FUNDICION Y MOLDEO


Me lo Enseñaron en la Escuela Tecnica [Parte 2]


OBJETIVOS:
· Construir el horno de crisol
· Fundir bronce
· Colar el bronce
· Moldear el bronce fundido
· Comprobar la capacidad térmica del horno

FUNDAMENTO TEÓRICO

FUNDICIÓN
Productos carburados presentados o que se pueden presentar, después de la solidificación, eutéctica (eutéctica de cementita en las fundiciones blancas y eutéctica con grafito laminar en los grises). En ausencia de otros elementos distintos del carbono, este corresponde a c>1,7%. Este contenido limite varia con los demás elementos, pero puede ser definido en función del análisis químico como la red de eutéctica de cementita (o las plaquitas de grafito) se oponen a las deformaciones plásticas, estos productos son pocos o nada maleables.
Es en esencia una aleación hierro carbono que contiene eutéctica.
En las etapas iniciales de la manufactura del hierro y del acero, la fusión del metal no constituía una parte integral de proceso. El mineral se reducía químicamente empleando carbón vegetal y la masa esponjosa. Resultante se forjaba para darle una consistencia compacta. La técnica de la producción de las altas temperaturas no había avanzado lo suficientemente en una época para hacer posible la fusión del hierro en una escala industrial, aun hoy en día, algunos metales como por ejemplo: el tungsteno, que tienen punto de fusión muy elevados, se producen mas convenientemente por métodos de metalúrgica de polvo. Sin embargo, en el grueso de la producción metalúrgica, la fusión y vaciado constituyen los pasos primarios de los procesos de manufactura.

ARMADO DE LA CAJA

Modelo

copado


Por las características de la pieza prepare unas cajas para la arena con esta forma


aluminio


Ponemos medio molde en la mitad de la caja y medio bebedero.se llena con tierra de moldeo


taringa


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Una vez llena la media caja con arena bien apretada raseamos y quitamos la que sobra


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Damos la vuelta a la cja y comprobamos que no hay poros y se ha llenado correctamente.


copado



Aplicamos una fina capa de polvos talco para que no se nos pegue las dos mitades


aluminio


Colocamos la otra mitad del molde en su sitio con la ayuda de las espigas


taringa


Llenamos esta mitad de la misma manera


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Separamos con mucho cuidado las dos mitades de la caja y comprobamos que todo esta correcto.


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Sacamos el molde y quitamos cualquier resto de arena suelta


copado


Y así queda la caja lista para la fundición


aluminio


Con una buena cantidad de aluminio fundido estamos listos para el llenado.


taringa


CLASIFICACIÓN DE LOS HORNOS

Usado para la fusión:
Los hornos que se usan para fundir metales y sus aleaciones varían mucho en capacidad y diseño. Varían desde los pequeños hornos de crisol que contienen unos cuantos kilogramos de metal a hornos de hogar abierto hasta 200 toneladas de capacidad. El tipo de horno usado para un proceso de fundición queda determinada por los siguientes factores:
· Necesidades de fundir la aleación tan rápidamente como sea posible y elevarla a la temperatura de vaciado requerida.
· La necesidad de mantener tanto la pureza de la carga, como precisión de su composición.
· La producción requerida del horno.
· El costo de operación del horno.

LOS HORNOS PARA FUSIÓN DE METALES

Pueden clasificarse convenientemente en cuatro grupos principales, según el grado de contacto que tenga lugar entre la carga y combustible o sus productos de combustibles.
· Hornos en los cuales la carga se encuentra en contacto intimo con el combustible y los productos de combustión. El horno mas importante en este grupo es el de cubilote.
· Hornos en los que la carga esta aislada del combustible pero en contacto con los productos de la combustión. Este tipo de hornos es el horno hogar abierto para la fabricación de acero.
· Hornos en que la carga se encuentra aislada tanto del combustible como de los productos de la combustión. El principal es el horno que se emplea un crisol que puede calentarse ya sea por coque, gas o petróleo.
· Hornos eléctricos. Pueden ser de tipo de acero o de inducción.

