Fundicion.

Proceso de producción de piezas metálicas a través del vertido de metal fundido sobre un molde hueco, por lo general hecho de arena. La fundición es un antiguo arte que todavía se emplea en la actualidad, aunque ha sido sustituido en cierta medida por otros métodos como el fundido a presión, la forja, la extrusión, el mecanizado y el laminado.
La fundición implica tres procesos diferentes: en primer lugar se construye un modelo de madera, plástico o metal con la forma del objeto terminado; más tarde se realiza un molde hueco rodeando el modelo con arena y retirándolo después; y a continuación se vierte metal fundido en el molde (este último proceso se conoce como colada).
En los casos en que el número de piezas fundidas va a ser limitado, el modelo suele ser de madera barnizada, pero cuando el número es alto puede ser de plástico, hierro colado, acero, aluminio u otro metal. El modelo presenta dos diferencias importantes con respecto al original: sus dimensiones son algo mayores para compensar la contracción de la pieza fundida al enfriarse, y los modelos de objetos huecos tienen proyecciones que corresponden a los núcleos. Aunque los modelos pueden hacerse de una sola pieza, cuando su forma es complicada es más fácil sacar el objeto fundido del molde si tiene dos o más partes. Por esa misma razón, los modelos de objetos con lados rectos suelen fabricarse con un ligero rebaje en su espesor. Las distintas partes de un modelo tienen salientes y entrantes coincidentes para alinearlas de forma correcta al montarlas. La mejor forma de comprender el proceso de fabricación del molde y fundido de la pieza es por medio de una pieza sencilla, por ejemplo un tubo con pestañas en un extremo (figura 1). El modelo de la pieza se muestra en la figura 2. La mayoría de los moldes se preparan empleando dos cajas de madera (sin fondo ni tapa), llamadas también bastidores dotadas de salientes u otros sistemas que hacen que ambas cajas ocupen la misma posición relativa al unirlas (figura 3). Al hacer el molde, la parte plana de una mitad del modelo se coloca sobre una superficie plana, y la caja inferior se sitúa encima. Se vierte arena de moldeado en la caja y se apelmaza hasta que se llena toda la caja. A continuación se da la vuelta a la caja y se pone en su lugar la otra mitad del modelo, como se ve en la figura 4. Se espolvorea sobre la superficie de la caja una arena seca especial denominada arena de separación; a continuación se coloca la caja superior, se llena de arena y ésta se comprime. Después de esta operación se separan las dos mitades del molde y se retira el modelo. Se perforan uno o más agujeros o bocas de vertido a través de la arena de la caja superior, así como orificios más pequeños o respiraderos para que salga parte del vapor que se forma cuando se vierte el metal caliente en el molde.
Por último se prepara el núcleo, la parte del molde correspondiente al hueco de la pieza fundida. En el tubo mostrado en la figura 1, el núcleo es un simple cilindro, pero una pieza compleja puede exigir uno o más núcleos de forma elaborada. Los núcleos se fabrican aparte en cajas de núcleos que sirven como modelo. Después de darles forma se cuecen en un horno hasta que son lo bastante resistentes para ser manejados. El núcleo se coloca dentro de la caja inferior del molde (figura 5) y se vuelve a montar la caja superior. El molde ya está listo para el vertido. Después de fundirlo en un horno, el metal se vierte a mano desde un crisol —cuando las piezas son pequeñas— o, en la mayoría de los casos, desde un cucharón o cubo de gran tamaño transportado por una grúa o una vagoneta, hasta que el molde está totalmente lleno.
Después de que la pieza se haya enfriado, se saca del molde de la caja. Los salientes de metal formados en las bocas y respiraderos tienen que serrarse o eliminarse de alguna otra forma.
La arena empleada para la fundición contiene suficiente arcilla para mantener la cohesión si se humedece antes de usarla. La arena de separación sirve tan sólo para que las cajas se desprendan sin dificultad; es una arena seca con un contenido de arcilla bajo o nulo. Se utiliza arena para los moldes porque permite que escape una cierta cantidad de vapor y gas cuando se vierte el metal. En los metales con puntos de fusión bajos, como el latón, es posible emplear materiales de moldeado sólidos, como escayola o yeso. Estos moldes, igual que los metálicos, tienen superficies más lisas que los moldes de arena, por lo que las piezas fundidas tienen un acabado más fino y detallado. Sin embargo, no pueden emplearse para fundir hierro o acero. En la fundición se emplean muchas variantes y técnicas especiales. En un proceso de fabricación, muchas veces es muy útil confeccionar dos o más piezas con un solo molde. Es posible realizar modelos de objetos compuestos de varias piezas con partes superpuestas, para poder retirar el modelo del molde pieza por pieza sin afectar a la arena. Cuando se funden piezas de maquinaria como engranajes, cuyo borde tiene que ser lo más resistente posible, en ocasiones se colocan en el molde piezas de hierro o acero alrededor del borde. Estas piezas conducen muy bien el calor, con lo que la parte de la pieza situada en sus proximidades se endurece con rapidez, lo que proporciona mayor resistencia al metal. A veces, las ruedas o engranajes grandes se funden sin cajas, en recipientes de arena situados directamente sobre el suelo de la fundición. En esos casos, la forma de la rueda se talla directamente en la arena, y se colocan núcleos en el molde para formar el cubo o eje central y los radios.




