Ing. de Manufactura Fundicion

| INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA ELECTRICA

PLANTEL AZCAPOTZALCO

Laboratorio de: INGENIERÍA

DE MANUFACTURA I

Alumno

Domínguez Castro Arturo

Grupo 6MM4

Practica Escudo ESIME”

“

15/04/2013



Objetivo Conocer el proceso de fundición, además de conocer las características de una arena en verde, modelo, molde, corazón, etc. Y posteriormente realizar un escudo de la ESIME mediante el proceso de fundición en arena verde.

Introducción (Practica 1) Fundición

fundición es el proceso de fabricación de piezas, comúnmente metálicas pero también de plástico, consistente en fundir un material e introducirlo en una cavidad, llamada molde, donde se solidifica. El proceso más tradicional es la fundición en arena, por ser ésta un material refractario muy abundante en la naturaleza y que, mezclada con arcilla, adquiere cohesión y moldeabilidad sin perder la permeabilidad que posibilita evacuar los gases del molde al tiempo que se vierte el metal fundido. La fundición en arena consiste en colar un metal fundido, típicamente aleaciones de hierro, acero, aluminio, bronce, latón y otros, en un molde de arena, dejarlo solidificar y posteriormente romper el molde para extraer la pieza fundida. Para la fundición con metales como el hierro o el plomo, que son significativamente más pesados que el molde de arena, la caja de moldeo es a menudo cubierta con una chapa gruesa para prevenir un problema conocido como " flotación del molde", que ocurre cuando la presión del metal empuja la arena por encima de la cavidad del molde, causando que el proceso no se lleve a cabo de forma satisfactoria. Diseño del modelo

La fundición en arena requiere un modelo a tamaño natural de madera, plástico y metales que define la forma externa de la pieza que se pretende reproducir y que formará la cavidad interna en el molde. En lo que atañe a los materiales empleados para la construcción del modelo, se puede emplear desde madera o plásticos como el uretano y el poliestireno expandido (EPS) hasta metales como el aluminio o el hierro fundido.



Para el diseño del modelo se debe tener en cuenta una serie de medidas derivadas de la naturaleza del proceso de fundición: 

Debe ser ligeramente más grande que la pieza final, ya que se debe tener en cuenta la contracción de la misma una vez se haya enfriado a temperatura ambiente. El porcentaje de reducción depende del material empleado para la fundición.



Las superficies del modelo deberán respetar unos ángulos mínimos con la dirección de desmoldeo (la dirección en la que se extraerá el modelo), con objeto de no dañar el molde de arena durante su extracción. Este ángulo se denomina ángulo de salida. Se recomiendan ángulos entre 0,5º y 2º.



Incluir todos los canales de alimentación y mazarotas necesarios para el llenado del molde con el metal fundido.



Si es necesario incluirá portadas, que son prolongaciones que sirven para la colocación del macho.

Moldes

Los moldes, generalmente, se encuentran divididos en dos partes, la parte superior denominada cope y la parte inferior denominada draga que se corresponden a sendas partes del molde que es necesario fabricar. Los moldes se pueden distinguir: 

Moldes de arena verde: consiste en la elaboración de moldes partiendo de la mezcla de arena de sílice y bentonita (un derivado de la arcilla) a un 30 - 35 % con una cantidad moderada de agua.



Moldes de arena fría: usa aglutinantes orgánicos e inorgánicos para fortalecer el molde. Estos moldes no son cocidos en hornos y tienen como ventaja que son más precisos dimensionalmente pero también más caros que los moldes de arena verde.



Moldes no horneados: estos moldes no necesitan ser cocidos debido a sus aglutinantes (mezcla de arena y resina). Las aleaciones metálicas que típicamente se utilizan con estos moldes son el latón, el hierro y el aluminio.



Etapas del proceso de fundición en arena verde

Las etapas que se diferencian en la fabricación de una pieza metálica por fundición en arena comprende: Compactación de la arena 

alrededor del modelo en la caja de moldeo. Para ello primeramente se coloca cada semimodelo en una tabla, dando lugar a las llamadas tablas modelo, que garantizan que posteriormente ambas partes del molde encajarán perfectamente. Actualmente se realiza el llamado moldeo mecánico, consistente en la compactación de la arena por medios automáticos, generalmente mediante pistones (uno o varios) hidráulicos o neumáticos.4

Colocación del macho o corazones . 

Si la pieza que se quiere fabricar es hueca, será necesario disponer machos, también llamados corazones que eviten que el metal fundido rellene dichas oquedades. Los machos se elaboran con arenas especiales debido a que deben ser más resistentes que el molde, ya que es necesario manipularlos para su colocación en el molde. Una vez colocado, se juntan ambas caras del molde y se sujetan. Siempre que sea posible, se debe prescindir del uso de estos corazones ya que aumentan el tiempo para la fabricación de una pieza y también su coste.

Colada. 

