PRACTICA DE FUNDICION

PRACTICA DE FUNDICION









DIANA VANESSA CHARRY DIAZ
MARIA MARGARITA CALDERON TRUJILLO










CORPORACION UNIVERSITARIA DEL HUILA "CORHUILA"
FACULTAD DE INGENIERIA
INGENIERIA INDUSTRIAL
NEIVA – HUILA
2015
PRACTICA DE FUNDICION







DIANA VANESSA CHARRY DIAZ
MARIA MARGARITA CALDERON TRUJILLO





PRESENTADO A: ING. JORGE IVAN PERDOMO MONTEALEGRE






CORPORACION UNIVERSITARIA DEL HUILA "CORHUILA"
FACULTAD DE INGENIERIA
INGENIERIA INDUSTRIAL
NEIVA – HUILA
2015
LISTA DE FIGURAS


FIGURA 1: Cucharas para fundición 11
FIGURA 2: Regla 11
FIGURA 3: Varilla 11
FIGURA 4: Brocha 11
FIGURA 5: Apisonador 12
FIGURA 6: Tubos 12
FIGURA 7: Estacas 12
FIGURA 8: Cisco 12
FIGURA 9: Horno de ladrillo y barro 12
FIGURA 10: Caja con modelos 13
FIGURA 11: Encaje de arena y modelos 14
FIGURA 12: Colocación de bebederos 14
FIGURA 13: Retiro de los bebederos 15
FIGURA 14: Molde de los modelos 15
FIGURA 15: Retiro de los modelos 16
FIGURA 16: Fundición del material 16
FIGURA 17: Vertimiento del colado 17
FIGURA 18: Piezas Fundidas 17






CONTENIDO


1. INTRODUCCION 4
1.1 OBJETIVOS 5
1.2 JUSTIFICACION 6
2. MARCO TEORICO 7
2.1 HISTORIA DE LA FUNDICION 7
2.2 PROCESOS DE FUNDICION 7
2.3 FUNDICIÓN EN MOLDES DESECHABLES 8
2.4 FUNDICIÓN EN ARENA 8
2.5 MODELOS PARA FUNDICION EN ARENA 8
2.5.1 Clasificación de los Modelos para fundición en arena 8
2.5.2 Modelos de una sola pieza 8
2.5.3 Modelos divididos 8
2.5.4 Placas modelo 8
2.6 ARENA 9
2.7 EL MOLDE 9
3. DESCRIPCION DEL PROCESO 10
3.1 Preparación De La Arena 12
3.2 Preparación Del Molde 12
3.3 Proceso Para Levar A Cabo La Fundición (Moldeo) 12
3.4 Fundición Del Metal (Aluminio) 15
4. DIAGRAMA DEL PROCESO 17
5. CONCLUSIONES 18
6. RECOMENDACIONES 19
7. BIBLIOGRAFIA 20
INTRODUCCION

Uno de los procesos de manufactura de piezas metálicas más empleados en la industria es la fundición, esta técnica se remonta cerca del año 2000 A.C. y ha tenido grandes repercusiones en la historia debido a su gran uso en la industria y tecnología. Este proceso suele consistir en la fabricación de piezas a partir de elevar al punto de fusión un material e introducirlo en un molde. Allí el material fundido se solidifica y adquiere la forma del molde.
El proceso más habitual es la fundición en arena, que consiste en la colocación de un metal fundido en un molde de arena para que, una vez solidificado el metal, se pueda romper el molde y extraer la pieza fundida.
En este informe se dará a conocer el proceso de fundición del aluminio de una manera artesanal, en un molde de arena, además se determinaran los diferentes materiales que se utilizan para este proceso y sus condiciones térmicas para aplicar esta técnica, asimismo se reconocerán las herramientas que se utilizan para la elaboración de piezas en aluminio.















