Trabajo de Fundiciones -Apr-2015
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20 Abril 2015
República Bolivariana de Venezuela
Universidad “Gran Mariscal de Ayacucho”
Barcelona – Edo. Anzoátegui
Facultad de Ingeniería.
Escuela de Mantenimiento Industrial.
Asi natura: Procesos de Manufactura
Bachiller:
Alberto Cedeño V-12.148.362
Profesor:
Ing. Alfredo García
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RESUMEN
La fundición es un proceso en el cual se hace fluir metal fundido dentro la cavidad
de un molde, donde solidifica y adquiere la forma del molde. Es uno de los
procesos más antiguos de formado que remonta 6 mil años atrás y son muchos
los factores y variables que debemos considerar para lograr una operación de
fundición exitosa. La correcta ejecución de los métodos de moldeo que es una
parte fundamental dentro del proceso de fundición, dará como resultado que se
cumplan parámetros técnicos, con el fin de obtener un producto de calidad. La
fundición en arena consiste en colar el metal, en un molde de arena, dejarlo
solidificar y posteriormente romper el molde para extraer la pieza fundida. El
trabajo realizado que aquí se presenta está centrado en dos partes ycorresponden a dos objetivos principales propuestos en este estudio. La primera
parte comprende las definiciones básicas y mecanismos de cada uno de los
Fundamentos de la Fundiciones de los Metales. De igual forma, el segundo
objetivo corresponde a la evaluación de las recomendaciones para la lograr la
producción de una pieza fundida. Con la finalidad de realizar un estudio claro,
preciso y concreto para que sea de fácil entendimiento para el lector, se ha llevado
a cabo un análisis de investigación en varias fuentes bibliográfica, además de
datos obtenidos de la experiencia laboral en proyectos de la industria del hierro
(Orinoco Iron). Se utilizó la herramienta de la gráfica y la fotografía para una
mejor exposición del tema. De acuerdo con la información obtenida, el análisis y
razonamiento se puede realizar dos afirmaciones, la primera es que existen
diversos métodos para la fundición de formas, lo cual hace de este proceso uno de
los más versátiles en manufactura, y con un gran uso en la industria y tecnología.
La segunda es que El proceso de fundición es un procedimiento complejo, el cual
se desarrolla como dos flujos de producción paralelos, que en determinadomomento se unen para dar forma y terminación a la pieza. Este consta de cinco
etapas, las cuales son: 1. Preparación de mezcla, 2. Moldeo, 3. Fusión, 4. Vertido
y 5. Desmolde, limpieza y acabado.
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Índice
ÍNDICE
Contenido Pagina
RESUMEN ………………………………………………………………………….. 2
INDICE ………………………………………………………………………………. 3
INTRODUCCION ………………………………………………………………. …. 6
1. Fundamentos de La Fundición de Metales…………………….…….......... 81.1. Preguntas de Repaso…………………………………..….………………….. 810.1. Identifique algunas de las ventajas importantes de los procesos de obtener formas
con fundición………………………………………………...….………………….. 8 10.2. ¿Cuáles son algunas de las limitaciones y desventajas de la fundición? ……..… 810.3. ¿Cómo se llama por lo general a la fábrica que ejecuta operaciones de fundición?
……………………………………..….……………………………..…………….. 9 10.4. ¿Cuál es la diferencia entre un molde abierto y uno cerrado?....………………… 9 10.5. Mencione los dos tipos básicos de molde que diferencian a los procesos de
fundición. ……………………………..……………………..….………………… 10 10.6. ¿Cuál es el proceso de fundición de mayor importancia comercial?..…..………10.7. ¿Cuál es la diferencia entre un modelo y un núcleo, en el moldeo en arena? …. 10 10.8. ¿Qué significa el término sobrecalentamiento?…………..….………………..… 11
10.9. ¿Por qué debe evitarse el flujo turbulento de un metal fundido en el molde? ...… 11
10.10. ¿Cuál es la ley de la continuidad según se aplica al flujo de metal derretido en lafundición?