TIPOS DE HORNOS USADOS EN FUNDICIÓN:

· El cubilote de fundición.
· Los hornos de reversos.
· Hornos rotatorios.
· Hornos de crisol.
· Hornos de crisol de tipo sosa.
· Hornos basculantes.
· Hornos de aire.
· Hornos eléctricos. Pueden ser de acero o de inducción.

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PUNTO DE FUSIÓN APROX. DE LOS METALES:

Los metales se funden a diferentes temperaturas.
La tabla siguiente muestra los puntos de fusión de los metales mas comunes.

METALES PUNTO DE FUSION

Estaño 240°C (450°F)
Plomo 340°C (650°F)
Cinc 420°C (787°F)
Aluminio 620°-650°C (1150°-1200°F)
Bronce 880°-920°C (1620°-1680°F)
Latón 930°-980°C (1700°-1800°F)
Plata 960°C (1760°F)
Cobre 1050°C (1980°F)
Hierro fundido 1220°C (2250°F)
Metal monel 1340°C (2450°F)
Acero de alto carbono 1370°C (2500°F)
Acero medio para carbono 1430°C (2600°F)
Acero inoxidable 1430°C (2600°F)
Níquel 1450°C (2640°F)
Acero de bajo carbono 1510°C (2750°F)
Hierro forjado 1593°C (2900°F)
Tungsteno 3396°C (6170°F)

HERRAMIENTAS, EQUIPOS Y MEDIOS AUXILIARES PARA LA FUNDICIÓN

Durante la ejecución de los diversos trabajos que el obrero moldeador o fundidor realiza en la fabrica, sean artesanales o con algún desarrollo, es necesario utilizar distintos tipos de herramientas manuales para formar los moldes.
Tipos de herramientas:
· palas
· picos y horquillas
· reglas
· agujas de ventilar
· paletas de alisar
· alisadores
· espátulas
· puntas o extractores de moldeo
· martillos y macetas
· mordaza o presillas

EQUIPOS DE MOLDEO

Bajo el nombre de equipos de moldeo se designan a todos los tipos de herramientas y medios que dispone el taller de moldeo, fundición o fabrica para realizar diferentes trabajos.
· pisones o atacadores
· pisones neumáticos.
Medios auxiliares:
· cribas atomices
· pulverizadores
· fuelle de mano
· estuches para herramientas.

VACIADOS EN ARENA

A parte de los metales metalúrgicos formados por métodos en que interviene la metalurgia de polvos, los metales y las aleaciones se funden primero y luego se vacían en un molde de forma predeterminada. En algunos casos, el molde puede ser de forma simple obteniéndose lingote que subsecuentemente se forma plásticamente por forjado, laminado o extrusión.
Pasos básicos en un proceso de vaciado de arena:
Requiere primero del moldeo en arena de fundición, alrededor de un patrón adecuado de tal manera que este pueda retirarse, dejando un cavidad de la forma requerida en arena. Para facilitar este procedimiento, el molde de arena se divide en dos o mas partes.
En vaciados de formas simples, puede usarse un molde de dos partes, en el que cada mitad esta contenida en un marco en forma de caja.
Defectos en los vaciados de arena:
Los defectos pueden presentarse por fallas técnicas que se pueden clasificar bajo los siguientes encabezados:
· Mala práctica en la fusión.
· Mala práctica en el vertido.
· Moldeo pobre.
· Diseño incorrecto del moldeo, composición incorrecta del metal.
Si un vaciado tiene cargadores inadecuados los efectos de fechupe se pueden manifestar como porosidad interna, cavidades, o bien, en la forma de depresiones en la superficie del vaciado, como se ha indicado antes.
las burbujas
las inclusiones
los pliegues fríos
roturas en calientes.
Otros procesos de vaciado:
Existen muchos procesos de vaciado de aplicación comparativamente especializada, en este caso mencionaremos los tres mas importantes:
· Vaciado centrífugo
· Vaciado semicentrífugo
· Centrífugo.

