Fabricación de CORAZONES

Ing. Leonardo Juárez Tapia

Los corazones o machos se emplean para crear los orificios y cavidades cavidade s en las piezas, como también para obtener las superficies exteriores de las mismas.  Al llenar llenar el molde generalmente generalmente los machos están están rodeados con la masa fundida y por eso deben poseer una alta permeabilidad, permeabilid ad, resistenci resistencia a mecánica, refractariedad y calapsibilidad. Los machos se elaboran en cajas o con tarrajas a mano o en maquinas y maquinas automáticas, por los mismos  procedimientos  procedimi entos que para el moldeo. moldeo.

Los corazones o machos se emplean para crear los orificios y cavidades cavidade s en las piezas, como también para obtener las superficies exteriores de las mismas.  Al llenar llenar el molde generalmente generalmente los machos están están rodeados con la masa fundida y por eso deben poseer una alta permeabilidad, permeabilid ad, resistenci resistencia a mecánica, refractariedad y calapsibilidad. Los machos se elaboran en cajas o con tarrajas a mano o en maquinas y maquinas automáticas, por los mismos  procedimientos  procedimi entos que para el moldeo. moldeo.

Corazones (machos ó noyos) Son

insertos en la cavidad del molde previos a la colada

El

metal líquido fluye entre la pared del molde y del corazón, dando origen a piezas huecas. Puede

requerir soportes para evitar su movimiento durante el llenado de la pieza, llamados chaplets Tienen

mayores propiedades que la mezcla de arena en verde

 La estructura de los corazones o machos :  Las plantillas de los machos aseguran su estabilidad en el molde, una fijación pr precisa ecisa de  su posición como también la evacuación de gases que se despr desprenden enden del macho al llenarse el molde  Las plantillas deben de ser de tal medida que resistan la carg carga a de la masa del macho, la  presión  pres ión de la masa fundida sobr sobree el semimolde superior y el macho sin que estos se deformen, como también tener una configuración tal, que excluya la posibilidad de desplazamiento del macho. Fig 99

 Armaduras de los machos: Para aumentar la resistencia de los machos en ellos se conforma una armadura¬armazón de endurecimiento, la cual se elabora de alambre de acero o de armazones de fundición

En el Moldeo en verde se trabaja con • Resistencia a la compresión de 15 a 30 psi • Sometido a esfuerzo de compresión • Los gases recorren un camino corto • El calor del metal se transmite a la masa del molde que es unas 4 o 5 veces mayor que el peso del metal • La arena no se calienta demasiado

En cambio el corazón trabaja a flexión, compresión, corte y tracción, al solidificar el metal, debe perder totalmente su cohesión para poder extraerlo de la pieza, los gases generados en la colada, deben recorrer lo largo del corazón y parte del molde para salir a la atmósfera; Los aglutinantes orgánicos le confieren al corazon resistencia a la compresión. de 500 a 800 psi .

CORAZON • El corazón absorbe la temperatura del metal. • Requieren propiedades diferentes al molde y

no se hacen con la misma mezcla del molde.

• Se fabrican de mezclas de aglutinantes

orgánicos

Procesos químicos, para moldes y corazones • CAJA CALIENTE • Proceso Shell o de cáscara • CAJA FRIA • Proceso Autofraguante (No Bake)

• Proceso CO2 Silicato de sodio • Proceso Isocure (Solo corazones) • Proceso Pet Set

Proceso s p ara elabo rar corazon es: Silicato-CO  2 Caja

fr ía (No b ake, p et s et e is o c u re)  ) Caja caliente ( sh ell 

Máqu in a par a co razo n es

Ac abado de co razones

Proceso shell • Se emplea para fabricar moldes y corazones • Tienen poco peso, no absorben humedad • Producen pocos gases, por ser una sola cascara • Bajo consumo de arena

• Precisión dimensionad alta • Excelente acabado superficial de la pieza

Fundición en cáscara proceso shell Shell mould

Se usa sa arena recubierta con un aglutinante orgánico, que se fragua con el calor. Al depositarse sobre un modelo metálico caliente se endurece y origina una cubierta de arena dura, que al unirse dos mitades origina el molde de fundición.