……………………………………..….…………………..…………… 11
10.11. ¿Cuáles son algunos de los factores que afectan la fluidez de un metal derretidodurante el vertido en la cavidad de un molde? …………………………………… 12
10.12. ¿Qué significa calor de fusión en el contexto de la fundición?.. .……………… 12
10.13. ¿En qué difiere la solidificación de aleaciones de la solidificación de los metalespuros? ……………………………………..….…………………………………… 12
10.14. ¿Qué es una aleación eutéctica?........................................................................ 1410.15. ¿Cuál es la relación conocida como regla de Chvorinov en la fundición? …….. 1410.16. Identifique las tres fuentes de contracción en la fundición de un metal después del
vertido…………………………………………………………………………………….. 1410.17. ¿Qué es un enfriador en el contexto de la fundición?........................................ 151.2. Cuestionario de Opcion Multiple………………………………………........ 17
4. 10.1. ¿En cuál de los tipos siguientes se realiza la fundición en arena?: a) moldedesechable o b) molde permanente……………………………………………………. 17
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Índice
Contenido Pagina
10.2. De las siguientes denominaciones, ¿cuál es la de la mitad superior de un molde defundición con arena: …………………………………………………………………….. 17a) marco superior o
b) marco inferior?10.3. En la fundición, ¿cuál de los siguientes es una caja de moldeo?: ……………….. 18
a) botella de bebida de los fundidores,b) caja que contiene el marco superior y el inferior,c) contenedor de metal líquido od) metal que se extruye entre las mitades del molde.
10.4. En el trabajo de fundición, ¿cuál de los siguientes es un vaciadero?: ………….. 18
a) canal en el molde que conduce del bebedero a la cavidad principal del molde,b) hombre que transporta el metal derretido hacia el molde oc) canal vertical por el que el metal fundido se vierte al molde.
10.5. La turbulencia durante el vertido de metal fundido es indeseable, ¿por cuáles de lasrazones siguientes? (dos razones son las mejores): ……………………………….. 19
a) Ocasiona decoloramiento de la superficie del molde,b) disuelve el aglutinante que se emplea para mantener unido el molde de arena,c) incrementa la erosión de las superficies del molde,d) aumenta la formación de óxidos metálicos que quedan atrapados durante lasolidificación,e) incrementa el tiempo de llenado del molde y f) aumenta el tiempo total desolidificación.
10.6. El tiempo total de solidificación se define ¿como cuál de los siguientes?: …….. 19
a) tiempo entre el vertido y la solidificación completa,b) tiempo entre el vertido y el enfriamiento a temperatura ambiente,c) tiempo entre la solidificación y el enfriamiento a temperatura ambiente od) tiempo para que se disipe el calor de fusión.
10.7. Durante la solidificación de una aleación cuando está presente una mezcla demetales sólido y líquido, ¿la mezcla sólido-líquida se refiere a cuál de las siguientes?:………………………………………………………………………………………….….. 21
a) composición eutéctica,b) segregación de lingote,c) liquidus, d) zona blanda o e) solidus.
10.8. La regla de Chvorinov establece que el tiempo total de solidificación es proporcional
a cuál de las cantidades siguientes: ………………………………………………….. 21a) (A/V)n, b) Hf, c) Tm, d) V, e) V/A o f) (V/A)2;donde A = área superficial del fundido,Hf = calor de fusión,Tm = temperatura de fusión yV = volumen del fundido.
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Índice
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10.9. En la fundición, una mazarota se describe ¿como cuál de los siguientes? (hay tresrespuestas correctas): ………………………………………………………………….. 22a) inserto en el fundido que inhibe la flotabilidad del núcleo,
b) sistema de paso en el que el bebedero alimenta directamente a la cavidad,c) metal que no es parte del fundido,d) fuente de metal derretido que alimenta al fundido y compensa la contraccióndurante la solidificación ye) metal que se desperdicia y que por lo general se recicla.
10.10. En un molde de fundición con arena, la razón V/A de la mazarota debe ser…... 22a) igual a,b) mayor que oc) menor que, la razón V/A del fundido en sí.
