5. Objetivos:

Encontrar la importancia de la fundición como proceso de manufactura en la industria.

Identificar cada uno de los pasos para llevar a cabo una fundición por inyección

Conocer el funcionamiento de inyección por cámara fría e inyección por cámara caliente

FUNDAMENTO TEORICO

El Moldeado por Inyección de Metales es un proceso ideal para producir altos volúmenes de

partes con tolerancias muy estrechas y morfología compleja. Básicamente por los beneficios

asociados típicamente al proceso de Moldeado por Inyección de Plásticos con las propiedades

de los compuestos o aleaciones metálicas.

El proceso permite fabricar piezas en una variada gama de metales y aleaciones, garantizado

de esta manera el resultado preciso y las propiedades necesarias requeridas para aplicaciones

específicas de su producto.

 Aplicaciones más importantes y materiales utilizados del moldeado por inyección de metal

Área Aplicación Material

AeroespacialComponentes de cohetes, bomba de combustible,

cuerpos hidráulicos, turbinasSuperaleaciones base Ni, aleaciones de titanio

Automoción Mecanismos de la cerradura, sincronizadores de la

transmisión, sensores de airbag y oxígeno del motor

Aceros tratados térmicamente, inoxidables y

aleaciones base cobre

Máquinas de oficinaComponentes de máquinas de escribir, impresoras,

fotocopiadoras

Aceros Fe-Ni, zirconia, aceros y materiales

magnéticos

Moldeo por coladaNúcleos cerámicos para la industria del moldeo por

coladaAlúmina, sílica y zirconia

Ordenadores

Accionadores y sujeciones del disco duro,

componentes magnéticos, impresoras, conectores,

disipadores de calor

Materiales cerámicos, nitruro de aluminio

Herramientas de corte Herramientas de corte y moliendaCarburos cementados, cermets, nitruro de silicio,

composites de diamante

DefensaArmas, visores, estabilizadores de misiles y

proyectiles, rotores

Aleaciones de wolframio, alúmina, carburo de boro,

diborato de titanio

Dental Brackets, implantesAcero inoxidable, alúmina, aleaciones cobalto-

cromo, titanio

Componentes eléctricos

y electrónicos

Componentes aislantes y de sujeción en aparatos

eléctricos, disipador de calor, vástagos, mecanismos

de cierre

Acero inoxidable 316, cobre, alúmina, Kovar, Invar,

aluminio, molibdeno, wolframio, bronce

Armas de fuego Pistolas, rifles, armas militares, gatillos Aceros tratados térmicamente, wolframio

HerramientasLlaves, destornilladores, tijeras, navajas suizas,

alicates

Aceros de herramientas, aceros tratados

térmicamente Fe-1Cr-0.2Mo-0.8Mn

Hogar

Corta uñas, copas de café y té, secadores de pelo,

cepillos eléctricos, estuches cosméticos, monturas de

gafas, cuchillos

Acero, porcelanas, zirconia, titanio, acero

inoxidable

Componentes

industriales

Hornos, motores, herramientas de corte y perforación,

rodamientos, cojinetes, abrasivos

Zirconia, alúmina-sílica, cermets, carburos

cementados, aceros de herramientas, cromo-

cobalto

Instrumentación y

sensores

Componentes de medidores de precisión, sensores,

componentes de aparatos científicos, sistemas de

control de fluidos

Materiales magnéticos débiles, Fe-2Ni, Fe-3Si, Fe-

6Si, Fe-0.4P, Fe-0.6P, Fe-50Ni, Fe-36Co, Fe-50Co,

Fe-49Co-2V

Joyería Llaveros, anillos, relojes, colgantes Metales preciosos

MedicionaBisturís, herramientas para quirófano, componentes

para cirugía, implantes

Aceros inoxidables, aleaciones de tántalo,

Aleaciones base Co, Ti, W, biocerámicas

Microelectrócnia y

Optoelectrónica

Microprocesadores con altas prestaciones, disipadores

de calor, móviles, ordenadores personales

Aleaciones ferríticas, cobre-W, cobre-Mo,

aleaciones Fe-Ni y Fe-Ni-Co, Invar, Kovar,

espinelas

Petrolífera y minas

Componentes para perforación, minería y procesado

petroquímico, componentes resistentes al desgaste

para corte

Aceros de alta tenacidad a la fractura, carburos

cementados

CAMARA FRÍA

En la función inyectada en cámara fría la carga de material fundido necesaria para llenar el

molde para fundición inyectada (siempre con material en exceso) se aporta desde un crisol

externo hasta la camisa de inyección, en donde un émbolo operado hidráulicamente empuja el

metal inyectándolo dentro del molde. El exceso de material se utiliza para compensar la

contracción que experimenta el metal fundido en el proceso de solidificación. Los componentes

principales de una máquina de fundición inyectada de cámara fría se muestran más abajo. En

este tipo de máquinas, pueden obtenerse presiones de inyección de alrededor de 10,000 psi o

70,000 Kpa.

