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Proceso de Fundición de Metales

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Cynthia Bv

on 10 June 2014

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Proceso de Fundición de Metales
11.3 Procesos de fundición en molde permanente
También llamada fundición en molde duro. Se fabrican 2 mitades de un molde con materiales de alta resistencia a la erosión y a la fatiga térmica, como hierro fundido, acero, latón, entre otros.
Las partes que se producen económicamente puede pesar menos de 25 kg, en cambio las fundiciones especiales pueden llegar a pesar cientos de kg.
Los moldes son sujetados por medios mecánicos y se calientan entre 150ºC Y 200º C.
La fundición en molde permanente se realiza manualmente, se puede automatizar en grandes lotes de producción. Los costos del equipo pueden ser elevados debido al alto precio de matrices, los costos de mano de obra se mantienen bajos automatizando el proceso. La fundición en molde permanente, no es económica para pequeños lotes de producción.
Fundición de molde semipermanente; proceso en el cual se utilizan machos o corazones de arena que se colapsan con facilidad y que después se retiran de la fundición dejando intricadas cavidades internas

11.3.2 Fundición del vacío
Conocida como proceso de baja presión contra-gravedad.
Por lo general, el metal en el horno se encuentra a una
temperatura de 55 ºC por encima de la temperatura de la aleación. En
consecuencia, comienza a solidificarse en muy poco tiempo; una vez que se llena el molde, se retira del metal fundido.

Conclusion
Capítulo 11
¿Qué estudiaremos en este capítulo?
Características de moldes
Pros y contras de procesos de fundición
Técnicas de inspección para fundiciones
Revisión de los talleres de fundición.

Se desarrolló en 1960 y comprende la solidificación de metal fundido a alta presión. La presión aplicada por el punzón mantiene los gases atrapados y el contacto a alta precio en interfaz matriz metal promueve una rápida transferencia de calor lo que produce una microestructura fina con buenas propiedades por partes. Los productos son componentes automovilísticos y cuerpos de morteros.
11.3.7 Fundición por dado impresor
Formado de metal semi-solido
11.3.3 Fundición hueca
Es adecuado para pequeños lotes de producción y se utiliza para la fabricación de objetos ornamentales y decorativos y en juguetes con metales de bajo punto de fusión como zinc, estaño y aleaciones de plomo. El metal fundido se vacía en un molde metálico. Una vez que se obtiene el espesor deseado de la capa superficial solidificada, se invierte o se gira el molde y se vacía el metal liquido restante.
11.2 Procesos de Fundición de Molde Desechable
Las principales categorías de fundición de moldes desechables son la arena, el molde de cascara, el molde de yeso, el molde cerámicos, de modelo evaporativo y de revestimiento.
11.3.6 Fundición Centrífuga
Utiliza las fuerzas de inercia (causadas por la rotación) para distribuir el metal fundido en las cavidades del molde.
Moldes Desechables:

Moldes Permanentes:

Moldes Compósitos:

11.2.1
Fundición en arena
11.2.2
Moldeo en
cáscara
Arenas
La mayoría de las operaciones se utiliza arena sílice para el molde. Existen dos tipos de arena aglutinado naturalmente (banco de arena) y sintética (arena de lago).
Moldes de arena
* Arena verde
* Caja fría
* Sin cocción

Arena verde
* Material más común
*Hecho a base de arena, arcilla y agua
*El termino verde indica que la arena esta húmeda
*Método menos costoso para fabricar moldes
*Reciclable
Molde de caja fría
*Se mezclan varios aglutinantes orgánicos e inorgánicos para mayor resistencia.
*Tiene dimensiones más precisas que la arena verde, pero el costo es mayor.

Molde no cocido
*Se agrega una resina sintética líquida a la arena y se endurece a temperatura ambiente.
*Los moldes de arena se secan en hornos antes de vaciar el metal fundido, son mas resistentes que los de arena verde, proporciona una mejor precisión dimensional y acabado

*Desventajas
Distorsión del molde es mayor
el molde es menos colapsable
se requiere mas tiempo para el secado

*Características de moldes de arena

1. Caja
2. Copa de vaciado o vacío
3. Bebedero
4. Sistemas de canales de alimentación, las compuertas permiten la entrada a la cavidad
5. Mazarotas
6. Machos o corazones
7. respiraderos

Modelos
*Se utilizan para moldear la mezcla de arena y dar forma a la fundición
*Pueden estar hechos de madera, plástico o metal.
*Por lo general se recubren con un agente de separación para que la fundición se extraiga mas fácilmente.
Tipos de modelos
*Modelos de una sola pieza
*Modelos divididos
*Modelos de placa bipartida.
Machos o corazones
*Se utilizan en las fundiciones, concavidades o pasajes internos
*Se colocan en la cavidad de un molde para formar superficies interiores a la fundición

Máquinas para moldeo de arena
*El método consiste en compactar la arena mediante apisonado, las máquinas de moldeo ofrecen una fundición de alta calidad al mejorar la aplicación y distribución de fuerzas.
Máquinas
*Moldeo vertical sin caja
*Lanzadores de arena
*Moldeo por impacto
*Moldeo de vacío

