Capítulo I. Metales y aleaciones conformados por
Capítulo I. Metales y aleaciones conformados por fundición.
fundición.
Procedimientos de conformación de los metales.Procedimientos de conformación de los metales.
Los procedimientos empleados en la actualidad para la conformación de los metales y aleaciones, pueden Los procedimientos empleados en la actualidad para la conformación de los metales y aleaciones, pueden clasificarse en cuatro grupos principales:
clasificarse en cuatro grupos principales: a) Conformación por moldeo.
a) Conformación por moldeo.
b) Conformación por deformación y corte. b) Conformación por deformación y corte. c) Conformación por soldadura.
c) Conformación por soldadura.
d) Conformación por arranque del material. d) Conformación por arranque del material. La
Laconformación por moldeoconformación por moldeo se realiza fundiendo el metal o aleación y vertiendolo en moldes que reproducen la se realiza fundiendo el metal o aleación y vertiendolo en moldes que reproducen la
forma de la pieza. forma de la pieza. La
Laconformación por deformación y corteconformación por deformación y corte se realiza golpeando o sometiendo a presión et los metales y aleaciones, se realiza golpeando o sometiendo a presión et los metales y aleaciones,
en caliente o en frío. en caliente o en frío. La
Laconformación por soldaduraconformación por soldadura, es un procedimiento muchas veces complementarios de los anteriores para unir, es un procedimiento muchas veces complementarios de los anteriores para unir
partes de piezas elaboradas o semi elaboradas. partes de piezas elaboradas o semi elaboradas. La
Laconformación por arranque del material conformación por arranque del material , en forma de viruta, o en forma de diminutas partículas o por erosión se, en forma de viruta, o en forma de diminutas partículas o por erosión se
aplica generalmente hacen y elaborados obtenidos por moldeo, de formación o corte. aplica generalmente hacen y elaborados obtenidos por moldeo, de formación o corte.
Fundición. Fundición.
e denomina fundición al con!unto de operaciones necesarias para dar forma a los metales por fusión y e denomina fundición al con!unto de operaciones necesarias para dar forma a los metales por fusión y solidificación posterior en moldes apropiados.
solidificación posterior en moldes apropiados.
Operaciones fundamentales de la
Operaciones fundamentales de la fundición.fundición.
"ara la conformación de los metales y aleaciones por fundición, es necesario realizar tres clases de operaciones "ara la conformación de los metales y aleaciones por fundición, es necesario realizar tres clases de operaciones fundamentales:
fundamentales:
#) $peraciones de fusión #) $peraciones de fusión
%) $peraciones de moldeo y desmoldeo. %) $peraciones de moldeo y desmoldeo. &) $peraciones de acabado.
&) $peraciones de acabado.
Procedimientos de fundición. Procedimientos de fundición.
'n la fundición por colada por gravedad se llenan los moldes por el propio peso del metal fundido. 'n general se 'n la fundición por colada por gravedad se llenan los moldes por el propio peso del metal fundido. 'n general se emplean moldes de arena, pero modernamente se han desarrollado t(cnicas utilizando materiales de moldeo emplean moldes de arena, pero modernamente se han desarrollado t(cnicas utilizando materiales de moldeo derivados, o no, de la arena.
derivados, o no, de la arena. a
ambi(n se realiza la fundición mbi(n se realiza la fundición en colada, por gravedad en en colada, por gravedad en moldes met*licos permanentes, denominadosmoldes met*licos permanentes, denominados coquillas.
coquillas.
'n la fundición a presión se
'n la fundición a presión se llenan los moldes impulsando el caldo llenan los moldes impulsando el caldo por una fuerza e+terior.por una fuerza e+terior.
Metales y aleaciones c
Metales y aleaciones conformadoonformados por fundicións por fundición
Las características deseables en los metales y
-a!a temperatura de fusión para economizar combustible) -a!a temperatura de fusión para economizar combustible) -a!o un calor latente de fusión para ahorrar combustible) el -a!o un calor latente de fusión para ahorrar combustible) el
-a!a tensión superficial para que la reproducción del molde sea perfecta) -a!a tensión superficial para que la reproducción del molde sea perfecta)
-a!o coeficiente de dilatación en estado líquido, e intervalo de temperatura de solidificación lo m*s reducido -a!o coeficiente de dilatación en estado líquido, e intervalo de temperatura de solidificación lo m*s reducido posible para que la contracción del metal sea peque/o)
posible para que la contracción del metal sea peque/o)
-a!o coeficiente de dilatación en estado sólido para reducir el peligro de grietas por enfriamiento -a!o coeficiente de dilatación en estado sólido para reducir el peligro de grietas por enfriamiento 0lta colabilidad aptitud para llenado del molde).
0lta colabilidad aptitud para llenado del molde).
0lta densidad, para que el propio peso del metal contrarreste la falta de fluidez y la tensión superficial en el 0lta densidad, para que el propio peso del metal contrarreste la falta de fluidez y la tensión superficial en el llenado y perfecta reproducción del molde.
llenado y perfecta reproducción del molde.
Aleaciones de hierro para moldeo. Aleaciones de hierro para moldeo.
1ay dos clases fundamentales de aleaciones de 1ierro: los aceros que son b*sicamente aleaciones de 1ierro 1ay dos clases fundamentales de aleaciones de 1ierro: los aceros que son b*sicamente aleaciones de 1ierro carbono con un m*+imo de #,23 por ciento de carbono, y las fundiciones con un contenido superior de carbono. carbono con un m*+imo de #,23 por ciento de carbono, y las fundiciones con un contenido superior de carbono. Las fundiciones son las aleaciones 1ierro carbono m*s adecuadas para su conformación por moldeo. in Las fundiciones son las aleaciones 1ierro carbono m*s adecuadas para su conformación por moldeo. in
embargo, el perfeccionamiento y desarrollo alcanzado en estos 4ltimos a/os por los hornos el(ctricos, en los que embargo, el perfeccionamiento y desarrollo alcanzado en estos 4ltimos a/os por los hornos el(ctricos, en los que se alcanza con relativa facilidad las m*s altas temperaturas necesarias para la fusión de los aceros ha
se alcanza con relativa facilidad las m*s altas temperaturas necesarias para la fusión de los aceros ha incrementado la fabricación de piezas con estos materiales por moldeo.
incrementado la fabricación de piezas con estos materiales por moldeo.
Fundiciones. Fundiciones.
Las fundiciones de 1ierro, son aleaciones de 1ierro y carbonos con un contenido de carbono de %,5 por ciento al Las fundiciones de 1ierro, son aleaciones de 1ierro y carbonos con un contenido de carbono de %,5 por ciento al 6,5 por ciento, y algunos otros elementos en peque/as cantidades.
6,5 por ciento, y algunos otros elementos en peque/as cantidades.
Las fundiciones ordinarias son las que 4nicamente contienen hierro, carbono y peque/as cantidades de silicio, Las fundiciones ordinarias son las que 4nicamente contienen hierro, carbono y peque/as cantidades de silicio, manganeso, azufre y fósforo, sin que en su elaboración intervengan ninguna t(cnica especial. "or el aspecto que manganeso, azufre y fósforo, sin que en su elaboración intervengan ninguna t(cnica especial. "or el aspecto que presenta su superficie de fractura, se clasifican las fundiciones ordinarias en blancas, grises y atruchadas.
presenta su superficie de fractura, se clasifican las fundiciones ordinarias en blancas, grises y atruchadas. Las fundiciones aliadas contienen, adem*s de 1ierro y carbono y los elementos que impurifican las fundiciones Las fundiciones aliadas contienen, adem*s de 1ierro y carbono y los elementos que impurifican las fundiciones ordinarias, otros elementos de aleación, como son el níquel, el cromo, el mobdileno, el cobre, el aluminio et, el ordinarias, otros elementos de aleación, como son el níquel, el cromo, el mobdileno, el cobre, el aluminio et, el vanadio, el titanio, etc.
vanadio, el titanio, etc.
-a!o la denominación de fundiciones especiales hemos agrupado las fundiciones que se obtienen por tratamiento -a!o la denominación de fundiciones especiales hemos agrupado las fundiciones que se obtienen por tratamiento especial de las fundiciones ordinarias. Las principales fundiciones especiales son: las fundiciones maleables de especial de las fundiciones ordinarias. Las principales fundiciones especiales son: las fundiciones maleables de corazón blanco, las maleables de corazón negro, la aleable perlítica, las fundiciones de grafito esferoidal y las corazón blanco, las maleables de corazón negro, la aleable perlítica, las fundiciones de grafito esferoidal y las fundiciones de grafito difuso.
fundiciones de grafito difuso.
Aleaciones de cobre para moldeo. Aleaciones de cobre para moldeo.