1. Se cierra el molde y el metal fundido se pasa, mediante una cuchara de colada,

al contenedor de la cámara fría.

2. El émbolo empuja el metal fundido hacia el interior de la cavidad del molde, donde es

mantenido bajo presión hasta que se solidifica.

3. El molde se abre y el émbolo avanza, para garantizar que la pieza fundida permanezca en

molde eyector. Los machos, si hay alguno, se retraen.

4. Los expulsores empujan la pieza fundida y la sacan del molde eyector, y el pistón retorna a

su posición original.

 Ventajas

1. Hay aleaciones tales como las de aluminio o de zinc-aluminio, y ciertas aleaciones de

magnesio, pueden serprocesadas solamente en cámara fría.

2. Se pueden lograr mayores presiones y velocidades de inyección que producen piezas más

compactas.

3. Menores costos de mantenimiento.

 

 

7.- Desventajas

1. Ciclos más largos.

2. Menor control sobre la temperatura del metal, menor fluidez y menos posibilidades de fundir

paredes de poco espesor.

3. La carga (colada calculada) se enfría antes de la inyección.

4. El metal fundido está expuesto a la oxidación y a los contaminantes provenientes de la

atmósfera

CAMARA CALIENTE

El proceso de cámara caliente se utiliza solamente para la inyección de aleaciones de zinc y

otros metales de bajo punto de fusión que no ataquen y erosionen el metal de los crisoles,

cilindros y pistones del sistema de inyección. El desarrollo de esta tecnología, junto con el uso

de materiales avanzados, ha permitido que pueda ser utilizado para ciertas aleaciones de

magnesio. Los componentes básicos de una máquina de cámara caliente se ilustran a

continuación.

 

Proceso

• El metal se funde en un recipiente adherido a la máquina

• Sistema de inyección sumergido en el metal fundido

• Proceso limitado a metales de bajo punto de fusión. Incluyen al zinc, aleaciones Al-Zn,

estaño, plomo y a veces magnesio

• Velocidades de producción comparativamente altas (hasta 500 ciclos por hora)

• Presiones de inyección de 7 a 35 MPa

Ventajas de la cámara caliente

sobre la cámara fría ¾ Ciclos cortos, comenzando por menos de 1 segundo para componentes

de zinc diminutos. ¾ Control preciso de la temperatura del metal, que mejora la fluidez, y

permite que las presiones de inyección sean menores, lo que somete a los equipos a menores

esfuerzos. Una mejor fluidez proporciona un mejor llenado de la cavidad, produce piezas más

compactas, y permite paredes de menor espesor. ¾ El cilindro sumergido de la colada (sifón),

que se llena automáticamente, elimina la variación, acorta el tiempo del ciclo, y facilita el control

de la temperatura del metal. ¾ No se produce enfriamiento de la carga (colada calculada),

como puede ocurrir cuando se transfiere metal fundido al cilindro de la colada de una máquina

de cámara fría. ¾ El metal fundido es sometido a una menor oxidación y a menos

contaminantes provenientes de la exposición a la atmósfera.

Desventajas del proceso de cámara caliente

¾ Limitaciones, ya que las aleaciones de aluminio o de zinc-aluminio, y ciertas aleaciones de

magnesio, pueden ser procesadas solamente en cámara fría. EMORIAS DE LA XVIII

EXPODIME 7 al 11 DE SEPTIEMBRE 2009, GUADALAJARA, MÉXICO Derechos reservados

© 2009, U de G 5 ¾ Se pueden alcanzar presiones de inyección y velocidades más bajas, por

lo que las piezas fundidas pueden ser menos compactas. ¾ Mayores costos de mantenimient

1. Cuestionario

1.

2. ¿Cuál es la diferencia entre el proceso de manufactura de moldeo por inyección de

metal de cámara fría y de cámara caliente?

Cámara fría Cámara caliente

Puede ser a temperatura alta La temperatura no puede ser alta

Se puede hacer piezas moderadamente

complicadas

No se puede hacer piezas complicadas

Tiene un horno externo Tiene horno interno

La velocidad del ciclo es más lenta Su ciclo es más rápido

3.

