fundición en molde permanente

Contenido I. Introducción..................... ............................... ..................... ...................... ..................... ..................... ..................... ....................2 ..........2 II.

Descrip Des cripción ción del del proceso proceso de de fundic fundición ión en en coquilla coquilla o mold molde e permanen permanente te........2 Fases Fases de la fundi fundició ción n en en coqu coquill illa a por por grav graveda edad d .........................................3

2.1. 2.1.

Varia ariante ntes s del proc proceso eso de de fundici fundición ón con con molde molde perma permanen nente: te:.....................4

2.2. 2.2. 2.2.1 .2.1..

Fundició ción hu hueca...................... ................................ ..................... ..................... .................................. ....................... 4

2.2 2.2.2. .2.

Fund Fundic ició ión n a baja baja pres presió ión: n:..................... ................................ ..................... .................................4 .......................4

2.2. 2.2.3. 3.

Fund Fundic ició ión n con con mold molde e perm perman anen ente te al al vací vacío: o:.........................................5

2.2 2.2.. ..

Fund Fundic ició ión n en dad dados os o mat matri rice ces: s:........................................................5

2.2..1.

!"mara fr fría.................... ............................... ..................... ..................... ....................................... ............................ 6

2.2. .2...2.

!"mara caliente..................... ................................ ..................... ..................... ................................ ..................... 7

2.2 2.2.#. .#.

Fund Fundic ició ión n en cent centri rifu fuga ga::..................................................................8

2.2 2.2.#.1 .#.1..

Fund Fundic ició ión n cent centri rifu fuga ga real real..............................................................8

2.2 2.2.#.2 .#.2..

Fund Fundic ició ión n semi semi cent centri rifu fuga ga.............................................................8

2.2.# .2.#.3 .3..

Fun Fundici dición ón cen centríf trífu uga....................................................................9

II I.

DISEÑO DE LA COQUILLA..................... ............................... ..................... ..................... .......................... ................ 10

IV. IV.

COS!"UC "UCCI# DE DE LA LA CO COQUILLA......................................................13

V. VE!A$A VE!A$AS S % DESVE!A DESVE!A$AS $AS DEL DEL USO USO DE LA &UDICI# &UDICI# E COQUILLA COQUILLA O 'OLDE (E"'AE!E.................... ............................... ...................... ..................... ..................... ..................... .................... .......... 13 .1.

Ventajas..................... ............................... ..................... ..................... ..................... ........................................ ............................. 13

.2.

$esventajas.................... ............................... ..................... ..................... ..................... ................................... ......................... 14

VI.

A(LICACIOES.................... .............................. ..................... ...................... ..................... ..................... ...................... ........... 14

I.

Introducción

%n los procesos de conformado de los metales e&isten diferentes formas de conformar la pie'a de metal( seg)n el tipo de producto que se quiere obtener con sus respectiva indicación del cliente( en cuanto a la composición química( a la forma( al acabado( a las propiedades mec"nicas requeridas( se reali'a procesos tales como: laminación en frio * en caliente( e&trusión( colada continua( trefilado( forja( in*ección por  moldeo( fundición en molde de arena( fundición a la cera perdida( fundición en coquilla o molde permanente. %n el presente informe se e&pondr" todo respecto al procesos de fundición en coquilla o molde permanente( *a sea( la descripción del proceso( sus principales variaciones(

sus

ventajas

*

desventajas

frente a

otro

tipo

de

conformados( * principalmente sus aplicaciones en las diferentes industrias. %l principio de la fundición es el siguiente: se funde el metal( se vacía en un molde * se deja enfriar. +na de las ra'ones por el cual se elaboran pie'as en moldes permanentes( es por el costo relacionado que tiene las fundiciones con molde desechables( *a que se debe generar un molde por cada pie'a que elabora( en cambio en la fundición con molde permanente( con el mismo molde se pueden elaborar pie'as en serie( adem"s que permite la elaboración de pie'as de ma*ores dimensiones * peso( de hasta 1,, toneladas.

II.