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ARENA Y MEZCLA PARA MOLDEO

copado


La arena es el material básico que emplea el moldeador para confeccionar sus moldes, para los diversos tipos de metales y aleaciones que usualmente se producen en los talleres y fabricas de producción.
La planta centralizadora de arena ubicada en un taller o fabrica suministra arenas ya preparadas mediante un sistema de cintas transportadoras a las distintas secciones del moldeo, a través de los depósitos y tolvas de almacenaje, situados en mayor altura y que reciben continuamente la arena usada para acondicionarla nuevamente.
Distintos tipos de arenas para moldeo:
Arena Verde: es una arena húmeda, es decir, que se ha secado.
Arena seca: es aquella a la que se le ha eliminado toda la humedad antes de efectuar la colada, mediante el secado de enfurtas.
Arenas de revestimiento o de contacto: es la que se apisona contra la cara del moldeo y una vez extraído este, formará la capa interna del molde.
Arena de relleno: procede de los moldes ya colados y vuelve nuevamente a utilizarse después de preparada para rellenar el molde durante el moldeado.
Otros tipos de arena son:
Arena negra
Arena sintética
Arena naturales
Arena para machos
Arena al aceite.

FORMACIÓN GRANULO MÉTRICA Y CLASIFICACIÓN DE YACIMIENTOS

Las cuencas para la fundición están constituidas en general por granos de cuarzo asociados a alguna clase de arcilla y es frecuente que contengan otros minerales en pequeñas cantidades como el feldespato.
La naturaleza de estos minerales depende de la roca de la que se origino la arena.
El color de las arenas varia entre el blanco puro y el rojo oscuro o pardo según las impurezas que contengan.
De acuerdo con los criterios manejados podemos dar a las arenas una clasificación atendiendo al agente principal que influyo en su formación en los depósitos que actualmente se conoce.
· Arenas arrastradas por el viento.
· Arenas de ríos o fluviales.
· Arenas de lagos.
· Arenas de desembocaduras.
· Arenas de playas.
· Arenas de glaciares.

MOLDEO PARA FUNDICIÓN

Materiales para moldeo:
Para la confección de modelos se emplean materiales muy variados como son:
· maderas
· los metales blandos
· las aleaciones de aluminio
· el hierro
· el latón
· el yeso
· los plásticos, la goma y otros compuestos.
Cada material tiene características especiales que deben tenerse en cuenta al emplearse en un modelo.
Tipos y clasificación de los modelos:
Los modelos como su nombre lo indica son la representación genérica de las piezas y están destinados a reproducir en negativo su forma en el molde de arena, para luego ser llenado con aleación liquida y obtener la representación real de una pieza o perfil deseado.
· Modelos enterizos sencillos.
· Modelos enterizos complejos.
· Modelos divididos o partidos.
· Modelos divididos complejos.
· Modelos internos o caja de macho.
Escoriadores o separadores de escorias:
Es el canal distribuidor intermedio de sección generalmente trapezoidal que une el orificio de bajada con los canales de admisión a la pieza.
Tipos:
· Escoriador en zigzag
· Escoriador con cambio de dirección
· Separador de escoria con macho filtro
· Escoria con trampa angular.

MATERIALES

1. CONSTRUCCIÓN DEL HORNO
· Pala
· Pico
· Wincha
· Comba
· Ladrillo refractario
· Refractario molido
· Soplador
· Plancha de fierro
· Crisol
· Tubo de 1pulg.

