Procesos de fundición y moldeo 1. Introducción al conformado por fundición. 2. Material Materiales es para para piezas piezas de fundición. fundición. 3. Moldeo por arena: proceso productivo. 4. Sistemas de fusión. . reparac n y regenerac n e a arena e mo mo eo. 6. La fabricación de moldes (Moldeo). 7. Proceso de fabricación de machos o noyos. 8. La colada. 9. Acabado de piezas de fundición. 10. Defectos de la fundición.
PROCESOS DE FUNDICIÓN Y MOLDEO TEMA 2 MATERIALES PARA PIEZAS DE FUNDICIÓN Ed2
- Funda Fundamentos mentos de de Fabricación Fabricación PROFESOR: Luis Miguel Calvo
ÍNDICE 1) Introducción
- Aleaciones ferrosas de fundición - Aleaciones no ferrosas
Cu-Al-Mg-Sn-Zn-Ni-Ti
1.- INTRODUCCIÓN La mayoría de las fundiciones comerciales están hechas de aleaciones más que de metales puros. ALEACIÓN: es una mezcla homogénea, compuesta de dos o más elementos de los cuales al menos uno es un metal. Las aleaciones son generalmente: – más fáciles de fundir – mejoran las propiedades del producto resultante. Las aleaciones de fundición pueden clasificarse básicamente en ferrosas y no ferrosas.
2.- CLASIFICACIÓN 1) Aleaciones ferrosas de fundición
• Fundiciones ordinarias: Fundición gris. Fundición blanca. • un c ones a ea as. • Fundiciones especiales: Fundiciones maleables. Fundiciones nodulares. • Aceros para moldeo.
2) Aleaciones no ferrosas Los metales habituales para fundiciones no ferrosas incluyen: Al Mg Sn Zn Ni Ti
Aluminio Magnesio Estaño Zinc Níquel Titanio
ALEACIONES FERROSAS - FUNDICIONES ORDINARIAS Están constituidas por hierro, carbono, silicio, manganeso, azufre y fósforo, en las siguientes proporciones: – 2 a 4% de C – 1 a 5% de Si – 0 4 a 2 de Mn – Un máximo de 1% de P – Un máximo de 0,2% de S El contenido de carbono puede presentarse de dos formas: – grafito, o carbono libre – cementita (Fe3C, carburo de hierro) mas duro que el grafito.
Las fundiciones ordinarias se pueden clasificar en: "fundición gris", si el carbono predomina en forma de grafito. Se denomina así debido al color grisáceo que presenta su fractura. Las fundiciones de este tipo son relativamente blandas y fácilmente mecanizables. "fundición blanca", si el carbono predomina en forma de cementita. Se denomina así por el color blanco de su fractura. de mecanizar por métodos convencionales. "fundiciones atruchadas", cuando la presencia del carbono esta en un nivel intermedio entre la de las blancas y la de las grises. Sus propiedades mecánicas son intermedias. Por sus características, la fundición más empleada sea la gris, mientras que la blanca sólo se utiliza cuando interesa una gran dureza, o como fase previa para la obtención de fundiciones maleables.
FUNDICIONES ORDINARIAS Para obtener una fundición blanca o una fundición gris, hay dos factores a tener en cuenta: – La velocidad de enfriamiento de la aleación, en el interior del molde. Si el enfriamiento es lento, se favorece la aparición de grafito y, por tanto, la de fundiciones grises, mientras que si el enfriamiento es rápido, el carbono permanece combinado con el hierro, en orma e cemen a, avorec n ose a o enc n e un c ones blancas. – El contenido de silicio. Si el contenido es muy alto, la cementita se descompone en grafito y ferrita. Siendo la fundición demasiado blanda. Si el contenido es muy bajo, predomina la cementita obteniéndose fundiciones más duras.
FUNDICIONES ORDINARIAS Mediante el empleo de gráficos de Mamrer, se puede obtener la dosificación de silicio para que, con un enfriamiento a velocidad determinada, se obtenga el tipo de fundición deseada
FUNDICIONES ORDINARIAS La influencia del resto de los componentes de la fundición sobre las características de ésta es la siguiente: • El Manganeso (Mn) fluidifica la fundición y favorece la formación de cementita; si se encuentra en la proporción adecuada favorece la eliminación de azufre, combinándose . , , de 0,4 al 0,8%. • El Fosforo (P) y el Azufre (S) se consideran como impurezas más que como componentes de aleación, y se deben controlar sus valores máximos. – El Azufre (S) favorece la formación de cementita y sopladuras. – El fósforo (P) es también nocivo, aunque proporciona también un aumento de fluidez en la colada.
ALEACIONES FERROSAS - FUNDICIONES ALEADAS Para las características de las fundiciones y mejorar su calidad se añaden diversos elementos en proporciones muy definidas. Los elementos habituales que se añaden son Cromo (Cr), , , . Las aleaciones pueden clasificarse en: •Fundiciones de baja aleación, con proporciones hasta el 2% •Fundiciones de alta aleación con proporciones hasta el 6% .