DESCRIPCION DEL PROCESO • PLACA MODELO O CAJA DE CORAZON METALICA • El PLACA O CAJA SE CALIENTA CON QUEMADOR

DE GAS O RESISTENCIA ELECTRICA, HASTA TEMP. UNIFORME • LA TEMPERATURA DE LA CAJA DEBE SER DE 250 A 300°C • BAJA TEMPERATURA; CORAZONES CRUDOS, TENDENCIA A DEFORMARSE Y MAYOR GENERACION DE GASES. • TEMPERATURA ALTA; SUPERFICIE QUEMADA, EROSIONABLE, BAJA RESISTENCIA Y ACABADO SUPERFICIAL DEFICIENTE.

CORAZONES CHICOS Y DELGADOS; TEMPERTURA ALTA Y TIEMPO DE CURADO CORTO CORAZONES GRANDES Y PARED GRUESA TEMPERATURA BAJA Y TIEMPO DE CURADO LARGO

TECNICAS DE FABRICACION • MANUAL • MECANICO (MAQUINAS SOPLADORAS) •  AUTOMATICO

COMPONENTES • ARENA FINA DE SILICE, GRANO REDONDO O

MEZCLA DE REDONDO Y SEMIANGULAR. • RESINA DE FENOL FORMALDEHIDO. • CATALIZADOR HEXAMETILENTETRAMINA (15%) • ADITIVO (ESTEARATO DE CALCIO O ZINC, 2 A 2.5

%) • DESMOLDANTE

VENTAJAS E INCONVENIENTES • TAMAÑO DE PIEZAS LIMITADAS POR LA CAPACIDAD • • • • • •

DE LA MAQUINA PIEZAS DE PAREDES DELGADAS PRECISAS, COMPACTAS Y BUEN ACABADO SUPERFICIAL SE PUEDE VACIAR CUALQUIER TIPO DE METAL SE PUEDE RECUPERAR LA ARENA SE REQUIERE DE HERRAMENTAL PRECISO Y MAQUINADO, LO Q ELEVA SU COSTO EL PROCESO NO PERMITECOLOCAR FACILMENTE SISTEMA DE COLADA Y ALIMENTACION CONTROL RIGUROSO DE MATERIALES Y TEMPERATURAS

Variables de control de la fabricación del molde en cáscara Tipo de recubrimiento orgánico de la

arena (resina fenólica, furánica,

etc.) Temperatura de la placa modelo Tiempo de contacto Espesor de la cáscara Tiempo de fraguado

Propiedades evaluadas de la mezcla de moldeo Resistencia

en seco Resistencia al corte Dureza del molde Tamaño de grano AFS

Otras variables:

Ejemplos de piezas coladas en molde por cáscara

Description: Resin-coated sand is poured onto hot metal patterns, curing into shell-like mold halves

PROCESO AUTOFRAGUANTE NO BAKE • • • • • • • •

DESARROLLADO EN EUROPA EN LA DECADA DE LOS 50 INICIALMENTE SE UTILIZO PARA CORAZONES PERO ACTUALMENTE SE APLICA TAMBIEN EN MOLDES EN MOLDEO EN VERDE SE TIENEN RESISTENCIAS DE 20 A 30 PSI. UNA ARENA CON 1.5 % DE RESINA ALCANZA RESISTENCIAS HASTA DE 500 PSI. PERMEABILIDAD ALTA. POCA GENERACION DE GASES ALTA COLAPSIBILIDAD GENERA ATMOSFERA REDUCTORA, QUE EVITA LA OXIDACION Y PENETRACION DEL METAL, OBTENIENDO PZAS. MAS TERSAS.

• SE PUEDE RECUPERAR LA ARENA POR ATRICION O FROTADO O TERMICAMENTE • CONTROLAR PERDIDAS POR CALCINACION (L.O.I.) • NO DEBE SER MAYOR DE 3% • LA DEMANDA ACIDA DEBE MANTENERSE EN NIVELES BAJOS

MEZCLADO DE LA ARENA CON LA RESINA • LA MEZCLA PUEDE HACERSE A MANO O CON CUALQUIER MEZCLADOR, PREFERENTEMENTE UN MEZCLADOR CONTINUO • LA CANTIDAD DE RESINA VARIA DE 1.25% A 2.5% EN FUNCION E LA RESISTENCIA QUE SE DESEA OBTENER • LA PROPORCION DEL CATALIZADOR ES DE 30 A 40 % BASE RESINA • SE MESCLAN LA ARENA CON LA RESINA Y LUEGO EL CATALIZADOR • LA REACCION QUIMICA INICIA DESDE EL MOMENTO EN QUE SE JUNTAN LA RESINA CON EL CATALIZADOR