La fusión del cobre y sus aleaciones hay que conducirla con sumo cuidado, pues si se realiza en un medio muy La fusión del cobre y sus aleaciones hay que conducirla con sumo cuidado, pues si se realiza en un medio muy o+idante se producen p(rdidas de metal por o+idación y si se realizan en un medio muy reductor queda la masa o+idante se producen p(rdidas de metal por o+idación y si se realizan en un medio muy reductor queda la masa muy gasificada, por absorber el hidrógeno procedente de los productos de la combustión o del vapor de agua de la muy gasificada, por absorber el hidrógeno procedente de los productos de la combustión o del vapor de agua de la atmósfera del horno, ya que el metal fundido disocia el agua combin*ndose con el o+ígeno y disolviendo el
atmósfera del horno, ya que el metal fundido disocia el agua combin*ndose con el o+ígeno y disolviendo el hidrógeno, formando bolsas en la masa del metal denominadas sopladuras.
hidrógeno, formando bolsas en la masa del metal denominadas sopladuras. 'n general, se prefiere que
'n general, se prefiere que la fusión del cobre y sus ala fusión del cobre y sus aleaciones se desarrolle en un medleaciones se desarrolle en un medio ligeramente o+idante. 0lio ligeramente o+idante. 0l final de la operación se deso+ida el ba/o.
final de la operación se deso+ida el ba/o.
7odernamente se emplea mucho el nitrógeno para desgasificación del cobre y sus aleaciones. 7odernamente se emplea mucho el nitrógeno para desgasificación del cobre y sus aleaciones. 89;'': "ara evitar una e+cesiva o+idación de la
89;'': "ara evitar una e+cesiva o+idación de la superficie de los metales fundidos se superficie de los metales fundidos se suele cubrir (sta consuele cubrir (sta con una capa de carbón vegetal. "ero da me!or resultado el empleo de fundentes, de los que e+isten varios tipos. una capa de carbón vegetal. "ero da me!or resultado el empleo de fundentes, de los que e+isten varios tipos.
Aleaciones de aluminio Aleaciones de aluminio
La fusión del aluminio y sus aleaciones es m*s costosa que la del cobre y sus aleaciones, a pesar de que la La fusión del aluminio y sus aleaciones es m*s costosa que la del cobre y sus aleaciones, a pesar de que la temperatura de fusión del aluminio es m*s ba!a que la del cobre. 'sto es debido a que el calor específico del temperatura de fusión del aluminio es m*s ba!a que la del cobre. 'sto es debido a que el calor específico del aluminio es mucho mayor que
aluminio es mucho mayor que el del cobre. o conviene que el del cobre. o conviene que la fusión se realice en un la fusión se realice en un medio reductor, sino enmedio reductor, sino en medio o+idante, aunque como la o+idación s
medio o+idante, aunque como la o+idación sea grande, las p(rdidas de metal en forma de ea grande, las p(rdidas de metal en forma de aluminio aluminio ser*n deser*n de consideración.
consideración.
$tra característica del aluminio y sus aleaciones que no debe olvidarse, es su reducido peso específico, que $tra característica del aluminio y sus aleaciones que no debe olvidarse, es su reducido peso específico, que permite su colada en moldes ligeros o poco apisonados, pero en cambio resulta un inconveniente por su reducida permite su colada en moldes ligeros o poco apisonados, pero en cambio resulta un inconveniente por su reducida tendencia a e+pulsar los gases incluídos en su masa.
tendencia a e+pulsar los gases incluídos en su masa.
Aleaciones de magnesio para moldeo. Aleaciones de magnesio para moldeo.
La e+traordinaria afinidad del magnesio con el o+ígeno, obliga a adoptar precauciones especiales en la fusión y La e+traordinaria afinidad del magnesio con el o+ígeno, obliga a adoptar precauciones especiales en la fusión y colada de las aleaciones ultraligeras, que deben ser observadas necesariamente.
colada de las aleaciones ultraligeras, que deben ser observadas necesariamente.
Aleaciones de cinc. Aleaciones de cinc.
ambi(n en ocasiones se emplean aleaciones de cinc para el moldeo. ambi(n en ocasiones se emplean aleaciones de cinc para el moldeo.
Capítulo II. Hornos de fusión.
Capítulo II. Hornos de fusión.
eneralidades.eneralidades.
Los principales tipos de hornos empleados en la actualidad son los cubilotes, los hornos de reverbero, los hornos Los principales tipos de hornos empleados en la actualidad son los cubilotes, los hornos de reverbero, los hornos rotativos, los hornos de crisol y los hornos el(ctricos.
rotativos, los hornos de crisol y los hornos el(ctricos.
Cubilotes. Cubilotes.
on hornos cilíndricos verticales compuestos de una envoltura de chapa de acero dulce, con un revestimiento on hornos cilíndricos verticales compuestos de una envoltura de chapa de acero dulce, con un revestimiento interior de mampostería refractaria. 'l horno descansa sobre cuatro columnas met*licas denominadas pies de interior de mampostería refractaria. 'l horno descansa sobre cuatro columnas met*licas denominadas pies de sost(n del cubilote.
sost(n del cubilote.
'n el frente y a nivel del fondo llevan los cubilotes 'n el frente y a nivel del fondo llevan los cubilotes un agu!ero denominado piquera de colada, para la un agu!ero denominado piquera de colada, para la e+tracción del metal
e+tracción del metal fundido. 0 este agu!ero vafundido. 0 este agu!ero va adosado un canal de chapa con revestimiento adosado un canal de chapa con revestimiento refractario, que conduce el metal en estado líquido refractario, que conduce el metal en estado líquido a las cucharas de colada o al antecrisol.
a las cucharas de colada o al antecrisol.
'n la parte posterior del horno hay otro agu!ero 'n la parte posterior del horno hay otro agu!ero para la e+tracción de las escorias, por lo que se para la e+tracción de las escorias, por lo que se denomina piquera de escoria o escorial. 'l volumen denomina piquera de escoria o escorial. 'l volumen del metal fundido que puede contener el cubilote del metal fundido que puede contener el cubilote est* en una parte denominada crisol y su volumen est* en una parte denominada crisol y su volumen est* calculado para que pueda contener, como est* calculado para que pueda contener, como m*+imo, dos cargas met*licas fundidas.
m*+imo, dos cargas met*licas fundidas.
"or encima del plano de la piquera de escorias, se "or encima del plano de la piquera de escorias, se encuentra el plano de toberas de entrada de aire. encuentra el plano de toberas de entrada de aire. 'n general el n4mero de toberas oscila entre 6 y <. 'n general el n4mero de toberas oscila entre 6 y <.
=nmediatamente por encima del plano de toberas est* situada una ca!a de viento que rodea el cubilote y que =nmediatamente por encima del plano de toberas est* situada una ca!a de viento que rodea el cubilote y que recibe y distribuye a las toberas el aire necesario para la combustión, que es suministrado por un ventilador. recibe y distribuye a las toberas el aire necesario para la combustión, que es suministrado por un ventilador. 8inalmente, por encima del plano de toberas se encuentra la plataforma y puerta de carga o tragante, por el que 8inalmente, por encima del plano de toberas se encuentra la plataforma y puerta de carga o tragante, por el que se introducen las cargas alternadas de metal y co> mezclado con el fundente.
se introducen las cargas alternadas de metal y co> mezclado con el fundente. e
ermina el cubilote con una c*marmina el cubilote con una c*mara denominada c*mara de chispas, ra denominada c*mara de chispas, donde se precipitan las partículasdonde se precipitan las partículas incandescentes que arrastran los gases y que podrían producir incendios en los edificios vecinos. incandescentes que arrastran los gases y que podrían producir incendios en los edificios vecinos.
!ncendido del cubilote. !ncendido del cubilote.
'l encendido es la operación m*s importante para obtener una buena marcha del cubilote. 'l combustible utilizado en el cubilote es siempre co> metal4rgico. 'l procedimiento es el siguiente:
e cierran las compuertas de limpieza del fondo del cubilote y se de!an abiertas piquera, escorial y toberas. e coloca le/a en el fondo del cubilote y se prende. Cuando se ha formado buen fuego se echa un tercio del co> preparado para el encendido y se espera hasta que el co> est* uniformemente encendido al ro!o cereza. 'n este momento se echa otro tercio de co> y cuando est* tambi(n encendido se completa la carga con el 4ltimo tercio de co>.
9na vez encendido todo el co> se tapa el escorial y la piquera con arena de moldeo corriente y una mezcla de arcilla y pizarra. 0 cabo de dos o tres horas estar* todo el co> al ro!o cereza.
Cargas del cubilote.
La carga del cubilote se realiza cargando alternativamente capas de unos 6? a 5? cm de espesor o altura de cargas met*licas y cargas del mismo espesor de co> !unto con caliza.
Las cargas met*licas del cubilote para la producción de fundición de hierro se componen de arrabio, chatarra de fundición de hierro y chatarra de acero.
0pro+imadamente caben en el cubilote de cinco a ocho cargas, recomend*ndose que la 4ltima carga sea siempre met*lica pues si es de co> se ir* mucho calor por la chimenea.