ALEACIONES FERROSAS - FUNDICIONES ESPECIALES Para solucionar los problemas de la baja resistencia a tracción y a flexión de las fundiciones ordinarias, llevó consigo la aparición de las fundiciones maleables y las fundiciones nodulares. “fundiciones maleables” se obtienen por tratamiento térmico de las fundiciones blancas, hay dos sistemas: • Sistema europeo “Withe Heart” ,10 días recocido a 850-1000 ºC a p eza e un c n anca, se some e a un recoc o, ro ea a de una materia oxidante, (óxidos de hierro). El carbono de la pieza, se combina con el oxígeno de la materia oxidante produciendo la descarburación de la superficie de la pieza, con lo que mejorará su comportamiento a flexión. • Sistema americano, “Black Heart” 8 días recocido a 800-940 ªC La pieza de fundición blanca, rodeada de una materia inerte, arena, cenizas. La cementita se descompone en hierro y carbono, apareciendo grafito libre, la fractura adquiere ahora un color grisáceo
FUNDICIONES ESPECIALES “fundición nodular” o de “grafito esferoidal”, tiene el grafito en forma de nódulos muy pequeños, y se obtiene, agregando al baño de fundición gris, una cierta cantidad de magnesio, en forma de aleación cobre-magnesio, ó níquel-magnesio. • Las características mecánicas de la fundición nodular son parecidas a las del acero , alcanzando resistencias a .
• Esta fundición es, además, muy homogénea y puede ser templada, por lo que es muy profundamente empleada en la construcción de máquinas-herramienta
Gris
Blanca
Nodular
ALEACIONES FERROSAS - ACERO PARA MOLDEO
Los aceros más empleados en fundición son los de bajo contenido de carbono, con una composición: – 0,2 a 0,5% de C – 0 , 3 a 1 % d e M n – 0,2 a 0,4% de Si – Un máximo de 0,05% de S + P
Opcionalmente, pueden añadirse pequeñas cantidades de elementos de aleación, tales como Cr, Ni, V y W, con el fin de mejorar sus características.
ALEACIONES NO FERROSAS - ALEACIONES DE COBRE Las de mayor interés industrial y comercial son los bronces, los bronces de aluminio y los latones: • Bronces. (Cu+Sn). El Sn mejora las propiedades mecanicas del Cu. Se le pueden añadir otros metales para obtener determinadas propiedades. • P: mejora la resistencia al desgaste, tenacidad y resistencia a la corrosión. • Zn: reduce rozamiento y permite mejores calidades superficiales. • Pb: fluidifica el material. • Mg: añade resistencia a la corrosión del mar.
ALEACIONES NO FERROSAS - ALEACIONES DE COBRE • Bronces de aluminio, contienen entre un 4 y un 11 % de aluminio y el resto está formado, en su mayor proporción, por cobre, junto con hasta un 5% de hierro, níquel, magnesio y silicio. - Con menos del 7,5% de aluminio son adecuadas para la deformación en frío, presentando gran resistencia a la tracción y una gran resistencia a la corrosión. -Entre 7,5 y 11 % de aluminio son adecuadas para tratamientos térmicos, obteniéndose resistencias similares a las del acero sin alear. • Latones Aleaciones de Cu y Zn, aunque, pueden contener también pequeñas cantidades de otros elementos. La resistencia de los latones está en relación directa con su proporción de Zn, pues para proporciones mayores del 45%, baja sensiblemente la resistencia. La proporción de cobre más usual oscila entre el 65 y el 85%.
ALEACIONES NO FERROSAS - ALEACIONES LIGERAS • Aleaciones basadas principalmente en los metales aluminio y magnesio; también se incluyen en este apartado las aleaciones del cinc del tipo Zamack, aunque son menos "ligeras". , • aviación, donde se debe conjugar una elevada resistencia, con un peso bajo.
ALEACIONES NO FERROSAS - ALEACIONES DE ALUMINIO • Propiedades: – Facilidad de colada (punto de fusión bajo sobre 600ºC). – Al ser aleaciones bastante fluidas, permiten obtener piezas con detalles y con zonas de pequeño espesor. • Familias: – Duraluminios, cuya composición es la siguiente: • Cu; Mg; Mn. • Si; trazas de hierro, y el resto Al. – Al-Mg, de composición: Mg; Mn y, el resto Al. – Al-Mg-Si – Al-Si, compuesto por: 11 a 14% de Si; y el resto Al. – Al-Si-Mg-Co
ALEACIONES NO FERROSAS - ALEACIONES DE MAGNESIO Sustituyendo parte del Al de las aleaciones ligeras por Mg, – se consiguen menores pesos específicos, – disminuyen también las propiedades de resistencia mecánica. La composición típica de estas aleaciones es: • Al 3 a 9% • Zn hasta el 1,5% • Mn 0,1 a 0,5% • Mg el resto.
ALEACIONES NO FERROSAS - ALEACIONES DE ZINC
Se denominan aleaciones Zamack, sus Características son: Bajo punto de fusión (alrededor de 380 o C). Gran fluidez que permite formas complicadas. Características mecánicas suficientes. Peso específico de 5 a 6 kg/dm3. Bajo precio de la aleación. Una composición típica de estas aleaciones es:
• Al del 3,9 al 4,3%. • •
Cu hasta un 0,1 %. Mg del 0,03 al 0,06%.
ALEACIONES NO FERROSAS - ALEACIONES ANTIFRICCIÓN Son aleaciones de Sn, Sb y Cu con composición aproximada: 80% de Sn; 12% de Sb y 8% de Cu. • El Sn es el elemento fundamental, da fluidez a la aleación y la convierte en inoxidable. es uro, pero r g . • • El Cu hace aumentar la resistencia a la compresión. En la estructura de estas aleaciones suele haber un componente de grano resistente, que soporta la compresión, y un componente blando, Sn que lo envuelve, y permite adaptar la aleación a la forma necesaria.