Vertido del material fundido. La entrada del metal fundido hacia la cavidad del molde se realiza a través de la copa o bebedero de colada y varios canales de alimentación. Estos serán eliminados una vez solidifique la pieza. Los gases y vapores generados durante el proceso son eliminados a través de la arena permeable.

Enfriamiento y solidificación. 

Esta etapa es crítica de todo el proceso, ya que un enfriamiento excesivamente rápido puede provocar tensiones mecánicas en la pieza, e incluso la aparición de grietas, mientras que si es demasiado lento disminuye la productividad. Además un enfriamiento desigual provoca diferencias de dureza en la pieza. Para controlar



la solidificación de la estructura metálica, es posible localizar placas metálicas enfriadas en el molde. También se puede utilizar estas placas metálicas para promover una solidificación direccional. Además, para aumentar la dureza de la pieza que se va a fabricar se pueden aplicar tratamientos térmicos o tratamientos de compresión. Desmolde . 

Rotura del molde y extracción de la pieza. En el desmolde también debe retirarse la arena del macho. Toda esta arena se recicla para la construcción de nuevos moldes.

Desbarbado . 

Consiste en la eliminación de los conductos de alimentación, mazarota y rebarbas procedentes de la junta de ambas caras del molde.

Acabado y limpieza 

Los restos de arena adheridos. Posteriormente la pieza puede requerir mecanizado, tratamiento térmico, etc.

Ventajas y desventajas del moldeado en arena verde

Ventajas 

Económico: es un proceso más barato que el resto.



Resistencia a altas temperaturas.



Posibilidad de obtención de piezas de hasta menos de 3mm de grosor de acero.



Posibilidad de utilización en gran cantidad de metales y aleaciones.



Acabado uniforme y liso.



No requiere de tolerancias especiales.



Aproximadamente un 90% del material del molde es reciclable.



Se trata de un proceso flexible con costos de materiales bajos.



Piezas sin tensiones residuales.



Desventajas 

No se trata de un proceso recomendado para piezas de gran tamaño.



Las tolerancias que se obtienen suelen ser bastante grandes.



No es el proceso más adecuado para la realización de piezas de geometría compleja.



Los acabados superficiales que se obtienen no son los mejores.



Piezas con resistencia mecánica reducida.



Preparación de la arena (practica 2) Como ya se menciono en la parte introductoria, la arena debe de contener un cierto porcentaje de sílice, bentonita (derivado de la arcilla) y agua. Es por esta la razón que procedemos a la realización de la arena. La arena usa en la ESIME Azcapotzalco ya se encuentra un tanto mezclada con sílice, bentonita y carbón mineral, debido a que esta puede reusarse varias ocasiones. Lo único que se procede a hacer es la mezcla con agua. Equipo empleado: 

Palas



Botes o cubetas



Escobas



Agua



Durómetro (en este caso usamos un durómetro manual ósea el dedo índice)

Metodología: Evidencia fotográfica

Observaciones y conclusiones:

En esta practica es muy importante no excederse la mezcla de la arena con al agua ya que demasiada humedad puede ocasionar una explosión a la hora del vaciado, debido al choque térmico y a la evaporación del agua.



Preparación del molde (practica 3) En esta práctica o en esta parte se procede a preparar el molde para el escudo de la ESIME Equipo empleado y material empleado: 

Modelo de metal.



3 tubos (para respiraderos y alimentador).



Una rejilla de colado fino.



Una rejilla de colado grueso.



2 paletas de madera para moldeo.



Una espátula.



2 pisones.



Arena.



Mesa de trabajo.



Un cucharon.



2 pernos.



4 grapas.



Polvo separador.



Regla de metal.

Metodología: 

Como primer paso, se prepara la mesa de trabajo, es decir, se llena una tarja con arena, se coloco la herramienta en las divisiones con l as que cuanta la mesa.



Se coloca la caja de moldeo inferior sobre la mesa de trabajo, de tal forma que al voltear el molde inferior coincidan los barrenos con la caja de moldeo superior, para posteriormente colocar los pernos.



Una vez colocada adecuadamente la caja de moldeo sobre la mesa de trabajo se coloca el modelo (escudo ESIME). Este debe de tener una pequeña inclinación para



que se puedan colocar adecuadamente los respiraderos y el alimentador. Como separación, el modelo debe tener tres dedos aproximadamente de cada pared del molde, para que no existen fugas a la hora del vaciado. 

Se rocía el modelo con polvo separador



Se rocía arena con la rejilla de colado fino al modelo que se encuentra dentro del molde inferior, con un espesor de aproximadamente 2 cm.



Se compacta la arena con las manos, de tal forma que arena quede compacta con el modelo.



Se vuelve a rociar arena con la rejilla de colado fino al molde, cubriendo tres cuartas partes del molde.



Se empieza a compactar la arena con las paletas de madera, iniciando con los extremos. Posteriormente se compacta con los pisones, hasta que adquiera cierta dureza.