Descripción del proceso de fundición en coquilla o molde permanente

%l proceso de fundición en coquilla o molde permanente por gravedad( el metal fundido es vaciado sobre el molde o coquilla * penetra a trav-s de el por su propio peso( el metal fundido puede estar en un contenedor o en una cuchara de fusión fuera de la coquilla. %ste proceso se puede utili'ar para pie'as donde la calidad del acabado * las dimensiones no

est"n sujeto a restricciones de calidad. +na coquilla molde met"lico( normalmente de acero o fundición gris/ es un tipo de intercambiador de calor la cual est" sujeto a las le*es de trasferencia de calor( la coquilla para fundición por gravedad usa un molde met"lico construido de dos secciones las mismas que est"n dise0adas para cerrar * abrir con precisión * facilidad. as cavidades del metal junto con las de vaciado son hechas por maquinado( en las dos mitades del molde con la finalidad de obtener precisión en las dimensiones * un buen acabado superficial.

1. Fases de la fundición en coquilla por gravedad as fases del proceso de fundición en coquilla por gravedad se describen a continuación: 

rimera fase: la coquilla se precalienta( esto se reali'a para evitar 



choques t-rmicos entre el metal fundido * la coquilla. egunda fase: se inserta el no*o en el caso que la pie'a fundida



*a a hacer hecha con un vaciado * luego se cierran las mitades. 4ercera fase: dosificar el metal. +na cuchara de colada se sumerge en el ba0o del metal fundido * toma el volumen necesario para el



llenado de la coquilla. !uarta fase: el llenado de la coquilla se reali'a por la bajada de la colada( el canal de alimentación * por las entradas de la



alimentación. enetrando en la coquilla. 5uinta fase: la ma'orta( que sirven para compensar la contracción del metal de la pie'a en el momento de la solidificación. $urante toda la colada * con el fin de evitar que se creen cavidades por la contracción del metal( se rellenan unas masas alimentadoras o reservas de metal líquido( llamadas ma'ortas. %stas ma'arotas guardan el metal líquido durante m"s tiempo( * este metal alimentar" a la pie'a durante la solidificación e impedir" la formación de cavidades llamadas rechupes.



e&ta fase: se abre las mitades de las coquillas * se e&trae la



pie'a fundida de la coquilla. -ptima fase: se observa la pie'a terminada.

2. Variantes del proceso de fundición con molde permanente: 1. Fundición hueca. a fundición hueca es un proceso de molde permanente en el cual se forma un hueco al invertir el molde( despu-s que el metal a solidificado parcialmente en la superficie del molde( drenando así el metal líquido del centro. a solidificación empie'a en las paredes relativamente frías del molde * progresa con el tiempo hacia la parte media de la fundición. %l espesor del casco se controla por el tiempo que transcurre antes de drenar. a fundición hueca se usa para hacer estatuas( pedestales de l"mparas * juguetes a partir de metales de bajo punto de fusión como plomo( 'inc * esta0o. %n estos artículos lo importante es la apariencia e&terior( pero la resistencia * la geometría interior de la fundición no son relevantes. 2. Fundición a baja presión: %l vaciado tradicional de la colada consiste en llenar un recipiente gracias al efecto de la gravedad( sin embargo este m-todo introduce un metal que ha sido e&puesto al aire( por lo cual se generan defectos debido a la o&idación( adem"s de porosidades. +na forma de reducir la o&idación * las porosidades( adem"s de mejorar las propiedades mec"nicas es mediante la fundición a baja presión( en la cual el metal fundido o colada es ingresada al molde producto de una presión de apro&imadamente ,(1 6a( la cual es aplicada desde la posición inferior del molde( de modo que el metal flu*a hacia arriba( como se muestra en la siguiente imagen

3. Fundición con molde permanente al vacío: a fundición con molde permanente al vacío es una variante de la fundición a baja presión en la cual se usa vacío para introducir el metal fundido en la cavidad del molde. a configuración general del proceso es similar a la operación de fundición a baja presión. a diferencia es que se usa la presión reducida del vacío en el molde para atraer el metal líquido a la cavidad( en lugar de for'arlo por  una presión positiva de aire desde abajo. os beneficios de la t-cnica al vacío( en relación con la fundición a baja presión( son que se reduce a porosidad del aire * los efectos relacionados( obteniendo una ma*or resistencia del producto de fundición . Fundición en dados o matrices: a fundición en dados

es un proceso de fundición en molde

permanente en el cual se in*ecta el metal fundido en la cavidad del molde a alta presión. as presiones varían de 7 a 3#, 6a. a presión se mantiene durante la solidificación( luego el molde se abre para retirar la pie'a. os moldes en la operación de fundición se llaman dados. a característica principal de este tipo de fundición es el uso de alta presión para for'ar a l metal dentro de la cavidad del dado

!onfiguración general de una m"quina de fundición en dados c"mara fría/.

