CUESTIONARIO SOBRE FUNDICIÓN

‘‘CUESTIONARIO FUNDICIÓN’’

TRABAJO DE PROCESOS INDUSTRIALES

PRESENTADO A: Ing. Milton Coba Salcedo

PRESENTADO POR: Jordan Peña Pinedo Odalis Ramírez Milly Sandoval

Barranquilla, 19 Septiembre de 2016 UNIVERSIDAD DEL ATLÁNTICO Facultad de Ingeniería Industrial

1. Identifique alguna de las ventajas importantes de los procesos de obtener formas con fundición Entre las principales ventajas, haciendo relación con los procesos de molde o moldeado con fundición, gracias a estos se genera la posibilidad de formas más intrincadas. Además requiere muchos menos tiempo y con acabados más lisos o uniformes. 2. ¿Cuáles son algunas de las limitaciones y desventajas de la fundición? Entre las limitaciones o desventajas que encontramos en el proceso de fundición de molde encontramos: • • • •

El modelo es destruido en el proceso. Los modelos son más delicados de manejar. El proceso no puede ser usado con equipos de moldeo mecánico. No puede ser revisado oportunamente el modelo de la cavidad.

3. Enumerar algunos defectos de fundición comunes y explicar las razones que causan estos defectos 

Llenado incompleto. Este defecto aparece en una fundición que solidificó antes de completar el llenado de la cavidad del molde. Las causales típicas incluyen: 1) fluidez insuficiente del metal fundido, 2) muy baja temperatura de vaciado, 3) vaciado que se realiza muy lentamente y/o 4) sección transversal de la cavidad del molde muy delgada.

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Junta fría. Una junta fría aparece cuando dos porciones del metal fluyen al mismo tiempo, pero hay una falta de fusión entre ellas debido a solidificación o enfriamiento prematuro. Sus causas son similares a las del llenado incompleto.

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Metal granoso o gránulos fríos. Las salpicaduras durante el vaciado hacen que se formen glóbulos de metal que quedan atrapados en la fundición. Un buen diseño del sistema y de los procedimientos de vaciado que eviten las salpicaduras puede prevenir este defecto.

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Cavidad por contracción. Este defecto es una depresión de la superficie o un hueco interno en la fundición debido a la contracción por solidificación que restringe la cantidad de metal fundido disponible en la última región que solidifica. Ocurre frecuentemente cerca de la parte

superior de la fundición, en cuyo caso se llama rechupe. El problema se puede resolver frecuentemente por un diseño apropiado de la mazarota. 

Microporosidad. Se refiere a una red de pequeños huecos distribuida a través de la fundición debida a la contracción por solidificación del último metal fundido en la estructura dendrítica El defecto se asocia generalmente con las aleaciones, debido a la forma prolongada, en que ocurre la solidificación en estos metales.

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Desgarramiento caliente. Este defecto, también llamado agrietamiento caliente, ocurre cuando un molde, que no cede durante las etapas finales de la solidificación o en las etapas primeras de enfriamiento, restringe la contracción de la fundición después de la solidificación. Este defecto se manifiesta como una separación del metal (de aquí el término desgarramiento o agrietamiento) en un punto donde existe una alta concentración de esfuerzos, causado por la indisponibilidad del metal para contraerse naturalmente. En la fundición en arena y otros procesos con molde desechable o consumible, esto se previene arreglando el molde para hacerlo retráctil. En los procesos de molde permanente se reduce el desgarramiento en caliente, al separar la fundición del molde inmediatamente después de la solidificación.

4. ¿Por qué crees que la fundición en arena es un proceso de gran versatilidad y bajo coste? El proceso de fundición en arena es de gran versatilidad, ya que permite la formación de diferentes tipos de piezas independientemente del tamaño muy grandes o muy pequeñas; en cantidades de producción que van desde una hasta millones de estas. Su economía o bajo coste es porque la arena es un material refractario de mayor abundancia en nuestro planeta tierra. 5. ¿Qué ventajas tiene usar un molde que hay que destruir cada vez que se fabrica una pieza? Si se está produciendo una pieza única, que solo la posee un fabricante la ventaja de destruir el molde donde se fabrica dicha pieza es garantizar no existirá copia o producción en masa. 6. ¿Qué función tienen las mazarotas? Las mazarotas sirven para la alimentación de las piezas en el periodo de solidificación, con el fin de compensar las contracciones del metal, y evitar la formación en las piezas de rechupes y porosidades, generalmente se colocan sobre partes densas de los nudos térmicos de las piezas.