Se coloca arena en el molde directamente con el cucharon, hasta cubrir el molde. Nota: para que se compacte uniformemente la arena en todo el molde se le hace una pequeña muralla en los extremos del molde de 4 dedos aproximadamente de alto, para que las orillas que son las que mas cuestan trabajo compactar se compacten uniformemente con todo el molde



Ya que se compacto uniformemente toda la arena, se rebajan los bordes salidos con una regla de metal.



Se voltea la caja de moldeo inferior, sosteniendo fuertemente el modelo para que no se mueva de su posición dentro de la arena. Nota: en este punto es muy importante sostener el modelo al voltear el molde ya que si se llega a mover de su lugar el modelo ya no sirve el molde.



Se coloca la caja de moldeo superior, haciendo coincidir los barrenos, los barrenos deben estar combinados, es decir uno redondo y el otro ovalado.



Se colocan los pernos en los barrenos.



Se colocan los tubos del alimentador y de los respiraderos, de tal forma y a tal distancia que no puedan existir fugas a la hora del vaciado.



Se rocía de polvo separador todo el molde inferior.



Se rocía arena con la rejilla de colado fino al molde, con un espesor de aproximadamente 1 pulgada.





Se rocía arena con la rejilla de colado grueso al molde, que cubra aproximadamente de arena la mitad del molde.



Se empieza a compactar la arena con las paletas de madera, iniciando con los extremos y los alimentadores, en el caso del alimentador y los respiraderos se apisona hasta 3 veces cada uno por cada compactación. Posteriormente se compacta con los pisones, hasta que adquiera cierta dureza.



Se acaba de llenar el molde con los granos de arena que quedaban sobre la rejilla de colado fino.



Se coloca una pequeña muralla de 3 dedos de alto aproximadamente.



Se compacta uniformemente toda la arena, en este caso no importa si la arena compactada no llega al ras de la caja de moldeo superior.



Se retiran los pernos.



Se separa la caja de moldeo superior de la inferior.



Se retiran los respiraderos y el alimentador de la caja de moldeo superior. Nota: al retirar los tubos se debe tener cuidado, para esto extraen realizando un giro.



En la parte superior del molde superior se hacen unos pequeños conos en los huecos de los respiraderos y el alimentador, en el caso del alimentador el tamaño del cono es mayor.



Se realizan unas pequeñas cavidades en las partes donde se colocaron los respiraderos y el alimentador en la caja de moldeo inferior. En la cavidad del alimentador debe a ver una pequeña rampa y debe de tener una profundidad un poco mayor al grosor del modelo.



Se extrae el modelo de la caja de moldeo inferior, esto debe realizar con cuidado para no dañar el molde.



Se inclina y se le sopla un poco la caja de moldeo inferior para quitar la arena suelta del molde.



Finalmente se ensambla nuevamente la caja de moldeo inferior y superior, volviendo a poner los pernos, además de colocar las grapas, para que fije fuertemente las dos cajas de moldeo.



Evidencia fotográfica


En esta práctica es muy importante realizarla cuidadosamente ya que cualquier error puede ocasionar la destrucción del molde. Algo que me sucedido a mi, fie que no sostuve con fuerza el modelo a la hora de voltear mi molde, esto ocasión daños al molde, por loe que se tubo que volver a realizar.



Vaciado (practica 4) Esta práctica procede al vaciado del metal fundido al molde. Equipo empleado y material empleado: 

Horno.



Traje térmico.



Crisol.



Pinzas de sujeción para el crisol.

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Pala delgada.



Pinzas de sujeción para la pastilla anti gases.



Pastilla anti gases.

Metodología: Evidencia fotográfica


En esta practica se tuene un mayor riesgo de accidentes ya que en primera hay que estar muy cerca del calor y con los trajes térmicos se produce una gran deshidratación y esto puede ocasionar un desmallo, para esto hay que pedir relevos al estar cerca del calor. Otra cosa importante es que hay que sostener fuertemente el crisol ya que si se llega a caer puede ocasionar severas quemaduras.



Conclusión general Esta practica se realizo con el debido cuidado aunque como todo no faltaron algunos percances durante el desarrollo de esta,

yo considero que esta practica es una de las

complejas ya que se requiere de un gran esfuerzo físico, así como es una de las mas riesgosas, pero al igual considero que es una practica puramente practica por los que nos ayuda a observar y a relacionar con un g ran panorama lo teórico y lo visto en clase. La seguid e higiene tiene un gran peso en todo el proceso de fundición, por lo que se debe tener lamas mínima precauciones durante el todo el proceso Las conclusiones y observaciones acerca de cada aparatado de la práctica se encuentran al final de estos.

Bibliografía 

https://es.wikipedia.org/wiki/Fundici%C3%B3n





http://es.wikipedia.org/wiki/Moldeo_en_arena_verde

Ing. de Manufactura Fundicion

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