10.11. ¿Cuál de los tipos siguientes de mazarota queda encerrado por completo en elmolde de arena y conectado a la cavidad principal por medio de un canal quealimenta el metal fundido? (dos respuestas correctas): ……………………………… 23
a) mazarota ciega,b) mazarota abierta,c) mazarota lateral yd) mazarota
CONCLUSIONES …………………………………..……..………………….…….... 24
RECOMENDACIONES……………………………..……..………………………….. 25
BIBLIOGRAFIA …………………………………..……..………………….……….... 26
ANEXOS …………………………………..……..………………….……………..….. 27
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Introducción
INTRODUCCION
La fundición es el procedimiento más antiguo para dar forma a los metales. A lo
largo del tiempo, la fundición y el maquinado se han considerado algunos de losprocesos de fabricación más importantes en la manufactura de piezas metálicas.
Estos procesos se remontan cerca de 4000 años A.C. y han tenido grandes
repercusiones en la historia debido a su gran uso en la industria y tecnología. Y es
precisamente, el estudio de estos procesos de fabricación lo que nos lleva a la
realización de este trabajo, el cual es una aplicación práctica de los conocimientos
adquiridos en la asignatura Procesos de Fabricación.
El desarrollo en la obtención de productos fundidos se manifestó tanto en Europa
como en Asia y África. Los romanos explotaron yacimientos de hierro en Estiria
(Australia) de donde obtenían el metal para sus armas, instrumentos de trabajo y
de uso doméstico. (A. Biedermann 1957). Hoy en día los países desarrollados, al
calor de la revolución científico-técnica contemporánea, acometen las tareas de
mecanización y automatización, la implantación de nuevas tecnologías y el
perfeccionamiento de las existentes.
La posibilidad de fundir un metal o una aleación depende de su composición (fijada
por el intervalo de solidificación), temperatura de fusión y tensión superficial del
metal fundido. Todos estos factores determinan su fluidez. Se utilizan tres tipos de
fundición (Gutiérrez 2007):
En lingoteras: Se usa la fundición de primera fusión a la que se añaden los
elementos de aleación necesarios que posteriormente se depositan en
lingoteras de colada por gravedad o a presión.
Colada continua: En este tipo se eliminan las bolsas de aire y las
secreciones, tanto longitudinales como transversales. Mediante este sistema
se obtienen barras, perfiles, etc.
Fundición en moldes: Se extraen las piezas completas.
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Introducción
El objetivo general del presente informe es describir de una manera clara, precisa y
de fácil entendimiento los Fundamentos del Proceso de Fundiciones de Metales;
descripción, aplicaciones, normas aplicables y algunos ejemplos. Para ello nos
apoyamos en las herramientas de investigación documental.
Por último le dejo el contenido en espera del logro de los objetivos y para que se
pueda realizar una crítica constructiva del mismo, no solo para la evaluación de mi
esfuerzo, sino para un mejor aprovechamiento por parte de todos, ya que este
trabajo puede ser de gran utilidad para los estudiantes de ingeniería y carreras
afines, y además del público en general interesado en el tema, ya que se expone
de manera sencilla y práctica aspectos importantes del proceso de fundición de
metales.
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Fundamentos de la Fundición de Metales
1. PREGUNTAS DE REPASO
10.1 Identifique algunas de las ventajas importantes de los
procesos de obtener formas con fundición.
Existen diversos métodos para la fundición de formas, lo cual hace de este proceso
uno de los más versátiles en manufactura. Sus posibilidades y ventajas son las
siguientes:
La fundición se puede usar para crear partes de compleja geometría,
incluyendo formas externas e internas.
Algunos procesos de fundición pueden producir partes de forma neta que no
requieren operaciones subsecuentes para llenar los requisitos de la geometría
y dimensiones de la parte.
Se puede usar la fundición para producir partes de unos cuantos gramos hasta
formas que pesan más de 100 toneladas (coronas dentales, joyería, estatuas,
bloques y cabezas para motores automotrices, bases para máquinas, ruedas
para ferrocarril, tubos, carcasas para bombas, etc.).
El proceso de fundición puede realizarse en cualquier metal que pueda
calentarse y pasar al estado líquido.
Algunos métodos de fundición son altamente adaptables a la producción en
masa.
10.2. ¿Cuáles son algunas de las limitaciones y desventajas de la
fundición?
Se debe mencionar también las desventajas asociadas con el proceso de fundición.
