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• Juber Gonzales Prado

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Universidad Ricardo Palma Escuela Académico Profesional de Ingeniería Industrial

Facultad de Ingeniería

FUNDICION EN ARENA Profesor: Amado Crisógono Castro Chonta Curso: Procesos de Manufactura I 1. Objetivos

Laboratorio Nº 1

 Conocer las técnicas del proceso de manufactura de moldeo y fundición en arena.  Conocer factores importantes que influyan en la selección de parámetros para los procesos de manufactura de fundición en arena.  Conocer las ventajas y debilidades de este proceso de manufactura.  Conocer sus aplicaciones e importancia en la industria.

2014 Diseñado por Amado Crisógono Castro Chonta

2. Fundamento teórico Se denomina fundición al proceso de fabricación de piezas, comúnmente metálicas, también de plástico, que consiste en fundir un material e introducirlo en una cavidad, llamada molde, donde se solidifica. La fabricación de piezas metálicas de una forma y tamaño definidos, fundiendo un metal o aleación y vertiéndolo en moldes construidos previamente, es la técnica que se designa con el nombre de conformación por moldeo. Un molde es un recipiente que presenta una cavidad que tiene todas las secciones del modelo, en la que se introduce el metal líquido que, al solidificarse, adopta la forma de la cavidad. A esta técnica también se le llama fundición o colada. Permite dar forma a muchos materiales con un buen acabado. El proceso tradicional es la fundición en arena, por ser ésta un material refractario muy abundante en la naturaleza y que, mezclada con arcilla, adquiere cohesión y moldeabilidad sin perder la permeabilidad que posibilita evacuar los gases del molde al tiempo que se vierte el metal fundido.

Tipos de Moldeo en Arena:  Moldeo en arena verde: Consiste en la elaboración del molde con arena húmeda; que es una mezcla de arena, arcilla y agua; y colada directa del metal fundido. Es el método más empleado en la actualidad, con todo tipo de metales, y para piezas de tamaño pequeño o medio. No es adecuado para piezas grandes o de geometrías complejas, ni para obtener buenos acabados superficiales o tolerancias reducida.

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 Moldeo en arena químico: Consiste en la elaboración del molde con arena preparada con una mezcla de resinas, el fraguado de estas resinas puede ser por un tercer componente líquido ó gaseoso, ó por autofraguado. De este modo se incrementa la rigidez del molde, lo que permite fundir piezas de mayor tamaño y mejor acabado superficial.  Moldeo en arena seca: Antes de la colada, el molde se seca a elevada temperatura (entre 200 y 300ºC). De este modo se incrementa la rigidez del molde, lo que permite fundir piezas de mayor tamaño, geometrías más complejas y con mayor precisión dimensional y mejor acabado superficial.  Moldeo mecánico: Consiste en la automatización del moldeo en arena verde. La generación del molde mediante prensas mecánicas o hidráulicas, permite obtener moldes densos y resistentes que subsanan las deficiencias del moldeo tradicional en arena verde.  Fundición en coquilla. En este caso, el molde es metálico.

3. Materiales y equipos a utilizar:  Arena de sílice, arcilla aglutinante (bentonita), y polvo separador (talco o grafito).  Maquina de mezclar, horno, crisol para fundición de metales, caja de moldeo superior e inferior, copa de vaciado, sistemas de alimentación, mazarotas, corazones, plancha volteable, apisonadores, tira de metal, clavijas cónicas; clavo de acero, cucharon.  Modelos de madera, de cobre, o de plástico.  Metal de fundición: cobre o aluminio.

4. Detalles de la parte experimental Diseño del Modelo. El modelo es la pieza que se pretende reproducir, pero con algunas modificaciones derivadas de la naturaleza del proceso de fundición: Diseñado por Amado Crisógono Castro Chonta

