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Capítulo I. Metales y aleaciones conformados por fundición. Procedimientos de conformación de los metales. Los procedimientos empleados en la actualidad para la conformación de los metales y aleaciones, pueden clasificarse en cuatro grupos principales: a) Conformación por moldeo. b) Conformación por deformación y corte. c) Conformación por soldadura. d) Conformación por arranque del material. La conformación por moldeo  se realiza fundiendo el metal o aleación y vertiendolo en moldes que reproducen la forma de la pieza. La conformación por deformación y corte  se realiza golpeando o sometiendo a presión et los metales y aleaciones, en caliente o en frío. La conformación por soldadura , es un procedimiento muchas veces complementarios de los anteriores para unir partes de piezas elaboradas o semi elaboradas. La conformación por arranque del material , en forma de viruta, o en forma de diminutas partículas o por erosión se aplica generalmente hacen y elaborados obtenidos por moldeo, de formación o corte.

Fundición. e denomina fundición al con!unto de operaciones necesarias para dar forma a los metales por fusión y solidificación posterior en moldes apropiados.

Operaciones fundamentales de la fundición. "ara la conformación de los metales y aleaciones por fundición, es necesario realizar tres clases de operaciones fundamentales: #) $peraciones de fusión %) $peraciones de moldeo y desmoldeo. &) $peraciones de acabado.

Procedimientos de fundición. 'n la fundición por colada por gravedad se llenan los moldes por el propio peso del metal fundido. 'n general se emplean moldes de arena, pero modernamente se han desarrollado t(cnicas utilizando materiales de moldeo derivados, o no, de la arena. ambi(n ambi(n se realiza la fundición en colada, por gravedad en moldes met*licos permanentes, denominados coquillas. 'n la fundición a presión se llenan los moldes impulsando el caldo por una fuerza e+terior.

Metales y aleaciones conformado c onformados s por fundición Las características deseables en los metales y aleaciones para su conformación por moldeo son las siguientes:

-a!a temperatura de fusión para economizar combustible) -a!o un calor latente de fusión para ahorrar combustible) el -a!a tensión superficial para que la reproducción del molde sea perfecta) -a!o coeficiente de dilatación en estado líquido, e intervalo de temperatura de solidificación lo m*s reducido posible para que la contracción del metal sea peque/o) -a!o coeficiente de dilatación en estado sólido para reducir el peligro de grietas por enfriamiento 0lta colabilidad aptitud para llenado del molde). 0lta densidad, para que el propio peso del metal contrarreste la falta de fluidez y la tensión superficial en el llenado y perfecta reproducción del molde.

Aleaciones de hierro para moldeo. 1ay dos clases fundamentales de aleaciones de 1ierro: los aceros que son b*sicamente aleaciones de 1ierro carbono con un m*+imo de #,23 por ciento de carbono, y las fundiciones con un contenido superior de carbono. Las fundiciones son las aleaciones 1ierro carbono m*s adecuadas para su conformación por moldeo. in embargo, el perfeccionamiento y desarrollo alcanzado en estos 4ltimos a/os por los hornos el(ctricos, en los que se alcanza con relativa facilidad las m*s altas temperaturas necesarias para la fusión de los aceros ha incrementado la fabricación de piezas con estos materiales por moldeo.

Fundiciones. Las fundiciones de 1ierro, son aleaciones de 1ierro y carbonos con un contenido de carbono de %,5 por ciento al 6,5 por ciento, y algunos otros elementos en peque/as cantidades.

Las fundiciones ordinarias son las que 4nicamente contienen hierro, carbono y peque/as cantidades de silicio, manganeso, azufre y fósforo, sin que en su elaboración intervengan ninguna t(cnica especial. "or el aspecto que presenta su superficie de fractura, se clasifican las fundiciones ordinarias en blancas, grises y atruchadas. Las fundiciones aliadas contienen, adem*s de 1ierro y carbono y los elementos que impurifican las fundiciones ordinarias, otros elementos de aleación, como son el níquel, el cromo, el mobdileno, el cobre, el aluminio et, el vanadio, el titanio, etc. -a!o la denominación de fundiciones especiales hemos agrupado las fundiciones que se obtienen por tratamiento especial de las fundiciones ordinarias. Las principales fundiciones especiales son: las fundiciones maleables de corazón blanco, las maleables de corazón negro, la aleable perlítica, las fundiciones de grafito esferoidal y las fundiciones de grafito difuso.