Estas incluyen las limitaciones de algunos procesos:
Se pueden obtener piezas con propiedades mecánicas no homogéneas
Piezas con porosidad
Baja precisión dimensional
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Fundamentos de la Fundición de Metales
Acabado deficiente de la superficie
Los riesgos que los trabajadores corren durante el procesamiento
Problemas ambientales.
10.3. ¿Cómo se llama por lo general a la fábrica que ejecuta
operaciones de fundición?
Se le llama FUNDIDORA, ya que una fundidora es una fábrica equipada para hacer
moldes, fundir y manejar metal en forma derretida, ejecutar el proceso de fundición
y limpiar el fundido terminado. Los trabajadores que llevan a cabo las operaciones
de fundido en estas fábricas reciben el nombre de fundidores.
10.4. ¿Cuál es la diferencia entre un molde abierto y uno cerrado?
Un molde abierto está abierto a la atmósfera en la parte superior; es un
recipiente abierto en la deseada forma que debe ser plana en la parte superior,
mientras que un molde cerrado tiene una cavidad que está totalmente rodeado
por el molde, con una vía de paso (llamado el sistema de activación periódica)
que conduce desde el exterior a la cavidad.
En un molde abierto, figura 1a, el metal líquido simplemente se vierte hasta que
llena la cavidad abierta. En un molde cerrado, figura 1b, se adapta un pasaje
denominado sistema de paso, que permite que el metal derretido fluya desde el
exterior del molde hasta la cavidad.
FIGURA 1. Molde utilizado en la
fundición en arena; a) molde
abierto; b) molde cerrado.
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Fundamentos de la Fundición de Metales
10.5. Mencione los dos tipos básicos de molde que diferencian a
los procesos de fundición.
Los tipos básicos de molde que diferencian a los procesos de fundición son los
siguientes:
Moldes Desechables y
Moldes Permanente.
10.6. ¿Cuál es el proceso de fundición de mayor importancia
comercial?
La FUNDICIÓN CON ARENA es por mucho el proceso de fundición más
importante, ya que es el proceso más utilizado. La producción por medio de este
método representa la mayor parte del tonelaje total de fundición. La figura 2
muestra los componentes de un molde de arena.
Figura 2. Componentes
de un molde de arena.
(Fuente [1])
10.7. ¿Cuál es la diferencia entre un modelo y un núcleo, en elmoldeo en arena?
El modelo determina la cavidad del molde o forma externa de la pieza de fundición,
mientras que un núcleo determina su geometría interna.
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Fundamentos de la Fundición de Metales
10.8. ¿Qué significa el término sobrecalentamiento?
Sobrecalentamiento es la diferencia de temperatura por encima del punto de fusión
en el que el metal fundido se vierte; es decir la diferencia entre la temperatura a
que se vierte y la que tiene al comenzar la solidificación (el punto de fusión para un
metal puro, o la temperatura de liquidus para una aleación). El término también se
refiere a la cantidad de calor que se extrae del metal fundido entre el vertido y el
inicio de la solidificación.
10.9. ¿Por qué debe evitarse el flujo turbulento de un metal
fundido en el molde?
El flujo turbulento de un metal fundido debe evitarse por las siguientes razones:
1.- Aumenta la formación de óxidos de metal que pueden quedar atrapados durante
la solidificación, lo que degrada la calidad del fundido.
2.- Incrementa la erosión del molde, que es la pérdida gradual de superficies del
molde debido al impacto del flujo de metal derretido.
10.10. ¿Cuál es la ley de la continuidad según se aplica al flujo de
metal derretido en la fundición?
La ley de continuidad, o ecuación de continuidad, indica que la tasa de flujo
volumétrico es constante durante todo el flujo de líquido. El gasto volumétrico es
igual a la velocidad multiplicada por el área de la sección transversal del líquido que
fluye. La ley de la continuidad se expresa como:
Q = v1A1 = v2A2
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Fundamentos de la Fundición de Metales
10.11. ¿Cuáles son algunos de los factores que afectan la fluidez
de un metal derretido durante el vertido en la cavidad de un
molde?
Algunos de los factores que afectan la fluidez de un metal derretido durante el
vertido en la cavidad de un molde son los siguientes:
1.- La temperatura de vertido respecto del punto de fusión,
2.- La composición del metal,
3.- La viscosidad del metal líquido y
4.- La transferencia de calor al ambiente.