OBJETIVOS

GENERAL

Conocer e Identificar el proceso de fundición del Aluminio y las herramientas requeridas para la elaboración de piezas en este material, en un proceso de tipo artesanal.

ESPECIFICOS

Conocer el paso a paso del proceso de fundición del aluminio, para la elaboración de algunas piezas.
Identificar las herramientas requeridas en un proceso de fundición de aluminio de manera artesanal.






















JUSTIFICACION

Dentro del proceso de formación de un ingeniero industrial, el conocimiento del proceso de fundición, permitirá tomar decisiones técnicas a la hora de diseñar productos o dirigir operaciones que involucren este método.
Esta práctica se hace con el fin de entrar en contacto de cierto modo con la industria de la fundición, conocer más de cerca las herramientas empleadas para dicho fin, además determinar algunas diferencias entre los tipos de materiales utilizados, las características como los puntos de fusión de cada material y el tratamiento de estos para formar las piezas, teniendo en cuenta que es un proceso artesanal que utiliza un mismo método de fabricación diferenciado de la técnica de fusionado.



















MARCO TEORICO

HISTORIA DE LA FUNDICIÓN
La fundición nace en la edad de cobre debido a la necesidad de desarrollar elementos para la supervivencia y para la guerra. Esta etapa es decisiva porque en ella se inicia un cambio importante en la metalurgia: esta se ve desarrollada por que los metales en uso se deforman fácilmente y por lo tanto se inician pruebas para generar herramientas que hicieron más fácil la vida del hombre. Por consiguiente se deja de lado el uso de la piedra como materia prima principal de herramientas. En esta búsqueda el hombre se vio en la necesidad de generar mezclas de metales o para dar diferentes formas a los metales. Las primeras formas se dieron al finalizar la edad de piedra y al iniciar la edad de cobre dando paso al nacimiento de la metalurgia. Estas formas se dieron martillando las placas de cobre, este proceso recibió el nombre de forjado. Luego se buscó la fusión de metales en hornos rudimentarios para lograr temperaturas elevadas, y los moldes siempre fueron manufacturados en piedra blanda y en esta tallaron la cavidad de la pieza a fabricar. Con el descubrimiento de esta fusión de metales para armas, utensilios, monedas, en algunas poblaciones se inició el proceso metalúrgico de fabricar objetos con aleaciones de cobre con estaño, aluminio, magnesio, manganeso, oro y plata. Al principio se usaron moldes abiertos y el vaciado del metal no necesitaba ningún canal de alimentación, pero con la tecnificación del proceso y con la producción de herramientas y armas cada vez más complejas se inventaron los moldes cerrados y con estos los canales de alimentación para su llenado.

PROCESOS DE FUNDICION
Los procesos de fundición se pueden clasificar según el tipo de molde que utilicen: moldes permanentes o moldes desechables.
Los procesos de molde desechable implican que para sacar la pieza fundida se debe destruir el molde que la contiene, haciendo de este un proceso con velocidades de producción bajas. Gran parte del tiempo de fabricación se destina a realizar el molde y el tiempo de fundición es relativamente bajo en comparación con el de moldeo.
En los procesos de fundición en molde permanente, el molde está fabricado en un material duro como el metal o la cerámica que permite usarlo repetidas veces; el poder reutilizar el molde permite que el tiempo de producción sea mas bajo que en los procesos de molde desechable.

FUNDICIÓN EN MOLDES DESECHABLES

FUNDICIÓN EN ARENA
El trabajar con arena permite trabajar metales con altos puntos de fundición como el acero y el níquel. El proceso general de la fundición en arena comienza con la fabricación del modelo de la pieza a fundir, luego este modelo se coloca entre la arena para generar una cavidad negativa y se ubican los sistemas de alimentación que guiaran el metal fundido hacia las cavidades del molde. Una vez el metal se solidifica al interior de la cavidad, se destruye el molde y se extrae la pieza terminada; si se requiere se puede realizar el proceso de tratamiento térmico a la pieza fundida o realizar los procesos adicionales de acabados y controles necesarios.