Aleaciones de cobre para moldeo. La fusión del cobre y sus aleaciones hay que conducirla con sumo cuidado, pues si se realiza en un medio muy o+idante se producen p(rdidas de metal por o+idación y si se realizan en un medio muy reductor queda la masa muy gasificada, por absorber el hidrógeno procedente de los productos de la combustión o del vapor de agua de la atmósfera del horno, ya que el metal fundido disocia el agua combin*ndose con el o+ígeno y disolviendo el hidrógeno, formando bolsas en la masa del metal denominadas sopladuras. 'n general, se prefiere que la fusión del cobre y sus aleaciones a leaciones se desarrolle en un medio med io ligeramente o+idante. 0l final de la operación se deso+ida el ba/o. 7odernamente se emplea mucho el nitrógeno para desgasificación del cobre y sus aleaciones. 89;'': "ara evitar una e+cesiva o+idación de la superficie de los metales fundidos se suele cubrir (sta con una capa de carbón vegetal. "ero da me!or resultado el empleo de fundentes, de los que e+isten varios tipos.

Aleaciones de aluminio La fusión del aluminio y sus aleaciones es m*s costosa que la del cobre y sus aleaciones, a pesar de que la temperatura de fusión del aluminio es m*s ba!a que la del cobre. 'sto es debido a que el calor específico del aluminio es mucho mayor que el del cobre. o conviene que la fusión se realice en un medio reductor, sino en medio o+idante, aunque como la o+idación sea sea grande, las p(rdidas de metal en forma de aluminio ser*n de consideración. $tra característica del aluminio y sus aleaciones que no debe olvidarse, es su reducido peso específico, que permite su colada en moldes ligeros o poco apisonados, pero en cambio resulta un inconveniente por su reducida tendencia a e+pulsar los gases incluídos en su masa.

Aleaciones de magnesio para moldeo. La e+traordinaria afinidad del magnesio con el o+ígeno, obliga a adoptar precauciones especiales en la fusión y colada de las aleaciones ultraligeras, que deben ser observadas necesariamente.

Aleaciones de cinc. ambi(n en ocasiones se emplean aleaciones de cinc para el moldeo.

Capítulo II. Hornos de fusión. eneralidades. Los principales tipos de hornos empleados en la actualidad son los cubilotes, los hornos de reverbero, los hornos rotativos, los hornos de crisol y los hornos el(ctricos.

Cubilotes. on hornos cilíndricos verticales compuestos de una envoltura de chapa de acero dulce, con un revestimiento interior de mampostería refractaria. 'l horno descansa sobre cuatro columnas met*licas denominadas pies de sost(n del cubilote. 'n el frente y a nivel del fondo llevan los cubilotes un agu!ero denominado piquera de colada, para la e+tracción del metal fundido. 0 este agu!ero va adosado un canal de chapa con revestimiento refractario, que conduce el metal en estado líquido a las cucharas de colada o al antecrisol. 'n la parte posterior del horno hay otro agu!ero para la e+tracción de las escorias, por lo que se denomina piquera de escoria o escorial. 'l volumen del metal fundido que puede contener el cubilote est* en una parte denominada crisol y su volumen est* calculado para que pueda contener, como m*+imo, dos cargas met*licas fundidas. "or encima del plano de la piquera de escorias, se encuentra el plano de toberas de entrada de aire. 'n general el n4mero de toberas oscila entre 6 y mezclado con el fundente. ermina ermina el cubilote con una c*mara c*ma ra denominada c*mara de chispas, donde se precipitan las partículas incandescentes que arrastran los gases y que podrían producir incendios en los edificios vecinos.

!ncendido del cubilote.