Una mazarota se usa en un molde de fundición para alimentar metal líquido al proceso durante el enfriamiento y compensar así la contracción por solidificación. La mazarota debe permanecer líquido hasta después de que la fundición solidifique, por eso se suele fijar el tiempo de solidificación de la mazarota mayor que el del molde de la pieza. Para satisfacer este requerimiento se debe calcular el tamaño de la mazarota. En las fundiciones de grandes piezas y con configuraciones complejas, que se requieren de grandes volúmenes de metal son de gran utilidad para evitar los defectos de fundición que ocurren por las grandes contracciones que en las mismas ocurren. 7. ¿Cuál es la función de los enfriadores? Los enfriadores son formas de metal insertadas en los moldes para acelerar la solidificación del metal. En la figura 8-7 se ilustran ejemplos. Los dos tipos son enfriadores externos e internos. Un enfriador interno devuelve parte y debe hacerse del mismo metal que el colado. Un enfriador externo debe tener suficiente contacto para enfriar y ser lo suficientemente grande para no fundirse con colado. La forma, tamaño y uso de un enfriador debe proporcionarse con cuidado para evitar enfriamiento demasiado rápido. Lo cual puede provocar grietas y defectos en un colado. 8. Mencione los dos tipos básicos de molde que diferencian a los procesos de fundición Molde desechable: Este molde significa que para sacar la pieza formada, este debe ser destruido. Molde permanente: Este molde significa que es usado para producir una y otra vez piezas fundidas. 9. Describa las diferencias entre los moldes desechables y los permanentes. El molde donde se solidifica el metal debe ser destruido para mover la fundición. Estos moldes se hacen de arena, yeso o materiales similares que tienen su forma, usando aglomerantes de varias clases. La fundición en arena es el ejemplo más prominente. En la fundición de arena se vacía metal líquido dentro del molde hecho de arena. Después de que el metal se endurece, se sacrifica el molde a fin de recuperar la fundición. La fundición en molde permanente usa un molde metálico construido en dos secciones que están diseñadas para cerrar y abrir con precisión y facilidad. Los moldes se hacen comúnmente de acero o hierro fundido.

La cavidad junto con el sistema de vaciado se forma por maquinado en las dos mitades del molde a fin de lograr una alta precisión dimensional y un buen acabado superficial. Los metales que se funden comúnmente en molde permanente son: aluminio, magnesio, aleaciones de cobre y hierro fundido. Pude usarse muchas veces para producir fundiciones en cantidad, es decir, tienen ciertas ventajas económicas en operaciones de alta producción. Está hecho de un metal o algunas veces de un refractario cerámico, que puede soportar las altas temperaturas de las operaciones de fundición. En este caso, el molde permanente consta de dos o más secciones que pueden abrirse para permitir la remoción de la parte terminada. La fundición en dados es el proceso más conocido de este grupo (Cuando se inyecta el metal fundido en la cavidad del molde a alta presión, las más comunes son de 7-350 MPa, la presión se mantiene durante la solidificación, posteriormente se abre el molde para remover la pieza). 10. Nombre los factores importantes al seleccionar arena para los moldes. Entre los factores más importantes para seleccionar la arena para moldes, se encuentran la economía, ya que es el material refractario más abundante en la tierra. Al ser un material refractario este soporta altas temperaturas, sin causar algún tipo de deformación. En relación, a otros materiales como algunos hierros que tienden a derretirse cuando se le someten exageradas temperaturas. 11. ¿Cuáles son los tipos más importantes de moldes de arena? ¿Cuáles son sus características? 

Moldes de arena en verde. Es el método más común que consiste en la formación del molde con arena húmeda, usada en ambos procedimientos. La llamada arena verde es simplemente arena que no se ha curado, es decir, que no se ha endurecido por horneado. El color natural de la arena va desde el blanco hasta el canela claro, pero con el uso se va ennegreciendo. La arena no tiene suficiente resistencia para conservar su forma, por ello se mezcla con un aglutinante para darle resistencia; luego se agrega un poco de agua para que se adhiera. Esta arena se puede volver a emplear solo añadiendo una cantidad determinada de aglutinante cuando se considere necesario.

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Moldes con capa seca. Dos métodos son generalmente usados en la preparación de moldes con capa seca. En uno la arena alrededor del modelo a una profundidad aproximada de 10 mm se mezcla con un compuesto de tal manera que se seca y se obtiene una superficie dura en el molde. El otro método es hacer el molde entero de arena verde y luego cubrir su superficie con un rociador de tal manera que se endurezca la arena cuando el calor es aplicado. Los rociadores usados para este propósito contienen aceite de linaza, agua de melaza, almidón gelatinizado y soluciones liquidas similares. En ambos métodos el molde debe secarse de dos maneras: por aire o por una antorcha para endurecer la superficie y eliminar el exceso de humedad.