Modelos para fundición en arena.
Los modelos para fundición en arena serán los encargados de generar la cavidad en la arena para posteriormente fundir el metal en ella. El tamaño de los modelos debe contemplar los valores de contracción del metal fundido y los excesos de material para procesos de maquinados posteriores. La selección del material para el modelo dependerá de factores como: tamaño y forma de la fundición, precisión dimensional y la cantidad de ciclos que se quiera utilizar el modelo. La superficie del modelo puede ser recubierta por agentes separadores que permitan un fácil desmolde del modelo en la arena.

Clasificación de los Modelos para fundición en arena
Modelos de una sola pieza También llamados modelos sólidos, tienen la misma forma que el producto y un extra de material para contrarrestar la contracción del material y los procesos de maquinados posteriores. Se utilizan para piezas simples y producción de bajas cantidades.
Modelos divididos. Son modelos en dos piezas donde cada una de las piezas forma cada una de las mitades de la cavidad. El plano donde se parten las piezas del modelo coincide con el plano de partición del molde usado para la fundición. Se obtienen formas más complejas, menores tiempos para el moldeo y mayores cantidades de producción.
Placas Modelo. Este procedimiento se utiliza para volúmenes de producción mayores. En este los modelos partidos se adhieren a una placa de acoplamiento; la placa cuenta con guías para lograr hacer coincidir las mitades que harán las cavidades en la arena. En ocasiones las placas modelo cuentan con partes como los sistemas de vaciado, canales o mazarotas.

Arena.
Para los procesos de fundición en arena se utiliza arena de sílice (SiO2), debido a su economía y resistencia a altas temperaturas. Uno de los factores más importantes en la selección de la arena es el tamaño del grano. Los granos finos permiten un mejor acabado superficial de la cavidad y así de la pieza; sin embargo los granos finos reducen la permeabilidad del molde. Para lograr una forma estable y mejorar la resistencia del molde la arena se mezcla de forma homogénea con bentonita la cual funciona como aglutinante. Durante el proceso se tamiza la arena, de tal forma que la arena más fina es la que entra en contacto con el modelo y la arena más gruesa da el cuerpo al molde y permite la salida de gases. También se pueden agregar resinas o aglutinantes orgánicos o inorgánicos a la arena para darle mayor resistencia durante el proceso de fundición.

El molde
Los componentes principales de un molde para fundición en arena son:
El molde esta soportado por una caja de moldeo: existe un molde superior e inferior, y la unión entre los dos forma la línea de partición.
El bebedero es el conducto que recibe el metal y lo lleva hacia el interior del molde; el extremo del bebedero tiene forma de cono para facilitar el proceso de verter el metal fundido.
La mazarota es una cavidad que se llena de metal fundido y suministra el metal adicional necesario para contrarrestar el proceso de contracción durante la solidificación del metal.
Los canales de llenado llevan el metal fundido desde la mazarota hasta la cavidad del molde.
Los insertos hechos en arena que permiten generar cavidades huecas dentro de la pieza fundida reciben el nombre de corazones. En ocasiones requieren de sujetadores para permanecer en la posición adecuada durante el proceso de verter el metal líquido.
Los respiraderos tiene como función permitir el flujo hacia el exterior del aíre y gases que se acumulan durante el proceso de fundición en el interior del molde. Permiten que se realice un buen proceso de llenado de la cavidad.

DESCRIPCION DEL PROCESO

DIA: Sábado 19 De Septiembre De 2015
HORA: 8:30 AM
LUGAR: Taller De Fundición Del Señor José Sánchez
EXPERIENCIA: 22 años
La práctica inicia con la orientación del señor José Sánchez el cual hace un preámbulo de lo que será la práctica y seguidamente explica la funcionalidad de cada una de las herramientas y maquinas utilizadas en el proceso.