Métodos modernos de fundición
La fundición o colada centrífuga es un método para fundir objetos de forma circular, y consiste en hacer girar rápidamente un molde circular durante el fundido. No hace falta núcleo, porque la rotación del molde mantiene el metal apretado contra él debido a la fuerza centrífuga. Esta técnica es útil para fabricar tubos metálicos. En la fundición inversa, una adaptación del proceso de cera perdida para la fabricación de piezas fundidas ornamentales, el modelo se construye en cera, a menudo con una máquina de fundido a presión, y se recubre con una pasta acuosa de material refractario que se deja secar. Esta capa refractaria, con el modelo de cera dentro, se recubre de arena y después se cuece todo el molde. La cera se derrite y se vierte fuera del molde, con lo que éste queda listo para recibir el metal. Las piezas fabricadas con este proceso tienen una gran precisión y reproducen bien detalles finos. En el proceso de fundición continua se vierte acero fundido a un ritmo constante sobre la parte superior de un molde de sección transversal uniforme refrigerado por agua y se extrae acero sólido de la parte inferior del molde de forma continua.

CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES

INTRODUCCIÓN
En la industria se utiliza una gran cantidad de materiales tales como hierro, aceros, aluminios, magnesio, carbono, etc. Por lo que es de gran importancia conocer y tener presente la clasificación de los materiales en la industria metalmecánica además de sus características y/o propiedades.

OBJETIVO
Al finalizar el alumno estará en capacidad de clasificar, y conocer las propiedades de los materiales

CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES
En la industria encontramos tres clases de materiales:

1. MATERIALES FÈRREOS:
Este grupo esta formado por aquellos materiales cuyos componentes básicos son el hierro y el carbono. Estos son:

1) Hierro: Lo que comúnmente llamamos hierro, es fundición. Con un contenido de carbono alto más del 2%. Si el porcentaje de carbono es menor al 0.02%. Tiene poca aplicación en la industria.

2) Acero, si el porcentaje de carbono esta entre 0.02% - 2% Los aceros se obtienen por diferentes métodos a partir del arrabio fundido y la chatarra (acero Bessemer, el Thomas, el Martin Siemens, el horno eléctrico de arco, el LD, el Kaldo, etc. Los aceros se dividen en dos grandes grupos:

Aceros de Construcción: Como su nombre lo indica son aceros utilizados en la construcción y para la fabricación de piezas de máquinas de cualquier clase. Pueden ser aleados o sin alear, según se requiera para aplicaciones corrientes o para satisfacer las exigencias de la industria. Son aceros de construcción:
Aceros corrientes de construcción
Aceros para tornos automáticos
Aceros de cementación
Aceros mejorados
Aceros nitrurados
Aceros de resortes
Aceros especiales

Aceros de herramientas:
Son aceros que se utilizan para elaborar herramientas que permitan trabajar otros materiales, con o sin arranque de viruta. Hay tres tipos:
a) Aceros para herramientas sin alear, llamados comúnmente aceros al carbono
b) Aceros de herramientas débilmente aleados o de baja aleación.
c) Aceros de herramientas de alta aleación, también llamados aceros rápidos

2. Fundición o hierro colado: Sí el porcentaje de carbón esta entre el 2% - 6%. Son obtenidas mediante la fundición del hierro bruto, de chatarra, de hierro, de chatarra de acero y algunas otras adiciones. Este proceso se lleva a cabo en los hornos de cubilote.
Las fundiciones más comunes son:
a) Fundición gris
b) Fundición dura
c) Fundición maleable, la cual puede ser blanca o negra
d) Fundición de acero o acero moldeado
e) Fundiciones especiales.