 El modelo debe ser ligeramente más grande que la pieza final, ya que se debe tener en cuenta la contracción de la misma una vez se haya enfriado a temperatura ambiente. El porcentaje de reducción depende del material empleado para la fundición.  A esta dimensión se debe dar una sobremedida en los casos en el que se dé un proceso adicional de maquinado o acabado por arranque de viruta.  Las superficies del modelo deberán respetar unos ángulos mínimos con la dirección de desmoldeo (la dirección en la que se extraerá el modelo), con objeto de no dañar el molde de arena durante su extracción. Este ángulo se denomina ángulo de salida. Se recomiendan ángulos entre 0,5º y 2º.  Incluir todos los canales de alimentación y mazarotas necesarios para el llenado eficiente y eficaz del molde con el metal fundido.  Si es necesario incluirá portadas, que son prolongaciones que sirven para la colocación del macho. Manufactura de una pieza metálica por fundición en arena: En lo que atañe a los materiales empleados para la construcción del modelo, se puede emplear desde madera o plásticos como el uretano hasta metales como el aluminio o el hierro fundido. Usualmente se fabrican dos semimodelos correspondientes a sendas partes del molde que es necesario fabricar.  Compactación de la arena alrededor del modelo. Para ello primero se coloca cada semimodelo en una tabla volteable, dando lugar a las llamadas tablas modelo, que garantizan que posteriormente ambas partes del molde encajarán perfectamente. Se recubre el modelo con polvo separador para evitar que la arena se adhiera. Esto facilita la posterior separación del modelo.  Colocación del corazón. Si la pieza que se quiere fabricar es hueca, será necesario disponer de corazones que eviten que el metal fundido rellene dichas oquedades. Los corazones se elaboran con arenas especiales debido a que deben ser más resistentes que el molde, ya que es necesario manipularlos para su colocación en el molde. Una vez colocado, se juntan ambas caras del molde y se sujetan.  Compactación de la arena. A continuación se mete arena a presión en la caja de fundición utilizando una apisonadora e forma de cuña. La superficie alta de la arena se nivela con una tira de metal. La parte baja de la caja de moldeo, junto con la plancha volteable se invierte sobre otra plancha análoga, eliminándose la plancha volteable original.  La parte alta de la caja de fundición se sitúa en su lugar sobre la parte baja de la caja de moldeo, fijándola mediante espigas que ajustan con los casquillos con que cuenta la parte baja de de la caja de fundición, luego se colocan unas clavijas cónicas cubiertas de polvo

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separador, utilizadas para formar el bebedero, mazarotas y respiradores. Luego se llena de arena y se apisona para compactar la arena. Inmediatamente cuidadosamente se separan las clavijas cónicas. La parte alta de la caja de moldeo se separa, y luego se saca el modelo suavemente, y cualquier arena que se haya soltado se elimina soplando suavemente. El bebedero, la mazarota y los respiradores se conectan a la cavidad del moldeo para controlar el flujo de fundición. Luego se une las partes del molde.  Enfriamiento y solidificación. Esta etapa es crítica de todo el proceso, ya que un enfriamiento excesivamente rápido puede provocar tensiones mecánicas en la pieza, e incluso la aparición de grietas, mientras que si es demasiado lento disminuye la productividad.  Desmoldeo. Rotura del molde y extracción de la pieza. En el desmoldeo también debe retirarse la arena que se uso como corazón. Toda esta arena se recicla para la construcción de nuevos moldes.

 Desbarbado. Consiste en la eliminación de los conductos de alimentación, mazarota y rebabas procedentes de la junta de ambas caras del molde.  Acabado y limpieza de los restos de arena adheridos a la pieza de fundición. Posteriormente la pieza puede requerir mecanizado, tratamiento térmico, etc. Diagrama del Proceso de fundición en arena

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5. Cuestionario 1. ¿Explicar, describir, y discriminar la diferencia de molde con modelo? 2. ¿Explicar, describir y discriminar el proceso de fundición del proceso de colada? 3. ¿Explicar y describir mediante un DOP la generación de un molde de fundición? 4. ¿Explicar y describir haciendo uso de un DOP la fabricación del modelo? 5. ¿El material más destacado para elaborar el molde es la arena sílice por qué? 6. ¿Explicar y describir mediante un DOP el proceso de manufactura de fundición y moldeo en arena? 7. ¿Hacer una ilustración esquemática de la secuencia de operaciones y procesos para la fundición en arena? 8. ¿Qué características y propiedades deben de poseer los metales o aleaciones para el moldeo en arena?

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9. En el diseño del modelo, la superficie del modelo debe tener ciertos ángulos con dirección al desmoldeo, ¿Cuál es el tamaño de estos ángulos y como se llama a este? 10. ¿Explique las diferencias que hay entre moldeo de arena por impacto y moldeo mecánico por prensado? 11. ¿Qué características debe de tener el molde para hacer una buena fundición y producto? 12. Existen máquinas que permiten un trabajo más productivo y tener materiales de alta calidad para el moldeo, mencione por lo menos dos de ellas y explique brevemente.

6. Bibliografía  R.L. Timings, “Tecnología de la fabricación”, Editorial Alfaomega, año 2007.  “Manufactura, ingeniería y tecnología, S. Kalpakjian y S.R. Schmid. Editorial Pearson, 5ª edición, 2012.  www.scribd.com/doc/6733544/Fundicion  Books.google.com.pe  es.wikipedia.org/wiki/Fundición  Iesvillalbahervastecnologia.wordpress.com/2009/03/16/metodo-demoldeo-por-arena/

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