1. !"mara fría %n las m"quinas de c"mara fría el material proviene de un recipiente e&terno para reali'ar la colada( este se vacía en una c"mara sin calentar * se emplea un pistón de alta presión que pueden abarcar entre 1 * 1, 6a( para in*ectar el fluido met"lico( con respecto a las m"quinas de c"mara caliente( esta es m"s lenta en la elaboración de las pie'as( debido al tiempo que requiere la cucharada de colada para vaciar el material liquido proveniente de una fuente e&terna. in embargo igualmente son de alta producción * principalmente se usa para fundiciones de alto punto de fusión como el aluminio( latón * aleaciones de magnesio( igualmente es aplicable para fundiciones de bajo punto de fusión como el cobre( plomo etc( pero para estos )ltimos es m"s apropiado utili'ar m"s maquinas calientes debido a la rapide' del proceso. %l ciclo de producción se e&plica en la siguiente secuencia de im"genes.

!iclo de la fundición en c"mara fría.

2. !"mara caliente

!iclo de la fundición en c"mara caliente.

%n las m"quinas de c"mara caliente se cuenta con un recipiente que esta adherido a la m"quina( en donde es fundido el material * adem"s de un sistema de in*ección que funciona mediante el empleo de un pistón de alta presión las que com)nmente en la

industria se encuentran en el rango de entre 7 * 3# 6a. %l hecho de trabajar a altas temperaturas genera la limitación de que no se puede trabajar con metales que tengan altos puntos de fusión( *a que el sistema de pistón al tomar contacto con el metal fundido provoca la deterioración del pistón por ataques químicos. 8lgunos de los metales que se pueden tratar son cobre( plomo( 'inc( esta0o. a fundición en c"mara caliente se muestra en la siguiente secuencia de im"genes. #. Fundición en centrifuga: 1. Fundición centrifuga real %l metal fundido se vacía en un molde que est" girando para producir una parte tubular( se usa para elaborar tubos( ca0os( maguitos * anillos. %l metal fundido se vacía en el e&tremo de un molde rotatorio hori'ontal. a alta velocidad genera fuer'as centrifugas que impulsan al metal a tomar la forma de la cavidad del molde

$isposición de la fundición centrífuga real

2. Fundición semi centrifuga : %n este m-todo se usa la fuer'a centrífuga para producir  fundiciones solidas en lugar de partes tubulares( como se muestra en la figura. a velocidad de rotación se ajusta

generalmente para un factor9g alrededor de 1#( * los moldes se dise0an con ma'arotas que alimenten metal fundido desde el centro. a densidad del metal en la fundición final es m"s grande en la sección e&trema que en el centro de rotación. %l proceso se usa frecuentemente para producir fundiciones en la que se elimina el centro mediante maquinado( e&clu*endo así la porción de m"s baja calidad. os volantes * las poleas son ejemplos de fundiciones que pueden hacerse por este proceso. e usan frecuentemente moldes consumibles o desechables en la fundición semi9centrífuga( como sugiere nuestra ilustración del proceso

$iagrama de flujo final.

3. Fundición centrífuga %n esta función el molde se dise0a con cavidades parciales locali'adas lejos del eje de rotación( de manera que la fuer'a centrífuga distribu*a la colada del metal entre estas cavidades. %l proceso se usa para partes peque0as( la simetría radial de la parte no es un requerimiento como en los otros dos m-todos de fundición centrífuga.

a/ Fundición centrífuga(

III.

b/ fundición.