'l encendido es la operación m*s importante para obtener una buena marcha del cubilote. 'l combustible utilizado en el cubilote es siempre co> metal4rgico. 'l procedimiento es el siguiente: e cierran las compuertas de limpieza del fondo del cubilote y se de!an abiertas piquera, escorial y toberas. e coloca le/a en el fondo del cubilote y se prende. Cuando se ha formado buen fuego se echa un tercio del co> preparado para el encendido y se espera hasta que el co> est* uniformemente encendido al ro!o cereza. 'n este momento se echa otro tercio de co> y cuando est* tambi(n encendido se completa la carga con el 4ltimo tercio de co>. 9na vez encendido todo el co> se tapa el escorial y la piquera con arena de moldeo corriente y una mezcla de arcilla y pizarra. 0 cabo de dos o tres horas estar* todo el co> al ro!o cereza.

Cargas del cubilote. La carga del cubilote se realiza cargando alternativamente capas de unos 6? a 5? cm de espesor o altura de cargas met*licas y cargas del mismo espesor de co> !unto con caliza. Las cargas met*licas del cubilote para la producción de fundición de hierro se componen de arrabio, chatarra de fundición de hierro y chatarra de acero. 0pro+imadamente caben en el cubilote de cinco a ocho cargas, recomend*ndose que la 4ltima carga sea siempre met*lica pues si es de co> se ir* mucho calor por la chimenea.

Marcha de la fusión en el cubilote. La frecuencia de las sangrías del cubilote depender* del tama/o de las piezas a fundir, pues si son grandes, las sangrías ser*n m*s espaciadas, hasta esperar que se llene de metal fundido todo el crisol. La escoria del cubilote se sangra cada 65 a 3? minutos. 0 medida que ba!a la carga y hay espacio disponible, se sigue a/adiendo capas de metal y capas de co> con caliza para reemplazar al metal fundido y al co> quemado, y así se continuar* hasta el final de la colada.

"onas del cubilote a) @ona de deshidratación: emperaturas inferiores a los 5??AC, en esta zona la carga se deseca y eleva su temperatura, pero sin que ocurra ninguna transformación. b)@ona de fusión: 'mpieza a fundir el metal a temperaturas que oscilan entre los #%??A y los #%5?A. c)@ona de combustión: e alcanzan las temperaturas m*s elevadas #5??A a #3??A)

Hornos de re#erbero. e utilizan para la fundición de piezas de grandes dimensiones. on de poca altura y gran longitud. 'n uno de los e+tremos se encuentra el hogar zona donde se quema el combustible), y en el e+tremo opuesto se encuentra la chimenea. Las llamas son dirigidas por una bóveda hacia la solera del horno, que es la zona donde se encuentra el metal a fundir. 89C=$07='$ ;' L$ 1$B$ ;' B''B-'B$ "0B0 89;=C=D ;' 1='BB$. La carga se efect4a introduciendo primero la chatarra ligera, que queda en el fondo del hornoE a continuación, la chatarra m*s gruesa y finalmente se cubre todo con arrabio. ;e esta manera las piezas m*s e+puestas a la o+idación quedan en el fondo, protegidas por el arrabio. 'n este tipo de hornos se consigue una fundición de hierro con una composición m*s e+acta y uniforme que con el cubilote, ya que el metal no entra en contacto con el combustible.

Hornos rotati#os. 'st*n formados por una envoltura cilíndrica de acero, de e!e sensiblemente horizontal, que termina con dos troncos de cono, uno en cada e+tremo. 'n uno de los e+tremos est* situado el quemador y en el otro la salida de los gases quemados. 'n definitiva, este tipo de hornos funciona igual que los hornos de reverbero, de hecho se considera que son una perfección de estos, ya que al ser rotativos, el calor acumulado en el techo se aprovecha cuando el horno gira y queda deba!o de la carga.

Hornos de crisoles. Los crisoles son recipientes de arcilla mezclada con grafito y otras substancias, provistos de tapa para cierre herm(tico, que una vez cargados y cerrados se caldean en los denominados hornos de crisoles, utilizando como combustible carbón o gasoil. 's un tipo de horno rudimentario, de los m*s antiguos. "resenta la venta!a de que como la carga met*lica est* completamente aislada no entra en contacto con combustibles ni otros materiales), no se altera apenas la composición del metal fundido.