Figura 1: Cucharas para fundición
Cucharas especiales para fundición: Sirve para abrir los canales de llenado entre cada modelo.

Figura 2: Regla
Regla: Para eliminar excesos de arena en los moldes.




Figura 3: Varilla
Varilla: Para el colado

Figura 4: Brocha
Brocha: Para limpiar los moldes.


Figura 5: Apisonador
Apisonador: Utilizado para compactarla arena.

Figura 6: tubos
Tubos: Bebederos del molde.


Figura 7: Estacas
Estacas: Guías para ajustar la caja que utiliza.

Figura 8: Cisco
Cisco: Aislante, arena quemada de la fundición de hierro.


Figura 9: Horno de Ladrillo y Barro
Horno: hecho de ladrillo y barro, trabaja con aceite quemado y aire, en este se funden materiales como aluminio a 620 – 650°, bronce 880 – 920°, en cambio el hierro se funde en un horno llamado caneca o cubilote a 1200° y funciona con carbón y aire.
Arena: la arena la prepara con agua solamente, ya que es un proceso muy artesanal y la utilizan para fundir aluminio, hierro y bronce.


Preparación de la Arena
Previamente a la práctica el señor José preparó la arena agregándole agua para que esta quedara manejable y se pudiera compactar en los casos que se requiriera.
Hizo una base en el suelo de arena puesto que en el proceso solo utiliza una caja y vertió arena preparada recientemente y compacto el hoyo.

Preparación del Molde
Se prepara el modelo, de tal manera que esté limpio, sin residuos de arena.

Proceso para llevar a cabo la Fundición (Moldeo)


Figura 10: La caja con los modelos
Se ensambla la caja en el espacio de arena compacto, y dentro se encajan los modelos, dejando los espacios pertinentes entre piezas.
Se quita el marco y se pone un objeto plano sobre los modelos encajados en la arena y se compactan ejerciendo fuerza sobre ellos.

Figura 11: encaje de arena y modelos

Se verifica que cada espacio entre modelos y marco este totalmente compacto, para esto se aplica más arena sobre el molde y posteriormente se retiran los excesos de arena dejando a un mismo nivel los modelos, esto es con el fin de que no haya riesgo de que se corran y las piezas salgan deformes.
Se pone nuevamente el marco para delimitar el molde.

Figura 12: Colocación de los bebederos
Se ponen los tubos guías por donde se verterá el material fundido y se esparce cisco (tierra quemada con hierro fundido) sobre la base para que no se pegue al poner la caja encima.
Se rellena de suficiente arena y se compacta la caja sobre la base que está hecha sobre el suelo con el apisonador, de manera que quede al límite de la caja.

Figura 13: Retiro de los bebederos

Se retiran los bebederos y se clavan las estacas en los límites externos de la caja, para que al levantarla y volverla a poner, la posición sea precisa.


Figura 14: Molde de los modelos

Con mucho cuidado se levanta la caja y se pone con el molde hacia arriba mientras se hacen los canales de llenado que conectan los moldes en la base, es decir por donde pasara el colado de un molde a otro, con el fin de que todos se llenen completamente y no difieran en tamaño.
Se vierte agua sobre los modelos para humectar la arena y facilitar el retirado de los modelos.

Figura 15: Retiro de los modelos
Se retiran cuidadosamente los modelos de la base de tal manera que no provoque deformación de los moldes.
Una vez retirados los modelos, se pone nuevamente la caja encima teniendo en cuenta los límites marcados con las estacas, con lo cual se finaliza la etapa de moldeo.

Fundición del Metal (Aluminio)

El material utilizado para fundir las piezas es el aluminio, el cual para este caso se utilizó el recogido de la compra de chatarra convertido en diferentes piezas.

