> REPLACE THIS LINE WITH YOUR PAPER IDENTIFICATION NUMBER (DOUBLE-CLICK HERE TO EDIT) <
1
Fundición al vacio y fundición con Poliestireno Expandido Iván Velandia Rodríguez Cód. 201133
Resumen — El El presente artículo define la fundición, y los métodos de fundición al vacio y con poliestireno expandido.
I. INTRODUCCIÓN
S
E fundió por primera vez en época de los Hititas en Asia Menor y fue el secreto mejor guardado en la historia del hombre. El dominio de la técnica de fundición les premitió construir herramientas herramientas superiores a las de bronce, comenzando así la Edad de Hierro. Traído por los Fenicios a las costas Mediterráneas, fué en Murcia donde se encuentran los vestigios más antiguos de este noble arte. En la historia de la fundición de hierro, y por tanto del hombre, un hecho cambió la historia para siempre, en el siglo XVIII, por la obtención de hierro con carbón mineral (coke). Este hecho abrió las puertas a la Revolución Industrial, que es el origen de la Época Moderna.[1] II. 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 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,
Artículo realizado el 01 de Febrero del 2012. Autor: Iván Velandia Rodríguez, estudiante de pregrado de ingeniería industrial, Universidad Nacional de Colombia-sede Bogotá (e-mail:
[email protected]).
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.[2]
III. FUNDICIÓN AL VACÍO En el proceso de fundición al vacío o proceso de baja presión contra la gravedad , se moldea una mezcla de arena fina y de uretano sobre dados de metal, que se cura con vapores de amina. El molde es sujeto después con un brazo robótico y se sumerge parcialmente en metal fundido que se encuentra en un horno de inducción. El metal se puede fundir al aire o en vacío. El vacío reduce la presión del aire en el interior del molde a aproximadamente dos terceras partes de la presión atmosférica, succionando por tanto el metal fundido en las cavidades del moldea través de un canal de alimentación en la parte inferior del molde. El metal fundido en el horno está a una temperatura, por lo general, de 55º por encima de la temperatura líquidus; en consecuencia, empieza a solidificarse en una fracción de segundo. Una vez lleno el molde, se retira del metal fundido. Este método es parcialmente adecuado para formas complejas con pared delgada. Las piezas fundidas al aire se fabrican fácilmente en volúmenes elevados ya un coste relativamente bajo. Las piezas fundidas en vacío implican habitual-mente el uso de metales reactivos — aluminio, aluminio, titanio, circonio, hafnio — . Estas piezas, que a menudo se encuentran en forma de súper aleaciones para turbinas de gas, pueden tener paredes de un espesor de hasta 0,5 mm. El proceso puede automatizarse automatizarse y los costos de producción son similares a los de la fundición en arena verde.
> REPLACE THIS LINE WITH YOUR PAPER IDENTIFICATION NUMBER (DOUBLE-CLICK HERE TO EDIT) < IV. FUNDICIÓN CON POLIESTIRENO EXPANDIDO El proceso de fundición en modelo consumible también llamado de modelo evaporado o de modelo perdido, y con el nombre comercial de molde lleno — utiliza un modelo de poliestireno que se evapora en contacto con el metal fundido para formar una cavidad para la fundición. Se ha convertido en uno de los procesos de fundición más importantes para metales ferrosos y no ferrosos, en particular en la industria automotriz. En este proceso, se colocan bolas de poliestireno crudo desechable (eps), conteniendo pentano entre un cinco y un ocho por ciento, en un dado precalentado que, por lo general, está hecho de aluminio. El poliestireno se expande y adopta la forma de la cavidad del dado; se aplica entonces más calor, para fundir las bolas y unirlas entre sí. El dado se deja enfriar y se abre, retirándose el modelo de poliestireno. También se pueden hacer modelos complejos uniendo varias secciones de modelos individuales utilizando un adhesivo de fusión en caliente. El modelo se recubre con un barro refractario de base acuosa, se seca y se coloca en una caja de moldeo. La caja se llena de arena suelta y fina, que rodea y soporta el modelo, y puede
secarse o mezclarse con agentes aglutinantes para darle resistencia adicional. La arena se compacta de manera periódica utilizando diversos medios. Entonces, sin retirar el patrón de poliestireno, se vacía el metal fundido en el molde. Esta acción vaporiza de inmediato el modelo, y llena la cavidad del molde, reemplazando completamente el espacio que antes ocupaba el modelo de poliestireno. El calor degrada (des polimeriza) el poliestireno, y los productos de la degradación se ventilan hacia la arena circundante. Dado que el polímero requiere de una considerable energía para degradarse, se presentan grandes gradientes térmicos en la interface metal-polímero; en otras palabras, el metal fundido se enfría más deprisa de lo que lo haría si se vaciara en una cavidad. En consecuencia, la fluidez es inferior a la de
la fundición en arena. Esto tiene efectos importantes en la micro estructura en toda la fundición, y también conduce a una solidificación direccional del metal . Este proceso posee una serie de ventajas sobre otros métodos de fundición: el proceso es relativamente simple, porque no existen líneas de partición, corazones o sistemas de alimentación; para el proceso bastan cajas de moldeo de bajo costo; el poliestireno es económico y se puede procesar con facilidad en modelos con formas complejas, tamaños varios y un fino detalle superficial; la fundición requiere un mínimo de operaciones de acabado y limpieza; y el proceso puede
2
automatizarse y es económico para grandes lotes de producción. Aplicaciones típicas de este proceso son las cabezas de cilindro, los cigüeñales, los componentes de frenos y las bases para maquinaria. En una modificación del proceso de modelo perdido, un
modelo de poliestireno es rodeado por un cascarón cerámico (Replicast C-S Process ). El modelo se quema antes del vaciado del metal fundido en el molde. Su ventaja principal sobre la fundición por revestimiento es que se evita completamente la absorción de carbono en el metal. Los nuevos desarrollos en la fundición de modelo perdido incluyen, entre otras cosas, la producción de composites metal matriz. Durante el proceso del moldeo del modelo de polímero, se incrustan en su volumen fibras o partículas. Éstas se convierten en parte integral de la fundición. [2]
V. CONCLUSIONES Una buena alimentación de aire hará más eficiente el proceso de fundición. Si los moldes no pasan un buen control y no son hechos de manera eficiente provocaran fugas y piezas con características pésimas. Moldes hecho correctamente proporcionaran piezas de calidad con propiedades requeridas. REFERENCIAS [1] Historia del hierro, fundición ,información tomada de la pagina web: http://www.acrisol.com/ [2] Wikipedia, fundición, fecha de modificación 30 enero 2012, página web: http://es.wikipedia.org/wiki/Fundici%C3%B3n [3] Serope Kalpakjian y Steven R. Schmid:Manufactura, ingeniería y tecnología . México, 2002: Pearson Educación. Información de la pagina web : http://es.scribd.com/doc/22334136/ManufacturaIngenieria-Y-Tecnologia-Kalpakjian
