PRÁCTICA DE FUNDICIÓN EN ARENA

Nathalia Acevedo Rojas - 2120240

Jose Luis Rueda Navarro - 2123686

Procesos Industriales

Grupo L2

Universidad Industrial de Santander

Bucarmanga/Santander

Agosto 26 del 2015

Fundición en Arena

Casi todas las aleaciones de fundición pueden fundirse con arena, es uno de los pocos procesos que

pueden usarse para metales con temperaturas de fusión elevadas, tales como aceros, níqueles y

titanios. Su versatilidad permite la fundición de piezas cuyo tamaño varía de pequeño a muy grande.

La fundición con arena no sólo trata de la operación de fundido en sí, sino también de la fabricación

del modelo y del molde. El modelo debe ser del tamaño real de la pieza que se desea obtener, el

material que se usó en este caso fue en poliestireno expandido, el cual se vaporiza cuando el metal

fundido se vierte en el molde; además de la figura que se desea, el modelo también consta de un

canal donde cae en primera instancia el metal fundido y los bebederos que son conductos que

dirigen el metal hacia el interior del molde, realizados del mismo material inicial,

poliestireno expandido.

El diseño escogido fue la silueta de un gato, una vez impresa la

imagen, se colocó sobre una lámina de poliestireno expando de

diez milímetros de espesor y haciendo uso de un punzón se

gravó la imagen en dicho material; luego de esto se procedió a

cortar cuidadosamente utilizando una cuchilla filosa, en frio,

obteniendo así el modelo deseado. De la misma manera se cortó

un bebedero y un canal, y se procedió a unir las tres piezas mediante gotas

de silicona líquida.

Las arenas de fundición son sílice, o sílice mezclado con otros minerales.

La arena de fundición debe tener ciertas características importantes como

lo son, la buena capacidad para soportar temperaturas altas sin que se

funda o sufra algún otro tipo de degradación; y el tamaño del grano, ya que

los granos pequeños dan una mejor superficie al terminado dela pieza fundida, mientras que los de

tamaño grande son más permeables para permitir el escape de los gases durante el vertido.

Para formar la cavidad del molde el método consiste en compactar la arena

alrededor del modelo en un contenedor llamado caja de moldeo. Esta última

consta de dos cajas, superior e inferior, unidas por clavijas e identificadas

mediante un número en cada caja, a un costado en el mismo lugar. Así mismo,

las dos cajas están separadas mediante una lámina del mismo material,

removible, que hace las veces de base para ambas cajas. En este caso, el material

de la caja de moldeo es madera.

La arena utilizada fue de dos tipos, por un lado una arena fina y poco húmeda,

conocida como arena de contacto, la cual permite un mejor acabado superficial

de la cavidad y por consiguiente será la que entre en contacto con el modelo; y

por otra parte, se tiene una arena más gruesa y un poco más húmeda, llamada

arena de relleno, la cual se emplea para dar cuerpo al molde.

El proceso de compactación se llevó a cabo de la siguiente manera:

1. En conjunto, la caja de moldeo se colocó sobre la mesa al revés, es decir, la caja inferior se

llevó a la parte superior, mientras que la caja superior quedó en el fondo, así pues, el

número de identificación quede al revés.

2. Se colocó en la base de la caja inferior el modelo hecho en poliestireno expandido.

3. La arena fina, o arena de contacto, se cernió sobre el modelo hasta que lo cubrió levemente.

Con las manos se hizo un poco de presión para compactar levemente y que no queden

espacios libres en algunos detalles del modelo.

4. Sin cernir y en gran cantidad se llenó la caja con la arena más gruesa, tanto hasta que se vea

una montaña sobresalir.

5. Una vez así, haciendo uso del apisonador por el extremo triangular y sin usar demasiada

fuerza, se empieza a comprimir la arena de relleno, operación que dura aproximadamente

tres minutos, o hasta que se note fija la primera capa de arena de relleno.

6. Nuevamente se realiza el paso 4, y se procede a pisonear de la misma manera usando el

extremo triangular y añadiendo más fuerza al proceso, obteniendo así la segunda capa fija

de arena de relleno.

7. Por última vez se agrega arena de relleno sin cernir, en gran cantidad, y utilizando el

apisonador por el extremo romo, se procede a aplanar con fuerza.

8. Debido a que la caja queda con exceso de arena comprimida sobresaliente, se hace uso de

una barra metálica o de madera para ir nivelando la superficie de la caja inferior.

9. Teniendo la superficie uniforme, se procede a dar vuelta a la caja de moldeo, quedando así

el número de identificación derecho. Se retira la caja superior y la lámina de madera que las

separa de la caja inferior, pudiendo observar el modelo compactado en la arena fina.

10. Haciendo uso de la espátula, se empieza a perfeccionar la superficie y el contorno del

modelo. Se limpia con la brocha los residuos.

11. Se aplica el polvo separador hasta que se ve una delgada película sobre el modelo y sus

alrededores, con el fin de evitar que se adhiera la arena de la caja superior en el paso

siguiente.

12. Dejando a un lado la tabla de madera separadora, se monta la caja superior sobre la inferior,

haciendo coincidir los números de identificación.

13. Se coloca un tubo de PVC sobre el canal del modelo, el cual debe tener una altura mayor

que la de la caja superior, para formar el vertedero.

14. Se cierne una capa de arena de contacto, aproximadamente la misma cantidad usada en la

caja inferior, y se repiten los pasos 5, 6, 7 y 8.

15. Se procede a abrir agujeros en la arena ya comprimida de la caja superior que no deben

llegar hasta el fondo ya que podrían dañar el modelo de poliestireno expandido, dicho

agujeros son llamados respiraderos, lo cuales tienen como función permitir el flujo hacia el

exterior del aíre y gases que se acumulan durante el proceso de fundición en el interior del

molde. Permiten que se realice un buen proceso de llenado de la cavidad.

16. Se procede a retirar el tubo de PVC y a separar la caja superior. Una vez retirada, se

procede a pulir el vertedero y a generar, mediante la espátula, un embudo que facilite el

ingreso del metal fundido.

17. Se limpian los posibles residuos de arena con la brocha y se vuelve a montar la caja

superior sobre la inferior, procurando que los números de identificación coincidan.

18. Se traslada la caja de moldeo a sitio destinado para verter el material fundido.

19. La caja de moldeo debe colocarse sobre una tabla, de modo genere un poco de elevación

para poder retirar cada perno de las bisagras que mantienen cerradas las cajas superior e

inferior. La forma se conserva debido a que la arena está bien compactada.

20. Colocar dos pesos alrededor del embudo de la caja superior y verter el material fundido de

manera ágil y rápida, hasta que el vertedero no permita la introducción de más material.

Resultado obtenido

No se pudo lograr la realización de la figura en este caso, lo único que quedó luego de verter el

metal fundido fue el vertedero, el canal y la cola del gato.

Posibles causas de error

Después de la cola pudo haber arena suelta, le empieza a

entrar escoria, y se taponó, debido a que la sección

transversal es muy delgada y susceptible a que suceda.

Además no existió la presión suficientemente alta para que el material sobrepasara el

obstáculo.

La temperatura de colada era muy baja, y en el momento de ir a colar, el material no tenía la

viscosidad necesaria para fluir; esto se pudo dar ya que fue el último molde al que se le

suministró el material fundido.

La ubicación del bebedero, en la cola, no fue acertada. Pudo haberse colocado dos

bebederos en ubicaciones estratégicas que facilitaran el flujo del material por todo el

modelo.