Hornos el$ctricos. ienen grandes venta!as para la fusión de los metales: #A) "ueden obtenerse temperaturas muy elevadas, hasta de &5??A. %A) "uede controlarse la velocidad de elevación de temperaturas, y mantener (sta entre límites muy precisos. &A)La carga queda completamente liberada de contaminación del gas combustible. 6A)"uede controlarse perfectamente la atmósfera en contacto con la masa fundida, haci(ndola o+idante o reductora a voluntad, e incluso en alg4n tipo de horno puede operarse en vacío. 5A)ienen mayor duración que los dem*s tipos de hornos. 3A)e instalan en espacios reducidos. 2A)on m*s higi(nicos.

Hornos el$ctricos de arco. on hornos que se calientan por medio de un arco el(ctrico. 'st*n formados por una cuba de chapa de acero revestida de material refractario y provista de electrodos de grafito o de carbón amorfo. Los electrodos se forman en el propio horno, llenando las camisas que llevan los portaelectrodos de una mezcla de combustibles.

Hornos el$ctricos de inducción. 'l calor se genera por corrientes inducidas por una corriente alterna principio de 8aradayLenz, nos hemos hartado a verlo en física). e distinguen tres tipos de hornos dentro de esta clase: 1ornos de ba!a frecuencia 1ornos de alta frecuencia. 1ornos electrónicos. "resentan las siguientes cualidades: #) %) &) 6) 5)

Bendimiento muy elevado. Las corrientes electromagn(ticas uniformizan la composición de la fundición. La temperatura se regula con gran precisión e puede fundir en vacío. 0penas hay p(rdidas por volatización y o+idación

Hornos el$ctricos de resistencia. 'l calor se produce por el efecto Foule es decir, al circular corriente por medio de una resistencia, parte de la energía cin(tica de los electrones se pierde y se disipa en forma de calor). e aplica tanto a hornos de crisol como a hornos de reverbero. 'n los hornos de reverbero se pueden utilizar o bien resistencias met*licas o bien resistencias de grafito.

Capítulo III.Moldeo en arena. eneralidades. "ara el moldeo en arena se requiere primero de una reproducción de la pieza que se desea preparar, llamada

modelo y generalmente hecha de madera. 9na vez preparado el modelo, se coloca en una ca!a de moldeo y se rellena con una arena especial. 0 continuación se vierte el metal por unos conductos y canales que se habr*n de!ado preparados y que se denominan bebederos, hasta rellenar el molde por completo. 9na vez que el metal se haya solidificado y enfriado hasta a temperatura ambiente, se deshace el molde y se rompen los bebederos. Moldeo con machos : Las piezas pueden tener huecos que deben quedar reproducidos de alguna manera en el

molde. 'sto se consigue colocando en el interior del molde de arena n modelado, hecho tambi(n con arena, del hueco de la pieza, que se denomina macho o noyo.

Construcción de los modelos. Los modelos deben de cumplir las siguientes condiciones: #) Las dimensiones deben ser mayores que las de las piezas, porque hay que tener en cuenta que el metal se contrae al solidificar y al enfriarse. %) ;eben conocerse las limitaciones del modelo y no intentar reproducir detalles imposibles de obtener  &) ;eben sobredimensonarse superficies a las que sea necesario darles un acabado posterior. 6) ;eben preverse salidas adecuadas para e+traer el modelo sin arrastrar arena.

Materiales empleados para la fabricación de modelos. G La madera sigue siendo el material m*s empleado para la fabricación de modelos. iene la venta!a de que es f*cil de traba!ar, relativamente barata y de poco peso. 'n 'spa/a se suelen utilizar el pino y el haya. G La fundición de hierro  es el material que m*s se utiliza para la fabricación de moldes met*licos para el moldeo con arena, y el latón se emplea para la fabricación de modelos en forma de racimos o modelos peque/os y de precisión. G Las aleaciones de aluminio  tienen la gran venta!a de su reducido peso específico, por ello son un buen material en ocasiones. G 'l yeso se utiliza para modelos y ca!as de machos de peque/as dimensiones. G Las resinas plásticas, son los materiales m*s modernos utilizados para la fabricación de modelos. ienen la venta!a de que se mane!an con facilidad, pesan menos de la mitad que el aluminio, su contracción es despreciable y se reparan o modifican con el mismo material.