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Moldes con arena seca. Estos moldes son hechos enteramente de arena común de moldeo mezclada con un material aditivo similar al que se emplea en el método anterior. Los moldes deben ser cocados totalmente antes de usarse, siendo las cajas de metal. Los moldes de arena seca mantienen esta forma cuando son vaciados y están libres de turbulencias de gas debidas a la humedad

12. Liste los factores que deben tomarse en consideración al seleccionar materiales para modelos. Algunos factores para la selección de materiales son:    

Tamaño Tipo de pieza Forma de la pieza Tipo de material

13. En ocasiones se emplea la técnica de fundición en arena seca. ¿Qué razones crees que existen para eliminar el agua del molde? Los moldes deben ser secados totalmente antes de usarse, siendo las cajas de metal. Los moldes de arena seca mantienen esta forma cuando son vaciados y están libres de turbulencias de gas debidas a la humedad. 14. ¿Qué ventajas tiene el uso refractario frente a otros materiales, por ejemplo los metales, en la fabricación de modelos para la fundición? Razona la respuesta. El término refractario se refiere a la propiedad de ciertos materiales de resistir altas temperaturas sin descomponerse. No hay una frontera clara entre los materiales refractarios y los que no lo son, pero una de las características habituales que se pide a un material para considerarlo como tal, es que pueda soportar temperaturas de más de 1600 °C sin ablandarse.

Los materiales refractarios deben mantener su resistencia y estructura a altas temperaturas. Dependiendo de la operación, estos materiales deben resistir los choques térmicos, ser químicamente inertes, presentar una baja conductividad térmica y un bajo coeficiente de dilatación. Suelen utilizarse para hacer crisoles y recubrimientos de hornos e incineradoras. A diferencia de muchos metales, que han someterse a altas temperaturas tienden a deformarse y empezar a fundirse. 15. ¿Por qué crees que la técnica de secado químico proporcionan piezas más precisas que las fabricadas mediante la fundición de arena ‘’verde’’ (sin secar)? Razona la respuesta El secado químico proporciona piezas más precisas, porque no permiten que las piezas en el moldeado tarden mucho en secar y que puedan generarse posibles deformaciones de ellas. A diferencia de la arena verde, que sirve para para piezas de poca precisión como las tuberías. 16. La fundición con modelo perdido supone tener que fabricar un modelo por cada colada (es decir, por cada pieza que se fabrique) ¿Cómo explicas que el proceso pueda resultar rentable en tiradas medias? Razona la respuesta La rentabilidad de este modelo va de la mano con la ausencia de aglutinantes en la arena, lo que hace que se bajen los costos a la hora de moldear una pieza. A pesar de que al realizar cada pieza, el modelo tenga que ser destruido. 17. ¿Es preciso realizar alguna operación de acabado en las piezas obtenidas mediante fundición de cáscara? ¿Y en las obtenidas mediante fundición a la cera perdida? Razona la respuesta No es necesito realizar un acabo a las piezas obtenidas por fundición de cáscara y cera pérdida, ya que se utilizan para la producción de piezas muy precisas que tienen poca rugosidad y ningún tipo de deformación. 18. Nombre los tipos de hierros fundidos disponibles y liste sus principales características y aplicaciones El hierro fundido es la más importante de todas las aleaciones de fundición. El tonelaje de fundiciones de hierro es varias veces mayor que el de todos los otros metales combinados. Existen varios tipos de fundición de hierro:

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hierro gris hierro nodular hierro blanco (fundición blanca) hierro maleable fundiciones de aleación de hierro

Las temperaturas típicas de vaciado para hierros fundidos están alrededor de los 1400 ºC, dependiendo de la composición. 19. ¿Por qué los aceros son más difíciles de fundir que los hierros fundidos? ¿Cuál es la consecuencia de esto? El intervalo de solidificación para los aceros de bajo carbón queda un poco abajo de los 1440 ºC. Esto significa que la temperatura de vaciado requerida para el acero es bastante alta, alrededor de los 1650 ºC. A elevadas temperaturas, la reactividad química del acero es alta. Se oxida fácilmente así que deben usarse procedimientos especiales durante la fusión y el vaciado para aislar al metal fundido del aire. Por otra parte, el acero fundido tiene una fluidez relativamente pobre, y esto limita el diseño de componentes de fundición de acero con secciones delgadas. 20. Describa los factores importantes involucrados en la economía de las operaciones de fundición. Existen diversos factores involucrados en la economía de la fundición, están la producción de piezas automotrices, tuberías y demás piezas termoformadas a través de dichos modelos. Así que son demasiados factores los que influyen dentro de esta economía: -

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