Marcha de la fusión en el cubilote.
La frecuencia de las sangrías del cubilote depender* del tama/o de las piezas a fundir, pues si son grandes, las sangrías ser*n m*s espaciadas, hasta esperar que se llene de metal fundido todo el crisol.
La escoria del cubilote se sangra cada 65 a 3? minutos.
0 medida que ba!a la carga y hay espacio disponible, se sigue a/adiendo capas de metal y capas de co> con caliza para reemplazar al metal fundido y al co> quemado, y así se continuar* hasta el final de la colada.
"onas del cubilote
a) @ona de deshidratación: emperaturas inferiores a los 5??AC, en esta zona la carga se deseca y eleva su temperatura, pero sin que ocurra ninguna transformación.
b)@ona de fusión: 'mpieza a fundir el metal a temperaturas que oscilan entre los #%??A y los #%5?A. c)@ona de combustión: e alcanzan las temperaturas m*s elevadas #5??A a #3??A)
Hornos de re#erbero.
e utilizan para la fundición de piezas de grandes
dimensiones. on de poca altura y gran longitud. 'n uno de los e+tremos se encuentra el hogar zona donde se quema el combustible), y en el e+tremo opuesto se encuentra la chimenea. Las llamas son dirigidas por una bóveda hacia la solera del horno, que es la zona donde se encuentra el metal a fundir.
89C=$07='$ ;' L$ 1$B$ ;' B''B-'B$ "0B0 89;=C=D ;' 1='BB$.
La carga se efect4a introduciendo primero la chatarra ligera, que queda en el fondo del hornoE a continuación, la chatarra m*s gruesa y finalmente se cubre todo con arrabio. ;e esta manera las piezas m*s e+puestas a la o+idación quedan en el fondo, protegidas por el arrabio. 'n este tipo de hornos se consigue una fundición de hierro con una composición m*s e+acta y uniforme que con el cubilote, ya que el metal no entra en contacto con el combustible.
Hornos rotati#os.
'st*n formados por una envoltura cilíndrica de acero, de e!e sensiblemente horizontal, que termina con dos troncos de cono, uno en cada e+tremo. 'n uno de los e+tremos est* situado el quemador y en el otro la salida de los gases quemados. 'n definitiva, este tipo de hornos funciona igual que los hornos de reverbero, de hecho se considera que son una perfección de estos, ya que al ser rotativos, el calor acumulado en el techo se aprovecha cuando el horno gira y queda deba!o de la carga.
Hornos de crisoles.
Los crisoles son recipientes de arcilla mezclada con grafito y otras substancias, provistos de tapa para cierre herm(tico, que una vez cargados y cerrados se caldean en los denominados hornos de crisoles, utilizando como combustible carbón o gasoil. 's un tipo de horno rudimentario, de los m*s antiguos. "resenta la venta!a de que como la carga met*lica est* completamente aislada no entra en contacto con combustibles ni otros materiales), no se altera apenas la composición del metal fundido.
Hornos el$ctricos.
ienen grandes venta!as para la fusión de los metales:
#A) "ueden obtenerse temperaturas muy elevadas, hasta de &5??A.
%A) "uede controlarse la velocidad de elevación de temperaturas, y mantener (sta entre límites muy precisos. &A)La carga queda completamente liberada de contaminación del gas combustible.
6A)"uede controlarse perfectamente la atmósfera en contacto con la masa fundida, haci(ndola o+idante o reductora a voluntad, e incluso en alg4n tipo de horno puede operarse en vacío.
5A)ienen mayor duración que los dem*s tipos de hornos. 3A)e instalan en espacios reducidos.
2A)on m*s higi(nicos.
Hornos el$ctricos de arco.
on hornos que se calientan por medio de un arco el(ctrico. 'st*n formados por una cuba de chapa de acero revestida de material refractario y provista de electrodos de grafito o de carbón amorfo. Los electrodos se forman en el propio horno, llenando las camisas que llevan los portaelectrodos de una mezcla de
combustibles.
Hornos el$ctricos de inducción.
'l calor se genera por corrientes inducidas por una corriente alterna principio de 8aradayLenz, nos hemos hartado a verlo en física). e distinguen tres tipos de hornos dentro de esta clase:
1ornos de ba!a frecuencia 1ornos de alta frecuencia. 1ornos electrónicos.
"resentan las siguientes cualidades: #) Bendimiento muy elevado.
%) Las corrientes electromagn(ticas uniformizan la composición de la fundición. &) La temperatura se regula con gran precisión
6) e puede fundir en vacío.
5) 0penas hay p(rdidas por volatización y o+idación
Hornos el$ctricos de resistencia.
'l calor se produce por el efecto Foule es decir, al circular corriente por medio de una resistencia, parte de la energía cin(tica de los electrones se pierde y se disipa en forma de calor). e aplica tanto a hornos de crisol como a hornos de reverbero. 'n los hornos de reverbero se pueden utilizar o bien resistencias met*licas o bien
resistencias de grafito.
Capítulo III.Moldeo en arena.
eneralidades.modelo y generalmente hecha de madera.
9na vez preparado el modelo, se coloca en una ca!a de moldeo y se rellena con una arena especial. 0 continuación se vierte el metal por unos conductos y canales que se habr*n de!ado preparados y que se
denominan bebederos, hasta rellenar el molde por completo. 9na vez que el metal se haya solidificado y enfriado hasta a temperatura ambiente, se deshace el molde y se rompen los bebederos.
Moldeo con machos: Las piezas pueden tener huecos que deben quedar reproducidos de alguna manera en el
molde. 'sto se consigue colocando en el interior del molde de arena n modelado, hecho tambi(n con arena, del hueco de la pieza, que se denomina macho o noyo.
Construcción de los modelos.
Los modelos deben de cumplir las siguientes condiciones:
#) Las dimensiones deben ser mayores que las de las piezas, porque hay que tener en cuenta que el metal se contrae al solidificar y al enfriarse.
%) ;eben conocerse las limitaciones del modelo y no intentar reproducir detalles imposibles de obtener &) ;eben sobredimensonarse superficies a las que sea necesario darles un acabado posterior.
6) ;eben preverse salidas adecuadas para e+traer el modelo sin arrastrar arena.
Materiales empleados para la fabricación de modelos.
G Lamadera sigue siendo el material m*s empleado para la fabricación de modelos. iene la venta!a de que es
f*cil de traba!ar, relativamente barata y de poco peso. 'n 'spa/a se suelen utilizar el pino y el haya.
G Lafundición de hierro es el material que m*s se utiliza para la fabricación de moldes met*licos para el moldeo
con arena, y el latón se emplea para la fabricación de modelos en forma de racimos o modelos peque/os y de precisión.
G Lasaleaciones de aluminio tienen la gran venta!a de su reducido peso específico, por ello son un buen
material en ocasiones.
G 'lyeso se utiliza para modelos y ca!as de machos de peque/as dimensiones.
G Lasresinas plásticas, son los materiales m*s modernos utilizados para la fabricación de modelos. ienen la
venta!a de que se mane!an con facilidad, pesan menos de la mitad que el aluminio, su contracción es despreciable y se reparan o modifican con el mismo material.
Características de las arenas de moldeo.
Las denominadas tierras de moldeo, son las arenas silicoaluminosas. 'l tama/o medio de los granos varía entre ?,#? y ?,&?mm. Huímicamente est*n compuestas, principalmente, por cuarzo y arcilla.
'l cuarzo puro o sílice i$%) es el principal componente de las arenas y se encuentra en porcenta!es de hasta el I?J. o reblandece hasta temperaturas superiores a los %6??A.
La arcilla se encuentra rodeando los granos de sílice y constituye el material aglutinante que une (stos y da cohesión al con!unto. u temperatura de reblandecimiento oscila entre los #%5?A y los #6??A y, por tanto, bastante inferior a la del cuarzo, por lo que el grado refractario de la arena depende de la clase de arcilla que contenga. 197';0; ;' L0 0B'0: 'l contenido de humedad de las arenas de moldeo naturales debe estar
comprendido entre el 5J y el 2J. i el porcenta!e es m*s ba!o, la resistencia mec*nica de la arena disminuye se nos puede romper el molde), y si es m*s alto, el volumen de vapor de agua producido dentro del molde aumenta el riesgo de sopladuras.
!nsayos para la determinación de las características de las arenas de moldeo.
0 la hora de querer traba!ar con ellas, las características que m*s interesa determinar en las arenas de moldeo son:
#A 'l porcenta!e de humedad. %A La proporción de sílice y arena. &A La forma de los granos.
Como operación previa a cualquier ensayo para determinación de las características rese/adas, se debe hacer una toma de muestra de diferentes partes del depósito de arena. 'stas muestras se mezclan por medio de un molino mezclado. 'n este mezclador se a/aden los aditivos de las arenas de machos, si se trata de ensayar arenas de esta clase.