Características de las arenas de moldeo. Las denominadas tierras de moldeo, son las arenas silicoaluminosas. 'l tama/o medio de los granos varía entre ?,#? y ?,&?mm. Huímicamente est*n compuestas, principalmente, por cuarzo y arcilla. 'l cuarzo puro o sílice i$%) es el principal componente de las arenas y se encuentra en porcenta!es de hasta el I?J. o reblandece hasta temperaturas superiores a los %6??A. La arcilla se encuentra rodeando los granos de sílice y constituye el material aglutinante que une (stos y da cohesión al con!unto. u temperatura de reblandecimiento oscila entre los #%5?A y los #6??A y, por tanto, bastante inferior a la del cuarzo, por lo que el grado refractario de la arena depende de la clase de arcilla que contenga. 197';0; ;' L0 0B'0: 'l contenido de humedad de las arenas de moldeo naturales debe estar comprendido entre el 5J y el 2J. i el porcenta!e es m*s ba!o, la resistencia mec*nica de la arena disminuye se nos puede romper el molde), y si es m*s alto, el volumen de vapor de agua producido dentro del molde aumenta el riesgo de sopladuras.

!nsayos para la determinación de las características de las arenas de moldeo.  0 la hora de querer traba!ar con ellas, las características que m*s interesa determinar en las arenas de moldeo son: #A 'l porcenta!e de humedad. %A La proporción de sílice y arena. &A La forma de los granos. 6A ama/o de los granos.

Como operación previa a cualquier ensayo para determinación de las características rese/adas, se debe hacer una toma de muestra de diferentes partes del depósito de arena. 'stas muestras se mezclan por medio de un molino mezclado. 'n este mezclador se a/aden los aditivos de las arenas de machos, si se trata de ensayar arenas de esta clase.

Propiedades de las arenas de moldeo. Las propiedades fundamentales deseables en las arenas de moldeo son: la plasticidad, la permeabilidad, la refractabilidad y la cohesión. Plasticidad : e entiende com4nmente por plasticidad de las arenas de moldeo a la aptitud de (stas para reproducir 

los detalles de los modelos. 'sta aptitud depende de otras dos propiedades, llamadas deformabilidad y fluencia. La deformabilidad es la aptitud que tienen las arenas de moldeo para variar de forma, y la fluencia es la aptitud o facilidad de transmitir a trav(s de su masa, las presiones aplicadas en su superficie. Permeabilidad : 's la facilidad que ofrecen las arenas de de!arse atravesar por el aire y los gases que se

desprenden al realizar la colada. La permeabilidad depende de cinco características de la arena: #) ;e su granulometría granos finos o gruesos) %) ;e la forma de los granos. &) ;e su contenido en arcilla. 6) ;e la intensidad del apisonado al que se somete la arena. 5) ;el porcenta!e de humedad de la arena. Refractabilidad : Las arenas deben tener un punto de fusión muy elevado para resistir sin fundirse y ni siquiera

reblandecerse al contacto con el metal fundido a temperaturas de #5??A y m*s. 's decir, que las arenas han de ser suficientemente refractarias. Cohesión:  Las arenas deben poseer resistencia a la tracción y fle+ión para que resistan sin deshacerse los

esfuerzos que les produzcan los metales en la colada.

!nsayos de las propiedades de las arenas de moldeo. Las propiedades citadas en el inciso anterior se valoran por medio de los siguientes ensayos: G 'nsayos de deformabilidad. G 'nsayos de fluencia. G 'nsayos de permeabilidad. G 'nsayos de refractabilidad G 'nsayos de cohesión. G 'nsayos de la dureza superficial G ;9BD7'B$: 0parato provisto de media bola de acero en su base que se aprieta contra la arena, registr*ndose en un cuadrante su penetración, que ser* función de la dureza superficial de la arena. La escala de valores m*s normal varía de ? a #??, siendo &? la dureza de los moldes muy blandos, y