10.12. ¿Qué significa calor de fusión en el contexto de la
fundición?
El calor de fusión, se define como la cantidad de calor que se requiere para
solidificar el metal a partir de su estado líquido. En otras palabra el calor necesario
para convertir el metal de solido a líquido. Un calor de fusión más elevado tiende a
incrementar la medida de la fluidez en la fundición.
10.13. ¿En qué difiere la solidificación de aleaciones de la
solidificación de los metales puros?
Difiere en que en un metal puro se solidifica a una temperatura constante igual a
su punto de adhesión, el cual es el mismo punto de fusión. El proceso ocurre a lo
largo del tiempo, como se ilustra en la gráfica de la figura 3, que se denomina
curva de enfriamiento; mientras que la mayor parte de aleaciones se solidifican en
un rango de temperaturas en vez de a una temperatura única. El rango exacto
depende del sistema de aleación y la composición particular, tal como se ilustra en
la gráfica de la figura 4.
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Fundamentos de la Fundición de Metales
FIGURA 3 Curva de
enfriamiento para un
metal puro durante la
fundición.
FIGURA 4 a)
Diagrama de fase
para un sistema de
aleación cobre-níquel
y
b) curva de
enfriamiento asociada
para una composición
de 50% Ni y 50% Cu,
durante la fundición.
10.14. ¿Qué es una aleación eutéctica?
Una aleación eutéctica es una composición particular de un sistema de aleación
para el que el solidus y el liquidus están a la misma temperatura. Así, la
solidificación ocurre a temperatura constante en lugar de en un rango, como se
describió antes.
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Fundamentos de la Fundición de Metales
10.15. ¿Cuál es la relación conocida como regla de Chvorinov en
la fundición?
La regla de Chvorinov indica que un fundido con una razón grande de volumen a
superficie se enfriará y solidificará con más lentitud que otra con una razón menor.
Este principio se emplea para diseñar la mazarota de un molde.
La regla de Chvorinov, establece lo siguiente:
donde TTS = tiempo total de solidificación, min; V = volumen del fundido, cm3
(in3); A = área de la superficie del fundido, cm2 (in2); n es un exponente que por lo
general se acepta que tiene un valor de 2; y Cm es la constante del molde. Dado
que n = 2, las unidades de Cm son min/cm2 (min/in2), y su valor depende de las
condiciones particulares de la operación de fundición, incluido el material del
molde (por ejemplo, calor específico, conductividad térmica), propiedades térmicas
del metal que se funde (por ejemplo, calor de fusión, calor específico,
conductividad térmica) y la temperatura de vertido respecto al punto de fusión del
metal. El valor de Cm para una operación de fundido se basa en datosexperimentales de operaciones anteriores efectuadas con el empleo del mismo
material del molde, metal, y temperatura de vertido, aun si la forma de la pieza
fuera muy diferente.
10.16. Identifique las tres fuentes de contracción en la fundición
de un metal después del vertido.
La contracción ocurre en tres etapas:
1. Contracción líquida durante el enfriamiento antes de la solidificación,
2. Contracción durante el cambio de fase de líquida a sólida, llamada contracción
por solidificación, y
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Fundamentos de la Fundición de Metales
3. Contracción térmica del fundido solidificado durante el enfriamiento a
temperatura ambiente. Las tres etapas se explican en relación con un fundido
cilíndrico hecho en un molde abierto, como se ilustra en la figura 5.
FIGURA 5 Contracción de un fundido
cilíndrico durante la solidificación y
enfriamiento: 0) nivel de inicio del metal
fundido inmediatamente después del
vertido, 1) reducción del nivel ocasionado
por la contracción líquida durante el
enfriamiento,
2) disminución de la altura y formación
de una cavidad de contracción
ocasionada por la contracción de la
solidificación y 3) reducción adicional de
la altura y diámetro debido a la
contracción térmica durante el
enfriamiento del metal sólido. Por
claridad, las reducciones dimensionales
se han exagerado en los dibujos.
10.17. ¿Qué es un enfr iador en el contexto de la fundición?