2. METALES NO FERROSOS:
Este grupo esta conformado por todos los metales diferentes al hierro y sus respectivas aleaciones.

Atendiendo a su densidad se los clasifica en pesados y ligeros.
Son pesados: Aquellos cuya densidad es mayor que 5, entre los cuales tenemos: el Cobre, zinc, Estaño, Plomo, Níquel, Cromo, Tungsteno o Wolframio, Molibdeno, Cobalto, Manganeso, Antimonio, Cadmio, Bismuto, Mercurio, Oro, Plata, Platino.

Los ligeros: Aquellos metales suya densidad es menor de 5, entre los cuales tenemos: Aluminio, magnesio, Titanio, Berilio.

3. MATERIALES SINTÉTICOS:
Se denominan así a los materiales orgánicos obtenidos artificialmente, partiendo de productos del petróleo, del gas natural o de las materias primas carbón, cal aire y agua. También se denomina material sintético a los productos derivados de sustancias naturales mediante una transformación química tales ejemplos son el caucho, el cloruro de polivinilo o PVC, las siliconas y en general los plásticos



PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

PROPIEDADES GENERALES: Son aquellas comunes a todos los cuerpos. Estas propiedades son: impenetrabilidad, peso, inercia, movilidad, divisibilidad, porosidad, compresibilidad, expansibilidad y elasticidad

· Impenetrabilidad: Dos cuerpos no pueden ocupar exactamente un mismo lugar a un mismo tiempo.

Peso: Es la medida de la atracción ejercida por la tierra sobre un cuerpo. Todos los cuerpos tienen peso. Antiguamente se creía que los gases no tenían peso, puesto que, sino que están encerrados tienden a elevarsen en el espacio, pero esta elevación cesa al llegar a cierta altura donde permanece en suspensión debido a la atracción de la tierra.

Inercia: Propiedad en virtud de la cual un cuerpo no puede pasar por sí mismo del reposo al movimiento, ni del movimiento al reposo. Para que un cuerpo experimente éstos cambios es necesario que una fuerza exterior obre sobre él.

Movilidad: Propiedad que tiene los cuerpos de cambiar de posición sobre una fuerza o sobre ellos.

Divisibilidad: Propiedad de la materia en virtud de la cual todo cuerpo puede dividirse en parte infinitamente pequeñas sin perder ninguna de las propiedades características de la sustancia que la forma.

Porosidad: Indica que entre la escritura del mismo cuerpo hay espacios o intersticios.

Compresibilidad: Es una consecuencia natural de la porosidad puesto que entre la escritura del cuerpo existe espacio, es evidente por medio de una fuerza (presión) se puede reducir éste espacio, haciendo ocupar el cuerpo un espacio más pequeño.

Expansibilidad: Es la propiedad que todos los cuerpos el poder de aumentar su volumen, u ocupar más espacio. Todo cuerpo se dilata en ciertas circunstancias como al aumentar la temperatura.

Elasticidad: Propiedad de la materia mediante la cual un cuerpo que ha sido deformado dentro de cierto límite recobra por sí mismo su forma primitiva cuando la fuerza deformante cesa de obrar. El marfil y el acero son muy elásticos, el plomo el estaño y la arcilla son muy poco elásticos

PROPIEDADES ESPECÍFICAS:
Son aquellas que no son comunes a todos los cuerpos

i) PROPIEDADES FÍSICAS:
Entre las más importantes figuran: Peso específico: Se considera el peso específico absoluto y el peso específico relativo.

· Peso específico absoluto: Es el peso de la unidad de volumen.