• LA VIDA DEL BANCO DEPENDE DE LAS TEPERATURAS, TANTO AMBIENTE COMO DE LA ARENA • UNA ALTA TEMPERATURA ACELERA LA VELOCIDAD DE FRAGUADO • DEPENDE TAMBIEN DE LA DEMANDA DE ACIDO ADV DE LA ARENA • LA PROPORCION DEL CATALIZADOR ES IMPORTANTE A MAS CATALIZADOR, MAYOR VELOCIDAD DE FRAGUADO Y MENOR VIDA DEL BANCO

VENTAJAS DISPOSICION DE UNA AMPLIA VARIEDAD DE RESINAS, CON BAJOS CONTENIDOS DE NITROGENO SE ADAPTAN A UN AMPLIO RANGO DE MOLDES, CORAZONES Y CONFIGURACIONES  ALTA PRECISION DIMENSIONAL SE FABRICAN MOLDES SIN CAJAS DE MOLDEO BUENA COLAPSIBILIDAD

DESVENTAJAS • LA REACCION DE POLIMERIZACION O FRAGUADO GENERA AGUA Y DEBE SALIR A TRAVES DE LA ARENA Y EVAPORARSE • EN MOLDES MUY GRANDES EL FRAGUADO EN EL CENTRO DEL MOLDE TARDA MAS DE 1 HORA • SE RECOMIENDA PARA MOLDES Y CORAZONES NO MUY GRANDES • SE PUEDEN UTILIZAR PINTURAS • DEBAJO DE 10°C Y UNA HUMEDAD A 80% NO ES POSIBLE MOLDEAR CON ESTE PROCESO.

Proceso CO2 Silicato de sodio • El silicato de sodio no es un compuesto

químico, si no una mezcla de sílice, SiO2 y oxido de sodio Na2O • La relación de SiO2/Na2O, recibe el nombre de modulo • En fundición se emplean módulos de 1.4 a 1.9. de la cantidad de agua y del modulo depende la densidad y viscosidad •El silicato de sodio con el calor del metal colado, se convierte en un vidrio, los granos de arena del molde o corazón, quedan inmersos en ese vidrio y es imposible sacar un corazón, por lo que se agrega un agente colapsible

Para preparar una mezcla se añade a la arena el silicato de sodio, en una proporción de 4 a 6 % y se mezcla Para hacer el molde o corazón, se compacta la arena en la caja de corazones o sobre la placa modelo

luego es necesario aumentar la proporción de SiO2 del silicato o modulo eliminando el agua o neutralizando el oxido de sodio  Al aumentar el modulo, el silicio se hace muy viscoso convirtiéndose en un “vidrio”, que mantiene unidos a los granos de arena provocando el endurecimiento o f d d l

Cualquier método para aumentar el modulo del silicato es valido. Se puede estufar, en un horno de microondas, añadirle a la arena un producto que reaccione con el oxido de sodio y con el agua convirtiéndose así, en un proceso autofraguante, puede emplearse para este fin, escoria de alto horno molida, ferro silicio en polvo o un ester orgánico.

Otra forma de endurecer la arena consiste en pasarle un flujo de bióxido de carbono gaseoso a baja presión. El bióxido de carbono arrastra el agua del silicato en forma de acido carbónico, neutraliza el oxido de sodio convirtiéndolo en carbonato de sodio y con esto aumenta el modulo del silicato

Es muy importante emplear el modulo adecuado del silicato de sodio. Un modulo alto, requiere muy poco gas para fraguar, pero los enlaces que unen los granos de arena se hacen frágiles con el tiempo, por lo que no es posible almacenar estos corazones. resistencia.

Un modulo bajo, requiere mas gas para el fraguado, pero los enlaces no son frágiles y los moldes o corazones pueden almacenarse varios días, se han almacenado moldes con silicato de modulo 1.4 , 3 años, sin perdida de resistencia

Las ventajas principales del proceso son las siguientes: La practica de moldeo o corazoneria es fácil, semejante al moldeo con arena en verde. El gas carbónico, CO2 es seguro, incombustible, fácil de manejar. El silicato de sodio es barato y no esta sujeto a la variación de los precios internacionales. No se requiere de estufado. No requiere de mano de obra especializada. Los moldes y corazones tienen buena precisión

Algunos inconvenientes son: • Corazones sensibles a la humedad, si se emplean silicatos de modulo alto y se almacenan. • Generación de gases importante, por la adición del agente colapsible. • Si la arena no se utiliza pronto, se seca y ya no se puede utilizar. • La arena no se puede recuperar .