Laboratorio de Procesos de Manufactura Fundición 7-junio-17, I Término 2017-2018
Alvarez Cornejo Juan José Facultad de Ingeniería en Mecánica y Ciencias de la Producción (FIMCP) Escuela Superior Politécnica del Litoral (ESPOL) Guayaquil - Ecuador
[email protected] jujoalva@espo l.edu.ec
Resumen Está práctica consistió en analizar el proceso de fundición mediante la elaboración de piezas en fundición de zinc utilizando dos tipos moldes, permanentes y desechables. Como molde desechable se elaboró y utilizó un molde de arena verde, mientras que como molde permanente se utilizó un molde de hierro fundido. Para poder realizar la fundición se utilizó un horno de resistencia eléctrica eléctrica en cuyo interior se introdujo el crisol junto con los trozos de zinc para luego elevar la temperatura por encima del punto de fusión del zinc hasta los 525°C. Finalmente se realizó el vaciado de la colada dentro de los moldes, donde solidificaron para obtener las piezas finales. Palabras claves: fundición, molde de arena verde, molde de hierro fundido, punto de fusión.
Introducción La fundición de metales es un proceso de fabricación de piezas con geometría especifica mediante el colado del metal fundido en un molde. Estos moldes pueden ser laborados en arena y arcilla debido a la abundancia de este material, a la resistencia al calor, y su bajo costo. Sin embargo, son de un uso limitado. El proceso de la fundición comienza con la elaboración del modelo de la pieza que se desea fabricar, comúnmente de madera o yeso en producciones bajas y en metales blandos como el aluminio en producciones en masa. El molde debe ser ligeramente más grande que la pieza que se desea fabricar ya que existe contracciones del metal cuando se enfría, son necesarias las previsiones para evacuación de gases, usualmente conocidos como respiraderos. Luego se procede a la fabricación del molde de arena, el cual se comienza compactando la arena alrededor del modelo. Luego el que el modelo es retirado, se procede al colado que no es otra cosa, que el vertido de metal líquido en el molde que se ha construido, luego viene el enfriado que debe ser controlado para que no aparezcan grietas ni tensiones en la pieza formada.
El desmolde viene a continuación, el cual se desarrolla con la rotura del molde y el reciclaje de la arena, la pieza se presenta burda por lo cual se suele someter a un proceso de desbarbado desbarbado y pulido pulido
Equipos, Instrumentación Procedimiento
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Los equipos de la práctica fueron los siguientes:
Zinc. Molde de hierro fundido. Molde de arena. Horno de resistencia eléctrica Crisol Tenazas
El equipo utilizado durante la práctica se encuentra en el Anexo A. El procedimiento de la práctica comenzó aplicando una capa de grafito, grafit o, con la mina de un lápiz, a la superficie de contacto del molde de hierro con el fin de que actué como un antiadherente entre la fundición y el molde. Con el recubrimiento listo se cerró el 1
molde y se introdujo en el molde de arena. Mientras se realizaba el recubrimiento de grafito un grupo realizaba el molde arena aplicando cuidadosamente agua para obtener una mezcla entre 4% y 5% de humedad, esto con el objetivo de mantener la forma del molde. Una vez con una mezcla optima se introdujo un tubo en la arena, se recubrió con la misma y se retiró con cuidado formando de esta manera el molde de arena. Por otra parte, al mismo tiempo que se realizaban estos procedimientos, el horno de resistencia eléctrica era calentado hasta superar el punto de fusión del Zinc, a 525°C. En este punto el Zinc se encontraba en fase líquida y listo para ser vertido en los dos moldes, así que el crisol fue retirado cuidadosamente aplicando las normas de seguridad de la práctica y vertido en los dos moldes. Durante el vertido del zinc la escoria era separada por otra persona con la ayuda de una varilla. Luego de un momento el zinc se solidifico y fue retirado de ambos moldes para su respectivo análisis.
más rápido en un molde metálico que en uno de arena. Así, la elección del molde es un factor decisivo para la fundición porque afecta las propiedades finales de la pieza. Los defectos de incrustaciones son más probables en un molde de arena que en uno de hierro fundido. Por último, el acabado superficial de las piezas en un molde de hierro fundido presenta menos rugosidad que en uno de arena. Se recomienda utilizar todas las normas de seguridad sugeridas en la guía de laboratorio. También se recomienda aplicar una buena capa de grafito sobre el molde de hierro fundido para evitar adherencia a la hora de abrirlo. Finalmente, es recomendable realizar un hueco lo más uniforme posible en el molde de arena para evitar incrustaciones en la pieza.
Referencias Bibliográficas
Resultados
Las imágenes de las fundiciones de la práctica se encuentran en el anexo B.
Análisis de Resultados, Conclusiones y Recomendaciones Las fundiciones obtenidas por medio del molde de hierro fundido presentaron un mejor acabado superficial como se aprecia en la fig. 7 y 8 a diferencia de la pieza realizada con el molde de arena la cual presenta incrustaciones como se pude ver en la fig. 6. Estos defectos se ocasionan por la introducción de área en la pieza. Estas piezas también poseen defectos de discontinuidad producidos por las diferencias de tiempos de vaciado, ya que la colada del primer crisol no fue suficiente para llenar un molde. Este defecto se ve presente en las imágenes como una línea transversal en la superficie de la pieza.
ESPOL, (2017) Guía de laboratorio de Procesos de Manufactura, Práctica de fundición. Guayaquil, Ecuador: FIMCP. Barreiro, J. “Fabricación de hierro, acero y fundiciones”. Urmo, S.A. de Ediciones, 1ª ed. edición (1978). Abril, E. “Introducción a la metalurgia”. Edición Marymar. Capello, E. “Tecnología de la fundición”. Editorial Gustavo Gili S.A
Se puede concluir que el proceso de fundición se puede realizar por medio de dos tipos de moldes. El tiempo de solidificación, se ve afectado por el tipo de molde, siendo
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ANEXO A – EQUIPO
Figura 1: Equipo de seguridad.
Figura 2: Molde de hierro fundido
Figura 3: Molde de arena
Figura 4: Crisol
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Figura 5: Horno de resistencia eléctrica
ANEXO B – RESULTADOS
Figura 6: Fundición de zinc en molde de arena.
Figura 7: Fundición de zinc en molde de hierro de fundido.
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Figura 8: Fundición de zinc en molde de hierro de fundido.
ANEXO C – POST LABORATORIO 1.- ¿Cuáles son las partes de un molde de hierro fundido y explique para que sirven?
Mazarota: es un deposito en el molde que se coloca en los sitios críticos. Al llenar los moldes, este depósito se llena también y sirve también como un indicativo de que la pieza se ha solidificado completamente. Guías: se utilizan para mantener unidas y calzadas ambas caras del molde. Bebederos: es la entrada al molde por donde se vacía la colada. Cavidad del molde: es el deposito donde se distribuye la colada, con la forma de la pieza.
2.- Identifique las partes de molde de hierro fundido
Cavidad del molde
Mazarota
Bebedero Guias
3.- ¿Cuáles son las impurezas que se presentan en el zinc y cuál fue la temperatura que se utilizó para fundir este material en la práctica?
Las impurezas que se presentan en el zinc son generalmente plomo y estaño: se utilizó una temperatura de °C 525, superior a la de fusión.
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4.- ¿Por qué existen poros al finalizar la fundición?
Se pueden presentar debido a pequeñas incrustaciones de arena o por gases que no pudieron evacuar.
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