Propiedades de las arenas de moldeo.
Las propiedades fundamentales deseables en las arenas de moldeo son: la plasticidad, la permeabilidad, la refractabilidad y la cohesión.
Plasticidad : e entiende com4nmente por plasticidad de las arenas de moldeo a la aptitud de (stas para reproducir
los detalles de los modelos. 'sta aptitud depende de otras dos propiedades, llamadas deformabilidad y fluencia. La deformabilidad es la aptitud que tienen las arenas de moldeo para variar de forma, y la fluencia es la aptitud o facilidad de transmitir a trav(s de su masa, las presiones aplicadas en su superficie.
Permeabilidad : 's la facilidad que ofrecen las arenas de de!arse atravesar por el aire y los gases que se
desprenden al realizar la colada. La permeabilidad depende de cinco características de la arena: #) ;e su granulometría granos finos o gruesos)
%) ;e la forma de los granos. &) ;e su contenido en arcilla.
6) ;e la intensidad del apisonado al que se somete la arena. 5) ;el porcenta!e de humedad de la arena.
Refractabilidad : Las arenas deben tener un punto de fusión muy elevado para resistir sin fundirse y ni siquiera
reblandecerse al contacto con el metal fundido a temperaturas de #5??A y m*s. 's decir, que las arenas han de ser suficientemente refractarias.
Cohesión: Las arenas deben poseer resistencia a la tracción y fle+ión para que resistan sin deshacerse los
esfuerzos que les produzcan los metales en la colada.
!nsayos de las propiedades de las arenas de moldeo.
Las propiedades citadas en el inciso anterior se valoran por medio de los siguientes ensayos: G 'nsayos de deformabilidad.
G 'nsayos de fluencia.
G 'nsayos de permeabilidad. G 'nsayos de refractabilidad G 'nsayos de cohesión.
G 'nsayos de la dureza superficial G ;9BD7'B$: 0parato provisto de media bola de acero en su base que se aprieta contra la arena, registr*ndose en un cuadrante su penetración, que ser* función de la dureza superficial de la arena. La escala de valores m*s normal varía de ? a #??, siendo &? la dureza de los moldes muy blandos, y <? la de los moldes muy duros.
Clases de arenas de moldeo.
G aturales G 0renas de revestimiento o de contacto
%eg&n su origen %eg&n su aplicación en el moldeo
G int(ticas G 0renas de relleno
G 0renas verdes o magras G 0renas para moldes
%eg&n su humedad %eg&n su utili'ación
G 0renas secas o grasas G 0renas para machos
Las arenas naturales se obtiene de la naturaleza con la sílice y arcilla adecuadas.
Las arenas de moldeo sintéticas se preparan artificialmente mezclando arena y sílice pura con arcilla en las
proporciones m*s convenientes. Las me!ores arcillas son las bentonitas, con un fuerte poder aglutinante,
'n las arenas verdes o magras, los moldes hechos con estas arenas se emplean h4medos sin secarse a la estufa,
ya que su contenido en arcilla es inferior al <J y si se les privase de la humedad perderían toda la plasticidad. 'n las arenas secas o grasas, los moldes fabricados tienen mas de un #<J de arcilla y por tanto una cohesión
Las arenas de revestimiento o de contacto son las que van sobre las caras del modelo y que por tanto son de
buena calidad y grano fino.
Las arenas de relleno son arenas vie!as procedentes de desmoldeos y se emplean para completar el llenado del
molde detr*s de la arena de revestimiento.
Las arenas para moldes son las compuestas de sílice y arcilla, sin ning4n aglutinante especial.
Las arenas para machos son arenas con alto contenido de sílice y granos redondeados de tama/o regular, para
que sea mayor la permeabilidad. u contenido en arcilla es inferior al %J para facilitar su destrucción a la hora de e+traerla del molde. Keneralmente se adicionan aglutinantes para mayor cohesión.
Otras clases de arenas de moldeo.
G 0renas incrustadas han estado en contacto anteriormente con las paredes de un molde) G 0renas adobadas esti(rcol de caballo)
G 0renas carbonatadas o negras llevan adicionado carbón molido) G 0renas al cemento llevan adicionado cemento y agua)
G -arros
Aditi#os de las arenas.
0KL9=0': ustancias que se mezclan con la arena destinada al moldeo de machos y que deben de cumplir los siguientes fines:
#) ;ar resistencia mec*nica a los machos cuando son cocidos en la estufa.
%) olatilizarse al contacto con el metal fundido, aumentando la permeabilidad gaseosa de los machos. &) ;esmoronarse f*cilmente una vez solidificado el metal para poder e+traer la arena f*cilmente.
0C'=': irve para revestir los granos de una película pega!osa y así unirlos por sus puntos de contacto. ;'B=0: e obtiene hirviendo harina de trigo y agua y suele emplearse !unto con los aceites.
B'=0 =M=C0: ienen muy buenas cualidades como aglutinantes para las arenas de machos por su facilidad de mane!o y la elevada cohesión que dan a la arena.
B''=7='$: e emplean dos clases de revestimientos: los que son para modelos y ca!as de machos, y los que son para moldes y machos.
"$L$ C0B-$$$: Compuestos de grafito, le aportan una protección adicional a las arenas. 'KB$ LNH9=;$ 09$8L070'
Capítulo I(. Moldeo a mano y a m)*uina
Moldeo a mano.9na vez preparado el modelo, se selecciona una ca!a de moldeo de tama/o adecuado. e denominan ca!as, aunque sólo tienen las paredes laterales y les falta el fondo y tape. 'n general son de base rectangular o cuadrada, aunque tambi(n hay ca!as de moldeo cilíndricas. 'stas ca!as han de resistir grandes presiones, sacudidas y vibraciones y por ello normalmente son de fundición de hierro, pero tambi(n se fabrican de acero, aluminio y madera.
7$L;'$ ;' 90 "$L'0: upongamos que se trata de moldear una polea. 'l procedimiento es:
#) e elige una ca!a de moldeo en la que el modelo quepa muy holgadamente, y se le coloca un tablero de mera en el fondo ya que las ca!as no tienen fondo).
%) e le espolvorea al modelo algunos revestimientos para que no se pegue la arena, y a continuación se procede a recubrirlo con arena nueva primero y despu(s con arena de relleno.
&) e apisona la arena procurando que el apisonado sea uniforme. 0 continuación se e+tiende otra capa de arena y vuelve a apisonarse, y así sucesivamente hasta completar la ca!a de moldeo. La ca!a de moldeo tiene mayor altura que el propio modelo, así que (ste queda completamente cubierto y sobrepasado. ;espu(s se practican agu!eros de ventilación en la arena para facilitar la salida de gases.
modelo, que antes estaba al fondo.
5) Colocamos una segunda ca!a encima de la primera y rellenamos nuevamente de arena. Luego la retiramos. 'n esta ca!a ser* en la que hagamos los bebederos y rebosaderos por los que circular* el metal fundido.
3) Betiramos el modelo de la ca!a inferior. "or 4ltimo, colocamos la ca!a con rebosaderos y bebederos encima de nuestra ca!a ya sin modelo, con el molde ya preparado. e unen ambas ca!as con pasadores y finalmente ya est*n listas para usar. 'l metal fundido se introducir* por los bebederos e ir* rellenando el molde colada). 'l metal fundido que sobre, saldr* por el
rebosadero.
Colada.
C$L0;0 ;=B'C0: 's la m*s empleada, por ser la que m*s favorece una solidificación correcta, pues p ermite que el metal se vaya solidificando a medida que llena el molde. iene el inconveniente de que resulta un poco brusca y, adem*s, al caída puede provocar inclusiones de aire o de espuma y proyecciones del metal, que luego, quedan en forma de gotas frías.
C$L0;0 ' 89'': "ermite una buena evacuación del aire, pero tiene los siguientes inconvenientes: #) La solidificación no es correcta , pues la colada debe hacerse a elevadas temperaturas, para que la
solidificación no se inicie hasta que el molde est( lleno por completo.
%) e desperdicia mucho material, porque los bebederos han de ser largos y de gran sección para hacer el papel de masas alimentadoras
C$L0;0 "$B 'L C$0;$: 's el m*s empleado para las coladas de moldes de arena. 'sta disposición tiene las venta!as de los dos sistemas anteriores, pero tiene el inconveniente de producir un gradiente de temperatura entre el lado en el que est* el bebedero y el lado opuesto. "ara evitar esto se pueden colocar dos bebederos sim(tricos.
+esmoldeo.
e realiza retirando las ca!as, rompiendo el molde y quedando la pieza con sus bebederos y rebosaderos y sucia de arena.
!stufado de moldes.