Figura 16: Fundición del material
Se enciende el horno y en una cuchara de metal resistente se vierte el material que será fusionado. El tiempo está determinado por la cantidad de material y normalmente se mide en ton/h, este al llegar a la temperatura de 620°- 650° empieza a ser colado.
Para este caso el tiempo de cocción fue de 30 min aproximadamente, luego de este periodo se retiran las escorias o residuos que no son del mismo material y por tanto no se derritió al tiempo y temperatura empleada.

Figura 17: Vertimiento del colado
Luego se vierte en otra cuchara la cual debió ser previamente calentada para evitar el empastamiento del material al entrar en contacto con esta herramienta y posteriormente se procede a verter el material por los bebederos del molde hasta quedar al ras de cada uno.
Finalmente y pasados los 5 minutos de haber vertido el material se procede a sacar las piezas formadas del molde y como este es desechable se destruye al retirar las piezas.

Figura 18: Piezas fundidas



DIAGRAMA DE PROCESOS

Proceso: Fundición del aluminio
Materiales: Cucharas, caja, modelos, cisco, arena, colado de Aluminio
Operario: José Sánchez
Encender el hornoEncender el hornoPreparar la arenaPreparar la arena
Encender el horno
Encender el horno
Preparar la arena
Preparar la arena

Formación de la baseFormación de la base
Formación de la base
Formación de la base
Poner a fusionar el material a 620 – 650°Poner a fusionar el material a 620 – 650°
Poner a fusionar el material a 620 – 650°
Poner a fusionar el material a 620 – 650°

Moldeo Moldeo
Moldeo
Moldeo

Esperar que el material se fundaEsperar que el material se funda
Esperar que el material se funda
Esperar que el material se funda


Transporte del colado del horno al moldeTransporte del colado del horno al molde
Transporte del colado del horno al molde
Transporte del colado del horno al molde

Vertimiento del colado en los bebederos del moldeVertimiento del colado en los bebederos del molde
Vertimiento del colado en los bebederos del molde
Vertimiento del colado en los bebederos del molde


Esperar a que solidifique el coladoEsperar a que solidifique el colado
Esperar a que solidifique el colado
Esperar a que solidifique el colado
Pulir las piezas, poner los detalles.Pulir las piezas, poner los detalles.Sacar del molde las piezas fundidasSacar del molde las piezas fundidas
Pulir las piezas, poner los detalles.
Pulir las piezas, poner los detalles.
Sacar del molde las piezas fundidas
Sacar del molde las piezas fundidas






CONCLUSIONES

El proceso de fundición es bastante artesanal, solo se utiliza una caja y la otra la suple el suelo de arena.
El taller no cumple con una distribución adecuada, ni procesos seguros.
No se utilizan elementos de protección personal
El tiempo de espera es extenso, cuando se pone el material en fusión.
Algunos de los materiales utilizados no son los adecuados para los manejos a los cuales son sometidos.
El taller no cuenta con parámetros de orden y aseo.
La manipulación de algunas de las herramientas son inadecuadas y sin protección.



RECOMENDACIONES

Es importante el uso de elementos de protección personal, como guantes resistentes a altas temperaturas, botas con puntera, protección para la cara cuando entra en contacto con altas temperaturas, tapabocas para manipular la arena, careta para la emanación de vapores y gases desde el horno.
Eliminar los obstáculos que puedan haber en el área de desplazamiento, ya que esto puede generar graves accidentes.
Introducir herramienta adecuada para los procesos por ejemplo para la fundición de los metales y el transporte hasta el molde de los mismos.
Teniendo en cuenta que para que un material como los utilizados en el taller toma cierto tiempo de acuerdo a la cantidad del mismo y debe calentarse a elevadas temperaturas, se recomienda antes de dar paso al moldeo y luego de encender el horno poner a fundir el metal para ahorrar tiempo en espera de esta etapa.
















BIBLIOGRAFIA

http://www.escuelaing.edu.co/uploads/laboratorios/9627_fundicion.pdf
Practica de Fundición