Un enfriador es un sumidero de calor interno o externo que ocasiona el
enfriamiento rápido de ciertas regiones del fundido, es decir es un elemento que
aumenta la velocidad de solidificación en zonas críticas. Se suelen fabricar con el
mismo material de la fundición. Pueden dar problemas si estos no se funden de
forma apropiada.
Los enfriadores internos son piezas metálicas pequeñas que se sitúan dentro de
la cavidad antes del vertido, de modo que el metal derretido se solidificará primeroalrededor de ellas. El enfriador interno debe tener una composición química similar
a la del metal que se vierte, lo que se logra con mayor facilidad si se le fabrica del
mismo metal que el fundido mismo.
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Fundamentos de la Fundición de Metales
Los enfriadores externos son inserciones de metal en las paredes de la cavidad
del molde, que absorben calor del metal fundido con más rapidez que la arena
circundante a fin de que faciliten la solidificación. Se usan con frecuencia con
eficacia en secciones del fundido que son difíciles de alimentar con metal derretido,
con lo que se facilita la solidificación rápida de esas secciones mientras la conexión
al metal líquido sigue abierta.
En la figura 6 se ilustra una aplicación posible de enfriadores externos y el
resultado probable en el fundido si no se emplearan. En la figura 7 se ilustran
diferentes tipos de enfriadores.
FIGURA 6. a) Enfriador externo para favorecer la solidificación rápida del metal derretido en una
sección delgada del fundido y b) Resultado probable si no se usara el enfriador externo.
FIGURA 7. Diferentes tipos de enfriadores.
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Fundamentos de la Fundición de Metales
2.- CUESTIONARIO DE OPCIÓN MÚLTIPLE
10.1. ¿En cuál de los tipos siguientes se realiza la fundición en
arena?:a) Molde desechable o b) Molde permanente.
La fundición de arena se realiza en un MOLDE DESECHABLE, ya que para
remover la fundición de arena se tiene que romper el molde, es por ello que se
utilizan moldes desechables para fundiciones de arena.
Figura 7. Molde Desechable Figura 8. Solidificación Figura 9. Ruptura del molde
10.2. De las siguientes denominaciones, ¿cuál es la de la mitad
superior de un molde de fundición con arena:
a) Marco superior o b) Marco inferior?
El MARCO SUPERIOR, es la mitad superior de un molde de fundición con arena.
En la figura 10 se muestra el esquema para una fundición de arena en el cual se
indica el marco superior.
Fig. 10. Esquema del proceso defundición en molde de arena.
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Fundamentos de la Fundición de Metales
10.3. En la fundición, ¿cuál de los siguientes es una caja de
moldeo?:
a) Botella de bebida de los fundidores,
b) Caja que contiene el marco superior y el inferior,
c) Contenedor de metal líquido o
d) Metal que se extruye entre las mitades del molde.
La caja de moldeo es la CAJA QUE CONTIENE EL MARCO SUPERIOR Y EL
INFERIOR en una fundición. La figura 11 muestra una caja de moldeo para molde
permanente. La figura 12 muestra un cajón para moldes desechables.
FIGURA 12. Molde utilizado en la fundición en arena;
a) molde abierto; b) molde cerrado.
FIGURA 11. Cajón de Moldeo para molde permanente.
10.4. En el trabajo de fundición, ¿cuál de los siguientes es unvaciadero?:
a) Canal en el molde que conduce del bebedero a la cavidad principal
del molde,
b) Hombre que transporta el metal derretido hacia el molde o
c) Canal vertical por el que el metal fundido se vierte al molde .
Un Vaciadero es el CANAL EN EL MOLDE QUE CONDUCE DEL BEBEDERO A
LA CAVIDAD PRINCIPAL DEL MOLDE.
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Fundamentos de la Fundición de Metales
10.5. La turbulencia durante el vertido de metal fundido es
indeseable, ¿por cuáles de las razones siguientes? (dos razones
son las mejores):
a) Ocasiona decoloramiento de la superficie del molde,
b) Disuelve el aglutinante que se emplea para mantener unido el
molde de arena,
c) Incrementa la erosión de las superficies del molde,
d) Aumenta la formación de óxidos metálicos que quedan atrapados
durante la solidificación,
e) Incrementa el tiempo de llenado del molde y
f) Aumenta el tiempo total de solidificación.