2. FUINDICIÓN DE BRONCE
· Bronce
· Carbón
· Leña
· Encendedorhttp

3. COLADA
· Pinzas
· Moldes
· Arena

4. SEGURIDAD
· Guantes
· Respiradores
· Ropa adecuada

PROCEDIMIENTO
1. Primeramente se construye el horno, se debe de tener un lugar adecuado donde vamos a construir el horno, viendo que no afecte a las personas ni ambientes de la facultad
2. se prepara el lugar donde se va a construir el horno las dimensiones son de 2.00m. de largo, 1.15m. de ancho, 1.10 de profundidad, en la parte superior se construirá el horno tomando 0.90 cm. De largo y 1.15 m. de ancho se aplana la base.
3. el horno deberá tener 43cm. De diámetro para lo cual contamos con ladrillos refractarios de 23 cm. De largo 5.4 cm. De ancho1, 7.8 cm. De ancho 2
4. además de una mezcla para asentar el ladrillo refractario que esta compuesta de refractario molido con una cantidad mínima de azúcar y un % de agua.
5. se asienta la primera fila de ladrillos dejando espacio para que pueda entrar el tubo por donde se inyecta aire, para la combustión del carbón luego se asienta el resto de ladrillos, logrando un cilindro hueco.
6. se deja secar por una semana el horno, se construye la tapa con un diámetro de 45 cm. Aprox. Con una plancha de fierro soldad con un altura de 10 cm. Se rellena con el material que se usa para asentar ladrillo, este debe tener un agujero de 15cm de diámetro por donde saldrá los gases y se podrá apreciar la llama, también se deja secar.
7. luego se rellena los contornos del horno que son espacios huecos con tierra y se presiona una vez listo se da unos retoques al espacio hueco donde pondremos el soplador y el tubo por donde se alimentara el aire, así mismo ponemos el crisol dentro del horno.
8. antes de empezar a fundir se calienta previamente el horno, se debe de contar con el dispositivo de generación de aire el soplador, también el material, como son la leña el carbón y el bronce, se conecta el soplador y se tiene lista la instalación para su funcionamiento.
9. para prender el horno se toma la leña y se mete directamente al horno se prende así mismo se alimentara el carbón se añade carbón granulado por donde salen las llamas que genera la leña seguidamente de carbón grueso una vez prendido el horno se espera que este llegue a supera los 100ºC, se alimenta aiere intermitentemente aun.
10. se tapa el horno y la alimentación del aire ya debe ser continua, se espera que la llama tome el calor indicado, así mismo el color del carbón y luego alimentamos el bronce por el agujero por donde sale la llama que está en la tapa.
11. luego de un tiempo se observa por el agujero si el bronce ya esta fundido.
12. cuando notamos que ya el bronce ha llegado a su punto de fusión con el cual ya tomado el estado liquido se descodifica con un descodificador apropiado.
13. después de descorifcar se saca la tapa y se toma las pinzas primeramente para sacar el bronce que esta al rojo vivo, luego de haber sacado el crisol se el toma con una pinzas se añade el bronce a los moldes.
14. se vierte el bronce en el molde que ya tiene que estar listo para poder verter el líquido, se vierte de manera uniforme sin que se derrame el bronce por los costados.
15. luego se deja enfriar y por ultimo se sacan las piezas de bronce.

FINAL
1. Se termina de construir el horno se asentaron, primeramente una hilera de 26 ladrillos refractarios y los cuatro siguientes hileras 27 ladrillos cada una. La abertura que se deja para que entre al tubo por donde se alimenta el aire fue de 1 ladrillo.
2. Depuse de primer calentamiento del horno no se notaron desperfectos en el horno.
3. se necesitaron 5º kilos de carbón pero solo se utilizo una pequeña parte y 60 kilos de bronce aprox. Gran cantidad de leña.
4. se suministra aire intermitentemente para prender el horno y para fundir el bronce continuamente.
5. la temperatura del horno sobrepasa los 1000 ºC, tomando como referencia el color del carbón siendo un amarillo brillante.
6. se toma un tiempo razonable para que se funda el bronce aprox. 20 minutos sede que se introdujo el bronce.
7. obteniendo el bronce liquido, empieza este después de unos minutos a evapora el zinc con una gran emisión de un llama blanca fosforescentes emisión de gases de zinc.
8. la primera colada tuvo problemas debido a que la base del molde no esta sujetado adecuadamente, al molde se escapo el bronce liquido por la base debido a la presión del material fundido.
9. en la segunda colada no se produjeron problemas la colada de dos pieza fue exitosa.
10. se obtuvieron tres piezas cilíndricas macizas, se nota que el material había formado un arco con lo cual verificamos que no se formaron poros dentro de la pieza.

CONCLUSION
1. Un horno de crisol bien diseñado y con todos los accesorios necesarios dará buenos resultados.
2. una buena alimentación de aire hará mas eficiente el proceso de fundición
3. un pésimo control de la temperatura de fusión hará que metales con punto de fusión bajos terminen evaporándose
4. un buen diseño, fabricación de pinzas y descodificadores hará mas eficiente la colada y el moldeo
5. si los moldes no pasan un buen control y no son hechos de manera eficiente provocaran fugas y piezas con características pésimas
6. moldes hecho correctamente proporcionaran piezas de calidad con propiedades requeridas.


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