· Peso específico relativo: Es la relación entre el peso de un cuerpo y peso de igual volumen de una sustancia tomada como referencia. Para los sólidos y líquidos se toma como referencia el agua destilada a 4 grados centígrados.

· Punto de fusión y solidificación: El punto de fusión es la temperatura a la cual un material pasa del estado sólido al estado líquido, transformación que se produce con absorción de calor. El punto de solidificación es la temperatura a la cual un líquido pasa al estado sólido durante la transformación hay cesión de calor.
· En general coinciden los puntos de fusión y de solidificación.

· Calor específico: Es la cantidad de calor necesaria para elevar a un grado centígrado la temperatura de un Kg. de determinada sustancia. El calor específico varía con la temperatura, por lo que en la práctica se considera el calor específico medio en un intervalo de temperatura dadas.

· Dilatación térmica: Es el alargamiento de la unidad de longitud de un cuerpo cuando la temperatura se eleva en un grado centígrado.

· Conductividad eléctrica y térmica: Es la capacidad de un material de conducir la electricidad, el calor respectivamente.

ii) PROPIEDADES MECÁNICAS:
Las propiedades mecánicas determinan la aptitud de un material para resistir las fuerzas externas que tienden a deformarlo. Son:

Resistencia: Oposición de un material a deformarse o separarse de sus más pequeñas partículas. Siempre hay una deformación causada por fuerzas exteriores. Según que éstas fuerzas las resistencias se llaman:
R. de tracción
R. de Compresión
R. de flexión
R. de torsión
R. De cizallamiento
R. de pandeo

Dureza: Oposición de un material al ser penetrado por otro cuerpo. El elemento más duro es el diamante. Muchos materiales se pueden endurecer, es decir, puede aumentarse su dureza natural mediante un tratamiento adecuado.

Resiliencia: Resistencia de un material ante un choque.




PROPIEDADES TECNOLÓGICAS

Las propiedades tecnológicas implican la mayor o menor disposición de un material para poder ser trabajado en determinada forma.

Maleabilidad: Propiedad de un material que permite su transformación en láminas más o menos finas, en frío o en caliente. Entre los materiales más maleables figuran: Au, Ag, Sn, Cu, Zn, Pb, Al, Fe, Latón y los aceros extradulces.

Ductibilidad: Propiedad de un material que permite su transformación en hilo. Los materiales más dúctiles son: Ag, Cu, Fe, Pb y el Al.

Fusibilidad: Propiedad que permite transformar un material en un objeto terminado por medio de la fusión. En la práctica todos los materiales son fusibles, pero son pocos aquellos con los que se puede obtener piezas fundidas sanas, es decir exentas de sopladuras y de inclusiones de óxido. Entre los materiales más fusibles figuran: el bronce, el latón y las aleaciones ligeras de colada.

Colabilidad: Propiedad de un material fundido para producir objetos completos y sanos cuando se cuelan en un molde.
Para que un material sea colable debe poseer gran fluidez que le permita penetrar en todas las partes del molde y llenarlo totalmente. En general los materiales más colables son los que más alta fusibilidad.

Soldabilidad: Es la propiedad que tiene un material para soldarse con otro idéntico mediante presión ejercida sobre ambos en caliente. Poseen esta propiedad los materiales férricos de bajo contenido de carbono.

Templabilidad: Propiedad de un material de sufrir transformaciones de su estructura cristalina como consecuencia de calentamiento y enfriamiento sucesivo. La modificación de la estructura cristalina lleva a aparejadas transformaciones sustanciales en las características mecánicas del material: Resistencia, durezas, alargamiento, y resiliencia, etc.

Facilidad de mecanizado: De un material que permite trabajarlo, con arranque de viruta, mediante una herramienta cortante apropiada. Esta propiedad es de suma importancia para los materiales que deben ser mecanizados con máquinas y herramientas y dependen de su naturaleza y de su resistencia al corte

iii) PROPIEDADES QUÍMICAS
Las propiedades químicas determinan el comportamiento de los materiales ante otras sustancias.
· Resistencia a la corrosión: Oposición a la descomposición de la superficie de un material por la acción de agentes químicos: aire, agua, ácidos.
· Resistencia al calor: Oposición de un material a la oxidación a altas temperaturas

jueves, 28 de febrero de 2008

Clases de fundicion