4. Mencione y explique las ventajas y limitaciones del moldeo por inyección en matriz o

dado.

ventajas limitaciones

El grado de automatización alcanzado con

estas máquinas

Hay una deficiente mezcla y

homogeneización del polímero fundido.

La posibilidad para fabricar productos

plásticos con tolerancias muy pequeñas

La presencia de un torpedo causa una

significante caída de presión.

Versatilidad para el moldeo de una amplia Las propiedades de flujo del polímero

gama de productos, tanto en formas como

en materiales plásticos distintos

fundido dependen de la presión y como

esta es errática, se incrementa la

variabilidad de llenado del molde

5.

6. ¿Cómo ha ayudado la tecnología en el proceso de moldeo de inyección de metales?

El proceso de moldeo es más ágil, tiene menos errores, y principalmente como ahora

es automático hay menos posibilidades que el operario sufra algún tipo de accidente

7. ¿

8. ¿Hacer una ilustración esquemática de la secuencia de operaciones para el moldeo por

inyección en matriz o dado en cámara caliente y en cámara fría?

CAMARA CALIENTE

1. Con el molde cerrado sube el pistón abriendo la entrada y permitiendo que el metal fundido

llene el cilindro.

2. El pistón baja y sella la entrada empujando la fundición del metal a través del cuello de cisne y

de la boquilla dentro de la cavidad del molde, en donde se mantiene bajo presión hasta que el

metal solidifica.

3. El molde abre y las correderas, si las hay, se retraen. El racimo inyectado permanece en el lado

móvil del molde, en donde se encuentra el sistema de expulsión. El pistón vuelve hacia arriba,

permitiendo que el metal fundido residual fluya hacia atrás a través de la boquilla y del

gooseneck. 

4. Los expulsores empujan la grapa inyectada fuera del molde. A medida que el pistón descubre

el orificio de entrada, la fundición de metal fluye a través del hueco para rellenar el gooseneck

como en el paso 1.

CAMARA FRIA

1. El molde para fundición está cerrado y el metal fundido es cargado en la camisa de inyección.

2. El émbolo empuja el metal fundido dentro de la cavidad del molde en donde se mantiene bajo

presión hasta su solidificación.

3. El molde abre y el émbolo avanza para asegurar que la inyectada permanece en la mitad de

expulsión del molde.

4. Los expulsores empujan la inyectada fuera de la mitad de expulsión del molde para fundición

mientras que el émbolo retorna a su posición original.

9. ¿

10. ¿Describir y Explicar cómo funciona un horno crisol, eléctrico, y de inducción? ¿Cuáles

son las ventajas y limitaciones de cada una de ellas?

Horno de crisol

Es un depósito en forma de tronco cónica en el cual el metal esta completamente

aislado del combustible, siendo su principal característica de presentar un envase con

la parte superior descubierta lo cual permite la eliminación de los gases y la obtención

del metal líquido. 

Ventajas Desventajas

Soporta elementos a altas temperaturas Se trabaja por encima de los 500°c

Los hornos eléctricos

Convierten la energía en calor a través de resistencias que permiten que se lleve a

cabo el llamado Efecto Joule.

El efecto Joule consiste en producir calor, debido al choque entre los electrones

generados por la corriente eléctrica y los átomos del mismo, al momento del choque la

temperatura se eleva y se produce energía calorífica.

Ventajas Desventajas

Alta Pureza Producción en menor escala que el horno

alto

Gran eficiencia térmica Posibilidad de contaminar el acero con

elementos residuales de la chatarra

Se puede controlar la temperatura dentro

de intervalos muy precisos

Elevado consumo eléctrico: en España la

industria del acero es la de mayor

consumo de energía eléctrica con un 6%

del consumo

Un Horno de inducción

 

Por medio del control de velocidad se hace funcionar el motor para proporcionarle

energía mecánica al alternador de alta frecuencia.2.

 

El alternador de alta frecuencia proporciona la energía alterna utilizada por el horno de

inducción, esta energía pasa a través de un banco de capacitores automáticos para

poder regular el factor de potencia.3.

 

Un sensor de temperatura censa la temperatura del horno, la señal es transmitida a un

indicador de temperatura y a su vez a un controlador o variador de velocidad.4.

 

El variador de velocidad regula las revoluciones por minuto, al hacer esto esta variando

la frecuencia del alternado

Ventaja Desventaja

Son menos riesgosos para la planta. Los gastos de instalación son muy elevados

  

8. conclusiones y recomendaciones

- Se debe utilizar la fundición por inyección cuando la producción va a ser alta ya

que comprar la maquina inyectora tiene un precio elevado.

ANEXOS

CAMARA FRIA

CAMARA CALIENTE