horno se inclina para verter el acero fundido dentro de una olla.

Horno basculante.

Son hornos móviles apoyados sobre un sistema de sustentación, usualmente se les utiliza cuando es necesaria una

producción relativamente grande de una aleación determinada. Luego el metal es transferido a los moldes en una

cuchara, con la excepción de casos especiales en que es vaciado directamente, la desventaja de este horno es que el

punto de descarga acompaña el movimiento basculante.

Horno de cubilote.

Consiste en un tubo de mas de 4 metros de longitud y pueden tener desde 0.8 a1.4 metros de diámetro, se carga por la

parte superior con chatarra de hierro, coque y piedra caliza y se utilizan para hacer fundición de hierros colados.

El mayor problema de estos hornos es que sus equipos para el control de emisiones contaminantes son más costosos

que el propio horno y por ello no se controlan las emisiones de polvo y por lo tanto no se autoriza su operación.

Horno rotativo.

Se compone de una envuelta cilíndrica de acero, revestido con material refractario y puede girar lentamente alrededor

de su eje principal este horno es usado para la fundición de cobre, bronce, latón y aluminio.

Hornos de aire.

Esta integrado por un crisol de arcilla y grafito los que son extremadamente frágiles, estos crisoles se colocan dentro

de un confinamiento que puede contener algún combustible solidó como carbón o los productos de la combustión.

6 Laminado.

Es un proceso de deformación en el cual el espesor del material de trabajo se reduce mediante fuerzas de compresión

ejercidas por rodillos opuestos. Los rodillos giran para jalar el material de trabajo y simultáneamente apretarlo entre

ellos.

La mayoría de los laminados se realiza en caliente debido a la gran cantidad de deformación requerida, los metales

laminados en caliente están generalmente libres de esfuerzos residuales y sus propiedades son isotropitas.

Laminación en caliente.

Consiste en recalentar el planchon (materia prima) en los hornos a una temperatura de 1200 ºC, para posteriormente

pasar por la etapa de reducción, que consiste en una serie de desbaste y un proceso de acabado donde la lamina

alcanza el espesor deseado; posteriormente pasa por una mesa de enfriamiento y enrollado, seguidamente la lamina

rolada en caliente esta lista para salir al mercado, pasar al templado o continuar en procesos posteriores. Todo este

proceso es completamente automatizado.

Laminación en frió.

Consiste en reducir el espesor de la lamina mediante molinos de laminación en frió, dándole al mismo tiempo las

propiedades de resistencia, dureza, y modifican la micro estructura del acero. El proceso cuenta con funciones

automáticas que incluyen la regulación de la velocidad además de un control de espesores.

La lamina puede pasar a un proceso de lavado electrolítico, que consiste en eliminar cualquier remanente de aceite

soluble en la lamina, o bien directamente a los hornos de recocido.

El proceso de templado le da a la lámina las propiedades metalúrgicas de dureza, resistencia y control de rugosidad

superficial, por último, en el proceso de tensión nivelado se inspeccionan y mejoran las características de forma y

planeza que se crean en el proceso de laminación, teniendo como resultado un producto extraplano y sin defecto.