Cuando se trata e fundir piezas pesadas de grandes dimensiones o piezas cuyas medidas deben obtenerse con gran precisión, se someten los moldes, antes de la colada, a un secado en estufa a 6??A
Moldeo con machos.
i los machos son sencillos, prism*ticos o cilíndricos, la ca!a de machos es de una sola pieza. i la ca!a de machos est* partida como es m*s com4n) puede modelarse el macho uniendo previamente las dos mitades por medio de pasadores adecuados y rellenando el molde de arena por un e+tremo. 0 los machos de forma
complicada se les dota de refuerzos de alambre.
9na vez modelados los machos, son siempre cocidos en estufas para darles m*s resistencia. ;espu(s del cocido se colocan los machos, apoy*ndolos en salientes del modelo que se denominan pontadas o marcas.
'n el desmoldeo, despu(s de la colada, se destruye y e+trae el macho, quedando un hueco de su misma forma en el interior de la pieza fundida.
!stufado de machos.
'l cocido de los machos se realiza en estufas adecuadas, a teperaturas de %3?A a %2?A, en períodos que varían de dos a ocho horas. Las estufas m*s empleadas para el cocido de machos son las de bandeja las discont!nuas y las cont!nuas""
Moldeo mec)nico.
Las m*quinas empleadas en el moldeo mec*nico realizan, en realidad, dos clases de operaciones perfectamente diferenciadas: el moldeo y el desmodelado. '+isten m*quinas que realizan estas dos operaciones, y son llamadas
máquinas de moldear completas. "ero hay m*quinas que sólo realizan el desmoldeado, y son llamadas máquinas simples o máquinas desmoldeadoras" "ara realizar el desmoldeo, los modelos van fi!ados a unas placas, que se
llaman placas modelo.
Placas modelo.
Los modelos destinados al moldeo en m*quina se fi!an sobre placas que generalmente son de fundición, pero que tambi(n pueden ser de aluminio u otros materiales. e construyen tres clases de placas modelo:
#) Placas modelo simples: son las que llevan modelo en una sola cara.
%) Placas modelo de doble cara: on las que llevan medio modelo en cada cara de la placa
&) Pacas de modelo reversibles: Llevan fi!adas en una cara las dos medias mitades del modelo, que se
moldean en una serie de ca!as.
M)*uinas de desmodelar.
Las m*quinas de desmodelar realizan esta operación por cuatro procedimientos:
a# Por levantamiento de la caja de moldeo: e acciona una palanca que lleva la m*quina y suben cuatro
espigas que levantan la ca!a de moldeo, separando la pieza de la ca!a.
b# Por inversión de la caja de moldeo: e realiza girando #<?A la mesa de la m*quina sobre la que va fi!ada la
placa modelo y la ca!a de moldeo. 9na vez retirados los pasadores que unían placa y ca!a de moldeo, se golpea (sta o bien se somete a un vibrado mec*nico para facilitar la separación de la placa modelo de la ca!a.
c# Por eclipse: e realiza al rev(s que en el de levantamiento. e de!a fi!a la ca!a y se ba!a la placa modelo. d#Con ayuda de peine: e realiza con la ayuda de una placa intermedia peine)
M)*uinas de moldeo por presión.
'n estas m*quinas se logra el apisonado de la arena con una prensa. '+isten diferentes tipos de apisonado:
#) $pisonado con realce superior: e coloca un realce sobre la ca!a de
moldeo, y entonces se hace el apisonado, que puede ser de dos maneras diferentesE o bien por descenso del plato de la prensa sobre la ca!a, o bien por elevación de la mesa de la prensa.
%) $pisonado con realce inferior : 'l realce se coloca deba!o de la ca!a de
moldeo, y el con!unto descansa sobre unos muelles. 0l descender la prensa los muelles se comprimen y el suplemento de la mesa
asciende por el interior del modelo, comprimiendo la arena.
Clases de prensas empleadas para el moldeo por presión.
Las prensas empleadas pueden agruparse en cinco clases: #) "rensas de accionamiento manual
%) "rensas de accionamiento electromagn(tico &) "rensas de accionamiento hidr*ulico.
6) "rensas de accionamiento neum*tico
M)*uinas de moldeo por sacudidas.
'n estas m*quinas, el apisonado de la arena de la ca!a del moldeo, se logra por sacudidas de la mesa de la m*quina. 'n general, las maquinas de este tipo se accionan por aire comprimido.
M)*uinas de moldear mi,tas -sacudidaspresión/
e moldean las primeras capas de arena por sacudidas y se termina el apisonado por presión de las capas superiores.
Moldeo por proyección de arena.
e emplean m*quinas que proyectan arena sobre las ca!as de moldeo, llenando r*pidamente las mayores ca!as. La fuerza de proyección sustituye el apisonado de la arena.
Moldeo mec)nico de machos.
Las m*quinas m*s empleadas para el moldeo mec*nico de machos son las de e+trusión y las neum*ticas. 7$L;'$ "$B 'B9=D: "ara el moldeo de machos cilíndricos, se emplean, con resultados sat isfactorios, m*quinas que inyectan en ellos la arena por e+trusión.
7OH9=0 '97O=C0 "0B0 'L $"L0;$;' 70C1$: Las m*quinas para el soplado de machos, est*n compuestas de un compresor que facilita el aire comprimido, un inyector donde se impulsa el aire a la arena y un dispositivo de fi!ación del macho al mezclador. La arena entra en el macho transportada por el aire comprimido, qued*ndose en el molde y saliendo por el aire por las !untas de (ste.
Capítulo (. Procedimientos de moldeo en materiales no met)licos.
7oldeo con terra!a 7oldeo en c*scara 7oldeo con C$%
7oldeo a la cera perdida 7oldeo 7ercast
Moldeo con terra0a
Cuando se trata de moldear piezas de revolución o rectilíneas de perfil constante, puede emplearse el procedimiento de moldeo denominado con terra!a, que tiene la gran venta!a de hacer innecesario el modelo, que siempre es costoso.
Las terra!as utilizadas para esta clase de moldeo, son plantillas de madera, normalmente reforzadas con chapa de acero en sus caras activas. 'stas terra!as se preparan para que puedan girar alrededor de un e!e vertical o deslizarse por unas guías, seg4n se trate de moldear una pieza de revolución o una pieza rectilínea.
Moldeo en c)scara
'l moldeo en c*scara, se realiza poniendo arena preparada con una mezcla de resina, en contacto con la placa modelo o la ca!a de machos previamente
calentada a una temperatura comprendida entre %??A y %3?A. "or efecto del calor, la resina aglomera a la arena en un espesor de unos 5 a <mm, seg4n el tiempo de contacto y la calidad de la resina, quedando un molde muy poroso en forma de c*scara que se separa del modelo.
Moldeo al CO1
'l moldeo al C$% es un procedimiento para endurecer los moldes y machos de arena sin necesidad de cocerlos. "ara esto se emplea arena e+trasiliciosa y mezclada con silicatosódico como aglomerante en lugar de arcilla. 'l molde o el macho se prepara como si fuese de arena en verde y cuando est* terminado se hace pasar a trav(s de su masa una corriente de ó+ido de carbono que produce gel de sílice. La gel de sílice es el elemento aglutinante que endurece el molde o macho así tratado.
'l gaseado con C$% puede realizarse antes del desmoldeado o bien despu(s del desmodelado. 'n este caso la arena deber* contener algo de arcilla, para que el molde tenga suficiente resistencia en verde.
Moldeo a la cera perdida.
's uno de los procedimientos de moldeo m*s antiguos que se conocen. e realiza de la siguiente manera: #) e hace un modelo en cera del ob!eto que se ha de moldear.
%) e recubre este modelo con una gruesa capa de yeso y arena silicosa
&) ;espu(s de secarse al aire el modelo de cera con su envoltura, se cuecen en un horno. La cera, entonces, se funde y se recoge, y queda el recubrimiento formando el verdadero molde que reproduce fielmente el modelo de cera.
Procedimiento de moldeo Mercast.
'l procedimiento 7ercast es una variante del moldeo a la cera perdida, en el que se utiliza mercurio en lugar de cera. 'l procedimiento es el siguiente:
#) e fabrican medios moldes met*licos de acero
%) e vierte mercurio. e introducen los moldes en un ba/o de acetona a 25AC y el mercurio solidifica. &) e separa el mercurio de cada uno de los medios moldes y se ponen en contacto. Huedan soldados sin
necesidad de ning4n adhesivo.
6) e sumerge el modelo de mercurio en ba/os de papillas cer*micas a temperaturas menores de 6?AC. 5) e calienta el modelo y el mercurio licua y se evacua, y queda el molde cer*mico.
3) e cuecen los moldes para favorecen algunas propiedades
2) e los coloca en una ca!a de moldeo y se los rodea de arena. Luego se calienta el con!unto hasta temperaturas de colada, con lo cual se facilita el perfecto llenado del moldeo.
<) ;espu(s de un enfriamiento controlado se rompe el revestimiento cer*mico y queda la pieza formada.