La Turbulencia durante el vertido es indeseable por las siguientes razones:
1.- AUMENTA LA FORMACIÓN DE ÓXIDOS DE METAL QUE PUEDEN
QUEDAR ATRAPADOS DURANTE LA SOLIDIFICACIÓN, lo que degrada la
calidad del fundido.
2.- INCREMENTA LA EROSIÓN DEL MOLDE, que es la pérdida gradual desuperficies del molde debido al impacto del flujo de metal derretido.
10.6. El tiempo total de sol idificación se define ¿cómo cuál de los
siguientes?:
a) Tiempo entre el vertido y la solidificación completa,
b) Tiempo entre el vertido y el enfriamiento a temperatura ambiente,c) Tiempo entre la solidificación y el enfriamiento a temperatura
ambiente o
d) Tiempo para que se disipe el calor de fusión.
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Fundamentos de la Fundición de Metales
El tiempo total de solidificación es aquel que transcurre ENTRE EL VERTIDO Y
LA SOLIDIFICACIÓN COMPLETA. Después de que el fundido se ha solidificado
por completo, el enfriamiento continúa a la tasa indicada por la pendiente hacia
debajo de la curva de enfriamiento. El proceso ocurre a lo largo del tiempo, como
se ilustra en la gráfica que aparece en la figura 13, que se denomina curva de
enfriamiento. En la figura 14 se muestra la solidificación de una fundición en
función del tiempo.
FIGURA 13 Curva deenfriamiento para un metalpuro durante la fundición.
Figura 14. Ejemplo de solidificación de una fundición de acero en función del tiempo.(Fuente [1])
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Fundamentos de la Fundición de Metales
10.7. Durante la solidificación de una aleación cuando está
presente una mezcla de metales sólido y líquido, ¿la mezcla
sólido-líquida se refiere a cuál de las siguientes?:
a) Composición eutéctica,
b) Segregación de lingote,
c) Liquidus,
d) Zona blanda o
e) Solidus.
Esta región sólida-líquida tiene consistencia suave que ha dado lugar a su nombre
de ZONA BLANDA. En función de las condiciones de solidificación, la zona
blanda puede ser relativamente angosta, o existir a través de la mayor parte del
fundido. Esta última condición la favorecen factores tales como la transferencia
lenta de calor a partir del metal caliente, y una diferencia grande entre las
temperaturas del liquidus y el solidus. En forma gradual, las islas de líquido en la
matriz dendrítica se solidifican conforme disminuye la temperatura del fundido
hacia la de solidus para la composición de la aleación dada.
10.8. La regla de Chvorinov establece que el tiempo total de
solidificación es proporcional a cuál de las cantidades siguientes:
a) (A/V)n, b) Hf, c) Tm, d) V, e) V/A o f) (V/A)2; donde A = área superficial del
fundido, Hf = calor de fusión, Tm = temperatura de fusión y V = volumen del
fundido.
El tiempo total de solidificación es proporcional al VOLUMEN (V) del fluido.
Ya que
la regla de Chvorinov indica que un fundido con una razón grande de volumen a
superficie se enfriará y solidificará con más lentitud que otra con una razón menor.
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Fundamentos de la Fundición de Metales
10.9. En la fundición, una mazarota se describe ¿cómo cuál de los
siguientes? (hay tres respuestas correctas):
a) Inserto en el fundido que inhibe la flotabilidad del núcleo,
b) Sistema de paso en el que el bebedero alimenta directamente a la
cavidad,
c) Metal que no es parte del fundido,
d) Fuente de metal derretido que alimenta al fundido y compensa la
contracción durante la solidificación y
e) Metal que se desperdicia y que por lo general se recicla.
Una Mazarota se describe como:
1. INSERTO EN EL FUNDIDO QUE INHIBE LA FLOTABILIDAD DEL
NÚCLEO
2. FUENTE DE METAL DERRETIDO QUE ALIMENTA AL FUNDIDO Y
COMPENSA LA CONTRACCIÓN DURANTE LA SOLIDIFICACIÓN.