DISEÑO DE LA COQUILLA

6olde para fundición de aluminio por coquilla

!5+;8: +na coquilla b"sicamente es un tipo de intercambiador de calor la cual esta sujeto a las le*es de transferencia de calor. as coquilla para la fundición por gravedad usa un molde met"lico construido de dos secciones las mismas que est"n dise0adas para cerrar  * abrir con precisión * facilidad.

as cavidades del metal junto con las de vaciado son hechas por  maquinado( en las dos mitades del molde con la finalidad de obtener  precisión en las dimensiones * un buen acabado superficial. ara el dise0o de la coquilla se debe tener en cuenta el peso( materiales( facilidad de adquisición en mercado( facilidad de mantenimiento * f"cil elaboración. os par"metros t-cnicos que se deben considerar en el dise0o son:   

4ransferencia de calor  resión metalost"tica del metal !ontracción del metal

a coquilla en su ma*or parte se dise0ar" tomando en cuenta la transferencia de calor a la que va estar sujeta( a los esfuer'os que se generan debido a contracción * a la presión metalost"tica la cual act)a en las paredes de la coquilla.

&AL!A (ASA" ES!O DEL (D& !O'A &O!O LAS &O"'ULAS % LOS CO!EIDOS DE )O"D QUE !E ES!A COVE"!IDO O CO'O !U QUIE"AS (E"O *IE

IV.

COS!"UCCI# DE LA COQUILLA

(aso +,o proceso 1

acar el b)ho en cera

'-quina

+,o

.erramienta utili/ada !ocineta

%nviar a un modelista para sacar el modelo de las 2

coquilla en madera * recubrir los modelos con grafito para facilidad de desmoldeo de los modelos.

3 

#

reparar la arena para obtener una superficie de mejor calidad tami'ar/ reparar las cajas de moldeo 6oldear en las cajas con el proceso de resinas Fenólicas para obtener el molde de la coquilla.

<

Fundir hierro gris

7

!olar el metal fundido en el molde de la coquilla

>

$esmoldear a la coquilla

?

impiar superficies interiores del molde del b)ho de la coquilla

1, !epillar las superficies e&teriores de la coquilla

4ami'

oladura * esmeril 6e'clador de resinas fenólicas * herramientas =orno de inducción !a*ana

$esarmadores * martillos !epillo de alambre * grata !epillo * porta cuquilla

4aladrar * pasar machuelo en la coquilla para la 11 fijación de la coquilla en el soporte * en el porta coquilla.

4aladros * m achuelos

V.

VE!A$AS % DESVE!A$AS DEL USO DE LA &UDICI# E COQUILLA O 'OLDE (E"'AE!E



1. Ventajas +na ventaja importante en comparación con el colado de arena( es que se puede fundir con la pie'a con roscas e&teriores(



agujeros( etc. a pie'a tiene un buen acabado superficial * limpias( lo que



evita un posterior trabajo de acabado. a e&actitud en las medidas en comparación a la fundición en



arena es ma*or( pero menor que el colado a in*ección. e observa que al estructura es densa * de grano mu* fino producto de la solidificación r"pida( por lo que las propiedades mec"nicas en estas son mejores( que las pie'as coladas en molde de arena( por esta ra'ón es posible disminuir el peso de



las pie'as fundidas en coquilla * por ende ahorrar material. a producción de pie'as fundidas aumenta considerablemente



en relación al moldeo manual en arena. e reduce el sobre espesor de las pie'as fundidas( por lo cual



se reduce el costo de producción. e puede utili'ar el mimo molde reiteradas veces.

2. $esventajas



%levado costo en la elaboración de la coquilla( por lo tanto no se  justifica



 

para una producción unitaria( sino en grandes

cantidades. @o es aconsejable fundir aceros por su alto punto de fusión debido a que la coquilla se desgasta con facilidad. e limita solo a metales con bajo punto de fusión. e limita a formas geom-tricas simples( debido a la necesidad de abrir el molde.

VI.

A(LICACIOES

as aplicaciones para la fundición en moldeo permanente son variadas( debido a las mismas variantes en la fundición permanente( en la siguiente tabla se muestran algunas Aplicaciones se01n el tipo de fundición

'2todo &undición .ueca

Aplicación Fabricación de objetos ornamentales( estatuas( pedestales de l"mparas( objetos

decorativos * juguetes &undición en dados

ie'as de motores( maquinas de oficina( herramientas de mano !amisas de cilindro( anillo de cojinetes

&undición centrifu0a

%n general las aplicaciones de fundición en molde permanente son las siguientes: pistones para motores( culatas( bielas( cuerpos en bruto para engranajes( cuerpos de bomba( pie'as para maquinaria aeron"utica( pro*ectiles( utensilios dom-sticos * de decoración.