Capítulo (I. Moldeo en co*uilla
eneralidadese denominan coquillas a moldes met*licos que sustituyen venta!osamente a los de arena cuando se trata de fabricar grandes series de una misma pieza. Las coquillas se componen de dos partes principales:
a) 'l cuerpo del molde que da la forma e+terior de la pieza, y que es siempre met*lico
b) Los machos o n4cleos que reproducen las cavidades o entrantes de las piezas, y que pueden ser met*licos o de arena.
Cuerpo del molde.
'l cuerpo del molde est* formado, sin tener en cuenta el n4cleo parte interior del molde), de dos o m*s partes. ;os de ellas son las placas, cada placa es medio molde y est*n unidas por una !unta. '+iste tambi(n en algunas coquillas una parte horizontal que se llama plantilla o pedestal, y sirven de soporte.
2os n&cleos de las co*uillas.
Beproducen las cavidades y entrantes de la pieza que se desea obtener. Los n4cleos de las coquillas pueden ser tanto met*licos como de arena.
3rganos de maniobra.
'n las coquillas e+isten otros órganos accesorios para el cierre y el apretado de las placas entre sí y para el desmoldeo.
Las placas quedan a!ustadas y apretadas por medio de pinzas ganchos, levas o tornillos. Los n4cleos no se inmovilizan m*s que en casos particulares. "ara facilitar el desmoldeo, llevan algunas coquillas un dispositivo e+pulsor para separar las placas o despegar los n4cleos.
Colada del metal.
La colada en los moldes de las coquillas puede ser directa, en fuente y por el costado. in embargo, e+isten procedimientos especiales para facilitar el llenado. 'n muchos casos se efect4a la colada con el molde inclinado, y a medida que se va llenando se va enderezando paulatinamente y, si la colada es de forma complicada se facilita imprimiendo a la coquilla vibraciones de peque/ísima amplitud. ambi(n puede facilitarse el llenado de las
coquillas por la aspiración producida en su fondo por una bomba aspirante.
L9-B=C0C=D ;' L0 C$H9=LL0: e emplean diversos tipos de lubricantes que pueden agruparse en dos clases: los buenos conductores de calor, y los malos conductores de calor. e usar* uno u otro en función de los requerimientos necesarios.
C0L'07='$ ;' L0 C$H9=LL0: Con el calentamiento de las coquillas se disminuye el riesgo de formación de grietas en la pieza.
'8B=07='$ ;' L$ PCL'$: 'n ciertos casos resulta conveniente enfriar lo s n4cleos despu(s de cada desmoldeo para evitar depósitos calc*reos
Condiciones de utili'ación de las co*uillas
0 modo de resumen, las principales condiciones que se recomienda precisar con el mayor detalle son: #) Lubricantes que se deben emplear
%) La temperatura de colada del metal
&) La temperatura a que debe mantenerse la coquilla 6) 8orma y velocidad de la colada
5) $rden y cadencia de las operaciones de desmoldeo 3) 'nfriamiento de los n4cleos.
Capítulo (II. Fundición a presión.
eneralidades.'n la fundición a presión se inyecta en el molde el meta fundido por medo de una presión debida a la fuerza centrífuga o a otra fuerza e+terior cualquiera.
Fundición centrifugada.
e realiza haciendo girar el molde alrededor de un e!e horizontal o vertical, con lo cual la fuerza centrífuga obliga al metal fundido a rellenar todas las cavidades del molde. 'ste procedimiento se aplica principalmente para
moldear piezas de revolución, pero tambi(n se puede moldear piezas de cualquier forma situadas en moldes sim(tricos con relación a un e!e de giro.
'ste tipo de fundición presenta las siguientes venta!as: #) La presión a que se somete el metal por fuerza
centrífuga produce el mismo efecto que si
aumentase su fluidez, por lo tanto se pueden colar espesores m*s delgados que colando por
gravedad.
%) "iezas con menos grietas y sopladuras.
&) Krano del metal m*s peque/o que por gravedad. Q presenta los siguientes inconvenientes:
#) i las presiones que se requieren son muy
elevadas se necesitan moldes met*licos, que son mas caros, ya que la arena no puede soportar todo tipo de presiones.
%) o pueden moldearse por este procedimiento todas las aleaciones.
Fundición a presión.
's aquella cuya colada se realiza inyectando a presión el metal o aleación, fundidos, en el molde. "ermite fundir piezas imposibles de obtener en la fundición con colada por gravedad. 0dem*s, la superficie de las piezas resulta
limpia y sin defectos, y sus propiedades mec*nicas son hasta un %?J superiores a las de los metales colados por gravedad,
Matrices para la fundición a presión.
Los moldes utilizados para la fundición a presión, denominados matrices, son met*licos y guardan alguna seme!anza con los moldes met*licos utilizados para la fundición en coquilla con colada por gravedad. 'stas matrices constan generalmente de cuatro elementos principales:
Matri% fija de cubierta: a fi!ada a la mesa de traba!o.
Matri% móvil de eyección: a su!eta a una placa móvil, y puede moverse. Placa de eyección: Contiene los dispositivos que permiten e+traer la pieza.
Machos: Beproducen las cavidades de las piezas.
'n las matrices se practican bebederos para la colada del metal, y conductos para evacuar el aire del molde. 0dem*s de los elementos citados, pueden e+istir otros, como por e!emplo las bases de la matriz, que son bloques
de acero en forma de 9 y sirven para fi!ar las placas de eyección. Cabe destacar la importancia de la refrigeración de las matrices, que se realiza con agua circulante en el interior de ellas.
M)*uinas para la fundición a presión.
La fundición a presión se efect4a siempre con la ayuda de m*quinas que realizan autom*ticamente las siguientes operaciones:
#) Cierran la matriz y colocan los machos en posición. %) =nyectan el metal con la presión necesaria.
&) 0bren la matriz y e+traen los machos y las piezas una vez fundidas. G =nyección por (mbolo
7*quinas de c*mara caliente
G =nyección por aire comprimido G C*mara de presión horizontal 7*quinas de c*mara fría
G C*mara de presión vertical.
Capítulo (III. Acabado4 control y seguridad e higiene en la fundición
Operaciones de acabadoeliminar. 'sto se realiza en dos clases de operaciones: #) $peraciones de limpieza
%) $peraciones de rebarbado.
Operaciones de limpie'a
Las piezas fundidas, especialmente las que se han moldeado en arena ordinaria, quedan despu(s des desmoldeo con arena adherida, que es preciso limpiar perfectamente.
0parte de la limpieza manual, se limpian las piezas de fundición principalmente por tres procedimientos: #) Limpieza por chorros abrasivos: La limpieza por chorro abrasivo se realiza proyectando un chorro de
arena a presión sobre la superficie de la pieza. 'ste procedimiento todavía se utiliza mucho en todos los talleres.
%) Limpieza en tambor: e realiza colocando las piezas de fundición en tambores de e!e horizontal o
inclinado que giran a una velocidad de #? a #5 rpm. La limpieza se efect4a por el roce de unas piezas con otras.
&) Limpieza por chorro de agua: Las piezas se disponen en una mesa giratoria de una c*mara apropiada. 9na pistola de proyección de agua imprime agua a grandes presiones y elevadas velocidades, con caudales de hasta %?? litros por minuto. "arece que este procedimiento es el m*s eficaz para la perfecta limpieza de las piezas, y es el que me!or e+trae los machos, por duros que sean, y en menor tiempo de todos los procedimientos conocidos.
Operaciones de desbarbado
Las piezas limpias se someten a las operaciones de desbarbado para suprimir los bebederos, rebosaderos, rebabas, etc.
'l desbarbado se puede realizar a mano, con ayuda de martillo y cortafríos o por medio de cinceles neum*ticos, sierras, sopletes, y esmeriladoras.
Control de la fundición.
'l control de calidad es una operación obligada en toda industria moderna para la recepción de las materias primas y para garantía de los productos fabricados. Las operaciones de control pueden dividirse en tres grupos principales:
#) Control de materias primas.
%) Control de las operaciones de fundición. &) Control de las piezas fabricadas.
Control de las materias primas para la fundición.
C$B$L ;' L$ 7'0L': e debe calcular la composición de las cargas de acuerdo con la composición de las aleaciones que se desea obtener. 'ste an*lisis puede hacerse por vía química y aun me!or por medio de ensayos con espectógrafos de lectura directa que realizan el an*lisis de manera casi inmediata.
C$B$L' ;' L0 0B'0 9'0: ;eben ser sometidas a ensayos para determinar su composición, su humedad y su granulometría por lo menos.
C$B$L ;' "B$;9C$ 09=L=0B': Los productos au+iliares como carbón vegetal, de+trina, talco, etc., deben ser recepcionados en el laboratorio y comprobadas su pureza y características de acuerdo con las
especificaciones del pedido.
Control de las operaciones de fundición.
odos los materiales y procesos de fundición deben controlarse o m*s precisa y frecuentemente posible.