3. METAL QUE SE DESPERDICIA Y QUE POR LO GENERAL SE RECICLA .
10.10. En un molde de fundición con arena, la razón V/A de la
mazarota debe ser:
a) Igual a,
b) Mayor que o
c) Menor que, la razón V/A del fundido en sí.
Debe ser MAYOR QUE, como ya se describió, la mazarota se emplea en un
molde de fundición con arena para alimentar el metal líquido al fundido durante la
solidificación, con objeto de compensar la contracción por solidificación. Para que
funcione, la mazarota debe permanecer derretida hasta después de que el fundido
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Fundamentos de la Fundición de Metales
se solidifica. En otras palabras la TTS para la mazarota debe exceder la TTS del
fundido principal. Como las condiciones del molde son las mismas tanto para la
mazarota como para el fundido, sus constantes de molde deben ser iguales. Si se
diseña la mazarota para que tenga una razón mayor de volumen a área, se
puede tener seguridad razonable en que el fundido principal se solidifique
primero y que los efectos de la contracción se minimicen.
10.11. ¿Cuál de los tipos siguientes de mazarota queda encerrado
por completo en el molde de arena y conectado a la cavidad
principal por medio de un canal que alimenta el metal fundido?
(dos respuestas correctas):
a) Mazarota ciega,
b) Mazarota abierta,
c) Mazarota lateral y
d) Mazarota superior
Las MAZAROTA CIEGA (a) queda encerrada por completo
en el molde de arenay La MAZAROTA LATERAL (c) queda conectado a la cavidad principal por medio
de un canal que alimenta el metal fundido.
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Conclusiones
CONCLUSIONES
El trabajo realizado me brindó la oportunidad de obtener los conocimientos
básicos de un tema tan importante y complejo como lo es el proceso de
fundición de metales.
La fundición es un tema simple, pero sus procesos son variados y
complejos. La fundición consiste en verter metal fundido dentro la cavidad de
un molde, donde solidifica y adquiere la forma del molde, creando objetos
con formas geométricas simples o complejas. Estos moldes se clasifican en,
moldes permanentes y moldes desechables, a su vez estos pueden ser
abiertos o cerrados.
La fundición en arena es un proceso que se realiza en moldes desechables;
los moldes deben de cumplir con ciertos requerimientos para que tengan
una calidad satisfactoria, además necesitan un patrón o modelado.
La solidificación de los metales involucra el regreso del metal fundido al
estado sólido. El proceso de solidificación difiere, dependiendo de si el metal
es un elemento puro o una aleación.
Los metales puros se solidifican a una temperatura constante igual a su
punto de adhesión, el cual es el mismo punto de fusión; mientras que lamayor parte de aleaciones se solidifican en un rango de temperaturas en vez
de a una temperatura única.
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RECOMENDACIONES
RECOMENDACIONES
Lo primero que se debe tener es el conocimiento necesario de los
diferentes Fundamentos de la Fundición de Metales, sus mecanismos y
formas, aplicaciones, ventajas y desventajas, para poder tener el
conocimiento necesario y requerido con Ingeniero de Mantenimiento
Industrial para ser implementado según sea el caso en un futuro.
Por ser un tema de gran relevancia para la vida actual y por el poco tiempo
empleado y la poca bibliografía consultada para la elaboración de este
informe; es recomendable hacer un estudio más amplio e incluso más
continuo, que permita indagar y consultar mucha más fuente de información
para poder hacer un estudio de manera más específica de cada uno de los
Fundamentos de la Fundición de Metales.
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BIBLIOGRAFIA
BIBLIOGRAFIA
Guía de Fundamentos de la Fundición de Metales.
[1] Kalpakjian, S.; Schmid, S.R. Manufactura, Ingeniería y Tecnología. 2008.5ª Edición, Pearson Educación, México.
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ANEXOS
ANEXOS
Anexo 1.- Esquema de f lujo del proceso de fundición de piezas
Figura 15. Esquema de flujo del proceso de fundic ión de piezas.
Anexo 2.- Planta FundidoraFigura 16. Planta Fundidora.
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ANEXOS
Anexo 3.- Secuencia de operaciones en fundición en arena
Figura 17. Secuencia de operaciones en fundición en arena. (Fuente [1])
Figura 18. Vaciados en molde de arena.