Control de las pie'as fabricadas.
Las piezas fabricadas deben inspeccionarse detenidamente antes de darse por terminadas definitivamente. 'ste control comprende los siguientes e+tremos:
#) 0specto e+terior %) ;imensiones &) "eso
6) ;efectos
%eguridad e higiene en la fundición.
e recomienda adoptar las siguientes medidas de seguridad e higiene:
#) 9so de gafas de cristales oscuros en la colada para proteger los o!os del brillo e+cesivo del metal fundido. %) 9so de gafas de cristales oscuros para proteger los o!os de las radiaciones 9.
&) 9so de gafas de cristales claros para proteger los o!os de la proyección de partículas. 6) 9so de m*scaras protectoras si el taller es muy polvoriento.
5) 'mpleo de aspiradores para recoger el polvo de las m*quinas amoladoras, tambores de limpieza y equipo de chorro de granalla
Capítulo I5. Proyecto de pie'as fundidas.
eneralidades.amos a e+poner las características tecnológicas de la fundición, que deben tenerse constantemente en cuenta en el proyecto de las piezas fundidas y los defectos m*s frecuentes que se producen en ellas y normas generales para evitarlo.
Características tecnológicas de la fundición.
Las dos características tecnológicas que debe tener en cuenta el t(cnico al proyectar piezas para ser confeccionadas por fundición son: la colabilidad y las contracciones en el enfriamiento.
C$L0-=L=;0;: 's la aptitud de los metales para ser conformados por moldeo. 's decir, la aptitud para llenar los moldes. Los ensayos de colabilidad se realizan con moldes en estrella, y con moldes en espiral. 'l grado de llenado de los brazos de la estrella, que son de distinta sección, o la longitud de la espiral ocupada por el metal a colar, indican la colabilidad de los metales o aleaciones ensa yadas.
C$B0CC=$': 0l enfriarse el metal colado y pasar de estado líquido al sólido, se produce una contracción en todas as dimensiones que, generalmente, se e+presa en tanto por ciento. 'stas contracciones tienen lugar en tres fases: contracción líquida, contracción al solidificar, y contracción sólida.
Las contracciones hay que tenerlas en cuanta no sólo para calcular el tama/o del modelo, sino tambi(n para evitar rechupes y grietas que son los defectos principales que pueden presentar las piezas fundidas.
6echupes.
Los rechupes son cavidades relativamente grandes que se producen por la disminución de volumen o
contracción del metal o aleación en el curso de su solidificación. e presentan en el curso de la solidificación en la superficie de las zonas de mayor espesor de las piezas. 'l fundidor tiene tres procedimientos para evitar los
rechupes:
#) 'vitar los puntos calientes: los puntos calientes se producen en las zonas en las que hay variación de espesor.
%) "rever mazarotas en los puntos calientes: las mazarotas son depósitos de metal fundido que se colocan en los sitios del molde que son críticos
rietas.
Las grietas se producen por desigualdad de enfriamiento de las diferentes partes de la pieza o tambi(n por enfriamientos bruscos. 'l riesgo es mayor en las aleaciones de gran intervalo de solidificación. Las grietas se pueden evitar recurriendo a tres procedimientos principales, aunque ninguno es totalmente eficaz:
#) Beforzando y redondeando los *ngulos entrantes.
%) Consolidando las secciones amenazadas con grietas con peque/os nervios de refuerzo. &) 9tilizando enfriadores para equilibrar la solidificación.
7ormas sobre el espesor de las paredes.
'l espesor mínimo que puede darse en las paredes de las piezas fundidas depende de la clase del metal o aleaciones que se funda y del largo y del ancho de la pared, adem*s de su coeficiente superficial ;, que es igual a: ;RLS0)T%. 0dem*s de tener en cuenta el espesor mínimo que puede colarse, debe evitarse siempre que sea posible variar el espesor de las paredes, pues en los puntos de variación se producir*n puntos calientes con riesgo de rechupes.
8niones.
1ay dos clases de uniones que deben cuidarse con especial atención: las uniones de paredes de espesores diferentes y las uniones de placas y nervios con la pieza.
9=$' ;' "0B';' ;' '"$B' ;=8'B'': i debe variarse el espesor de las paredes, se cuidar* especialmente que la variación de espesor se haga progresivamente.
9=$' ;' C10"0 Q 'B=$: 'n la mayor parte de los casos, la intersección en un mismo punto de
chapas y nervios, puede evitarse sin disminuir la eficacia de (stos, como en el caso muy frecuente de la unión en cruz. 'n otros casos si la intersección est* en *ngulo agudo, se evitar*n las acumulaciones del metal separando el *ngulo de la intersección.
9ngulos.
Los *ngulos de unión, siempre que sea posible deben redondearse, evitando radios demasiado grandes, pues entonces se produce en los *ngulos acumulaciones de metal, y por tanto, probable peligro de rechupe.
!nsamblados heterog$neos
i por necesidades constructivas fuese preciso la inserción de piezas met*licas en las piezas fundidas, puede realizarse esta inserción colando estas piezas en el molde.
%obreespesores mecani'ados.
Los sobreespesores que deben preverse en las superficies que se hayan de mecanizar, depende de las dimensiones de las piezas del sistema de moldeo y del metal o aleación que se funda.
:olerancias dimensionales.
'n la fabricación de piezas fundidas las dimensiones de las piezas deben estar comprendida entre ciertos límites, es decir, fabricadas con tolerancia. "ero cuanto m*s a!ustadas sean sus medidas a las definitivas, menor ser* el material que tendr* que emplearse en la pieza fundida, menor ser* tambi(n el material que se desaprovecha al mecanizar y menor, por fin el traba!o, tiempo y costo en la suma de la operación.
+isposiciones *ue facilitan el moldeo.
'l moldeo de las piezas se facilita si se tiene en cuenta las siguientes disposiciones: ;="$'B ;' 0L=;0 0;'C90;0
"$=C=D ;' L$ ;'0LL': 's preciso saber cómo realizar los detalles de la pieza en el molde. 1ay veces que la reproducción de un detalle en el molde complica el moldeo de una pieza, y entonces conviene no hacerlo.
;'C$7"$=C=D ;' L0 "='@0: i las piezas son difíciles de moldear se pueden descomponer en varias piezas.
+isposiciones *ue facilitan la limpie'a y rebarbado.
;eben disponerse aberturas adecuadas para e+traer f*cilmente las armaduras met*licas de los machos. Cuanto mayores sean (stas aberturas, m*s f*cilmente se podr* realizar esta operación y, adem*s, se facilitar* tambi(n la salida de los gases a trav(s de los machos con lo que se ganar* en perfección de la pieza.
Conclusiones.
odo lo e+puesto podemos resumirlo en las siguientes normas #) 'scoger la aleación m*s apropiada.
%) "royectar, en lo posible, espesores uniformes o aumentarlos progresivamente. &) ;imensionar los espesores de paredes que faciliten el llenado del molde. 6) "royectar los cruces de manera que no haya acumulación del metal. 5) 'vitar siempre acumulaciones masivas de metal.
3) Bedondear los *ngulos con radios adecuados.
2) ;escomponer la pieza si es demasiado complicada en elementos simples unidos posteriormente por soldadura o ensamble mec*nico.
<) 8acilitar el moldeo limitando el n4mero de !untas y las formas en contrasalida. I) 8acilitar las operaciones de limpieza y rebarbado.
Capítulo5. Organi'ación de un taller de fundición.
eneralidades.9n taller de fundición moderno se compone de las siguientes secciones: #) ección de modelos.
%) ección de preparación de arenas &) ección de preparación de moldes. 6) ección de preparación de machos. 5) ección de colada.
3) ección de limpieza y desbarbado.
%ección de modelos.
;ispone de un almac(n de maderas, un taller de carpintería y el almac(n de modelos,
%ección de preparación de arenas.
'st* organizada en cuatro circuitos, en los que la arena se somete a distintas operaciones:
C=BC9=$ ;' 0B'0 9'0: La arena nueva que llega a la fundición es sometida primero a ensayos en el laboratorio, para fi!ar sus características. Q despu(s se somete a las siguientes operaciones:
#) e deseca %) e enfría &) e tritura 6) e criba 5) e almacena
C=BC9=$ ;' 0B'0 ='F0: La arena procedente de otros desmoldeos es sometida a las siguientes operaciones:
#) e tritura
%) e pasa por un separador magn(tico para eliminar partículas met*licas. &) e criba
6) e almacena
C=BC9=$ ;' 0B'0 ;' C$97$ "0B0 7$L;': 8ormada por mezcla de arena nueva y vie!a. e realizan las siguientes operaciones:
#) 7ezcla y humectación: e mezclan las arenas y se humedece
%) ;esintegración de los terrones que han podido quedar en la arena, despu(s de su paso por el mezclador. &) ransporte de la arena preparada a las m*quinas
C=BC9=$ ;' 0B'0 ;' C$9"$ "0B0 70C1$: i se emplea arena sin aglutinante para la confección de machos, sirve el mismo circuito de arena de consumo para moldes. 'n caso contrario, se prepara la arena en un circuito similar al de arena para consumo de moldes, pero con adición del aglutinante en el mezclador.
Ma*uinaria empleada en los circuitos de preparación de las arenas
La maquinaria empleada en la preparación de arenas para realizar las operaciones rese/adas en os circuitos que hemos descrito anteriormente, es la siguiente:
'C0;$B': e emplean dos tipos de secadoresE los d e tambor y los verticales.
7$L=$: Los molinos que m*s se emplean para triturar la arena son los de rulos, pero tambi(n se emplean los molinos de bolas.
07=C': "ara cribar la arena se emplean tamices oscilantes y cribas rotatitas.
7'@CL0;$B' Q 197';'C';$B': e encargan de mezclar las arenas y otros productos, y de humedecerlas.
B=9B0;$B'
'"0B0;$B' 70KM=C$ B0"$B0;$B' "0B0 0B'0
%ección de preparación de moldes.
'quipada con las m*quinas de moldear y desmoldear, a las que es conducida la arena, ya perfectamente preparada, por medio de cintas transportadoras.
%ección de preparación de machos.
Contar* con suministro de arena preparada para machos en cada puesto de traba!o.
%ección de colada.
La nave de colada estar* contigua a los cubilotes. La carga de los cubilotes se realiza por el e+terior de la nave, pero la piquera de colada queda dentro de esta. 'n el suelo de la nave se disponen los moldes preparados, sobre los que se va vertiendo el metal transportado desde la piquera de colada. 9na vez enfriados los moldes, se
procede al desmoldeo, y las ca!as de moldeo vacías se devuelven a la sección de moldeo por medio de transportadores de rodillos o de tablillas de acero.
%ección de limpie'a y desbarbado.
Las piezas coladas se transportan a la sección de limpieza y desbarbado. 9na vez terminada la limpieza y desbarbado, se llevan al almac(n de piezas terminadas o semiterminadas.
Capítulo 5I. %interi'ación.
eneralidades.La conformación por sinterización se realiza reduciendo los metales y aleaciones a polvo finísimo, y comprimiendo despu(s estos polvos en moldes adecuados y a una temperatura determinada. "or tanto, la fabricación por este procedimiento se realiza en tres fases:
#) 8abricación de los polvos met*licos
%) Compresión en frío de los polvos met*licos &) interizado
Fabricación de los pol#os met)licos.
"ara la fabricación de estos polvos se siguen procedimientos mec*nicos y procedimientos fíquicoquímicos. "B$C';=7='$ 7'CO=C$
#) 7olido
%) "ulverización: se realiza dirigiendo un chorro fundido de metal sobre un disco con cuchillas, que fragmentan el chorro de metal.
&) 0tomización: e realiza dirigiendo una corriente de aire muy violenta o vapor de agua a presión sobre un chorro de metal fundido.
"B$C';=7='$ 8N=C$H9N7=C$ #) Beducción de ó+idos
%) 'lectrólisis.
&) ;escomposición t(rmica 6) Condensación
5) Corrosión intercristalina 3) $tros procedimientos
Compresión en frío de los pol#os met)licos.
íntimo, hasta llegar a hacer ligazones atómicas entre los *tomos superficiales. Cuanto mayor es la presión, mayor es la compresión que se produce en el polvo, aunque hasta un cierto límite.
%interi'ación
La sinterización consiste en calentar las piezas preformadas por compresión hasta lograr una soldadura total de la masa. La temperatura de sinterización no ha de llegar nunca a la de fusión del metal.
'n general, se eligen temperaturas comprendidas entre los %T& y los &T 6 de la temperatura absoluta de fusión, con tiempos de sinterización comprendidos entre los quince minutos y las dos horas..
'l tipo de horno m*s empleado es el continuo, con atmósfera controlada para impedir la o+idación de los polvos.
Compresión en caliente.
"ara obtener productos muy compactos se puede combinar en una sola operación, denominada compresión en caliente, la compresión en frío y la sinterización posterior.
2imitaciones de la conformación por sinteri'ado.
La conformación por sinterizado est* limitada:
#) "or las dimensiones de la pieza i es muy grande se necesita mucha compresión y hay m*quinas que no pueden satisfacer esta necesidad)
%) "or la forma de las piezas, que debe ser siempre sencilla para que sea m*s f*cil su compresión
&) "or las características mec*nicas de las piezas obtenidas, que son inferiores a las obtenidas por m(todos de fundición y mecanizado corrientes.
6) "orque el precio de las matrices es muy elevado.
Parte 1. Conformación por deformación y corte. Capítulo 5II. For0a.
eneralidades.La conformación por deformación y corte se realiza sometiendo los metales, en caliente o enfrío a esfuerzos de toda clase, principalmente de compresión.
La conformación puede realizarse por sólo deformación, por deformación y corte, y tambi(n por corte puro.
For0a
La for!a es un procedimiento de conformación de los metales que se realiza someti(ndolos a esfuerzos violentos de compresión, repetidos o continuos, una vez calentados a temperaturas superiores a la de recristalización, pero inferiores a la de fusión. Con la for!a se realizan dos clases de traba!o:
#) "iezas acabadas, a las que por for!a se les da su forma definitiva.
%) "iezas de desbaste, a las que por for!a se les da una forma apro+imada a la definitiva, y se terminan por mecanizado.
0dem*s, con la for!a se logra una positiva me!ora en las propiedades mec*nicas de los materiales y aleaciones, como consecuencia del afino del grano, de la orientación de la fibra y de la disminución de las sopladuras, segregaciones y dentritas.
08=$ ;'L KB0$ ' L0 8$BF0: 'ste afino es tanto mayor cuanto m*s ba!a sea la temperatura de for!a, siempre que no descienda de la recristalización, y cuanto m*s en(rgicamente se golpee el metal. La for!a debe continuarse mientras no descienda la temperatura de recristalización, pues si se interrumpiese antes comenzaría el crecimiento del grano a partir de este momento.
aturalmente, el afino del grano se traduce en una me!ora de las propiedades mec*nicas del metal. $B='0C=D ;' L0 8=-B0: La fibra que se produce en la for!a por aplastamiento y alargamiento de las
inclusiones e impurezas que contienen los metales, hace variar sus propiedades mec*nicas, me!or*ndolas en la dirección de la fibra y empeor*ndolas en dirección perpendicular.
;=7=9C=D ;' L0 $"L0;9B0, 'KB'K0C=$' Q ;'B=0.
Ciclo t$rmico de a for0a.
#) Calentamiento del metal a la temperatura de la for!a %) $peraciones de for!a propiamente dichas
&) 'nfriamiento del metal a la temperatura ambiente.
C0L'07='$ ' L0 8$BF0: La elevación de temperatura en el calentamiento de los metales debe hacerse lo m*s suavemente posible.
'8B=07='$ ' L0 8$BF0: "uede hacerse al aire, pero resulta m*s aconse!able, sobre todo para los aceros duros, enfriar en el horno o en un echo de cenizas.
Fraguas y hornos de for0a.
'l calentamiento de los metales hasta la temperatura de for!a, se realiza generalmente en fraguas y en hornos de reverbero. Las fraguas se utilizan para el calentamiento de piezas peque/as aisladas y, en general, para traba!os de poca responsabilidad. Q los hornos se emplean para calentamiento de piezas grandes o gran n4mero de piezas al mismo tiempo.
8B0K90: Las fraguas son hogares abiertos, provistos de inyección de aire a presión para forzar la combustión. Los metales se calientan poni(ndolos en contacto directo con las brasas.
For0a a mano.
1'BB07='0 'C'0B=0 "0B0 L0 8$BF0 0 70$:
0"$Q$: Los apoyos m*s comunes se denominan yunques y bigornias.
70B=LL$: La cabeza lleva un e+tremo plano para aplanar y otro en bisel que se denomina pana, para alargar el material. "ero tambi(n hay martillos con cabeza de un e+tremo cuadrado y el otro e+tremo de bola. Los artillos grandes se denominan mallos o machos.
'0@0: irven para sostener la pieza en la for!a.
Operaciones de la for0a a mano.
'=B0;$: 's una operación de alargamiento del metal por disminución de su sección.
;'KW'LL$: 's una operación que tiene por ob!eto producir una disminución de sección brusca a partir de un punto determinado.
B'C0LC0;$: iene por ob!eto acortar las piezas aumentando su sección. e realiza martillando por un e+tremo de pieza, apoyada en el yunque por el otro.
'07"0;$: e realiza colocando el material entre dos herramientas denominadas estampas. C9B0;$: 's la operación que tiene por ob!eto curvar una pieza met*lica.
;$-L0;$: 's como el curvado, con la diferencia de que la curva en vez de ser redonda, es como si fuese un pliegue.