Operación de fundición en arena
*Después de darse forma al molde, de colocarse los machos en posición, las dos mitades se cierran y se sujetan.
*Se les agrega peso para evitar que se separen las secciones por la presión del metal fundido
Moldeo en cáscara
*Un modelo fabricado con un material ferroso o aluminio, se calienta entre 175-370 ºC, se recubre con un agente de separación (Ej. Silicona) Se sujeta a una caja o cámara con arena fina mezclada con aglutinante. La caja se voltea o la mezcla se sopla sobre el modelo. Después se coloca en un horno para que se complete el curado de la resina.
*Se usa para partes que requieren alta precisión (cajas para engranes)
11.2.3
Fundición en molde de yeso
Molde de yeso
Se le conoce como fundición de precisión, debido a la gran exactitud dimensional y el buen acabado superficial obtenido.
11.2.4
Fundición en molde cerámico
11.2.5
Fundición en modelo evaporativo
Proceso de espuma perdida
*Hace una replica del modelo con poliestireno, el modelo se recubre con lodo refractario a base de agua
* se seca y se coloca en caja de moldeo, después ésta se llena con arena fina suelta
*Se vacía el metal fundido dentro del molde y evaporiza el modelo.
11.2.6
Fundición por revestimiento
Es usado para equipo de oficina y componentes mecánicos
Moldes desechables: se produce con arena, yeso, cerámica y materiales similares que por lo general se mezclan con aglutinantes.
Introducción
Las primeras fundiciones metálicas se realizaron en los años 4000 y 3000 a.C. mediante moldes de piedra y metal para fundir cobre.
Resumen de procesos de fundición
Los siguientes procesos tienen ventajas y desventajas
• En arena
• Molde en cáscara
• Molde de yeso
• Por revestimiento
• Molde cerámico
• Molde permanente
• A presión en matriz
• Centrífuga

Dos tendencias han tenido gran impacto en la fundición
*Mecanización y automatización
*Creciente demanda de fundiciones de alta calidad

Se fabrican con metales y se usan en repetidas ocasiones.
Se producen con 2 o más materiales como arena grafito y metales y combinan las ventajas de cada uno. Una parte el reutilizable y la otra no para controlar velocidades de enfriamiento y optimizar la economía.
Fundición a presión
En este proceso el metal fundido se fuerza hacia arriba mediante presión de gas, dentro de un molde grafito o metálico, la presión se mantiene hasta que el metal se solidifica por completo en el molde. La fundición a presión se utiliza en fundiciones de alta calidad, como las ruedas de acero para carros de ferrocarril.
La fundición a presión de matriz fue desarrollada a principios de 1900 es un ejemplo más de la fundición en molde permanente e incluso tienen muchas cosas en común como los costos en equipo, que la mayoría de las fundiciones va de menos de 90 g hasta los 25 kg, los costos de las matrices es alto pero en general la mano de obra es barata debido a la automatización.

Existen 2 tipos básicos de máquinas de fundición a presión:

Proceso cámara caliente
Comprende el uso de pistón que atraviesa cierto volumen de metal fundido y lo fuerza dentro de la cavidad de la matriz a través de un cuello ganso y una boquilla. Las presiones van desde 5000 psi con promedio de 2000 psi., mediantes esta presión se mantiene la fundición hasta que el metal se solidifica dentro de la matriz que se enfría por medio de agua o aceite a través de diversos pasajes.
Proceso cámara fría
Se vacía metal fundido dentro del cilindro de inyección. El metal se fuerza dentro de la cavidad de la matriz a presiones que generalmente van de 3 a 10 ksi, aunque pueden ser tan elevadas como 20 ksi.
Se desarrolló alrededor de 1970 y se produjo comercialmente en 1981. Cuando el metal (líquido) entra en la matriz, se agita para triturar todos los sólidos finos y cuando se enfrían desarrollan como una estructura de grano fino. La aleación muestra un comportamiento tixotrópico, lo cual significa que su viscosidad disminuye cuando se agita. Este comportamiento se ha utilizado para el desarrollo de tecnologías que combinan la fundición y el forjado de partes mediante palanquillas fundidas
Existen 3 tipos de fundición:
Fundición realmente centrífuga
Se producen piezas cilíndricas huecas (tubos, cañones de armas, bujes, postes de iluminación para calles). En este proceso el metal fundido se vacía dentro de un molde rotatorio. Los moldes se fabrican con acero, hierro o grafito. La presión generada por la fuerza centrífuga es hasta de 150 g, dicha presión es necesaria para fundir partes con paredes gruesas.
Fundición semicentrífuga:
Este método se utiliza para fundir partes con simetría rotatoria como las ruedas con rayos.
Centrifugado
Las cavidades de un molde de cualquier forma se colocan a cierta distancia del eje de rotación. El metal se vacía por el centro y se fuerza sobre el molde mediante fuerzas centrífugas.
Reofundicion
Técnica que se investigó en la década de 1960 para formar metales en estado semisólido. Consiste en que el metal se calienta por encima de su temperatura y se vierte en un recipiente para enfriarlo.
Técnicas de fundición para componentes mono cristalinos
Técnicas de fundición para componentes mono cristalinos.
Álabes solidificados direccionalmente
Se desarrolló alrededor de 1960. El molde de cerámica se precalienta con calor radiante y se soporta en una placa de enfriamiento por agua. Una vez que se vacía el metal dentro del molde, el ensamble de dicha placa se baja lentamente
Solidificación rápida
para fabricar vidrios metálicos
comprende el enfriamiento del metal fundido a velocidades de hasta 106 K/s, a
fin de que no tenga tiempo para cristalizarse.


La solidificación rápida produce una ampliación significativa de:
• la solubilidad de sólido
• refinamiento de grano y
• reducción de la microsegregación
Inspección de las fundiciones
Las fundiciones
pueden inspeccionarse ópticamente en busca de defectos superficiales.

Los defectos internos se investigan mediante técnicas no
destructivas.
En las pruebas destructivas se extraen especímenes
de secciones de una fundición para hacer ensayos y determinar la presencia,
ubicación y distribución del defecto.
Prácticas y hornos para fusión
tiene un impacto directo en la calidad de la fundición
*hornos de arco eléctrico
*de inducción
*de crisol y
*cubilotes
Los talleres modernos de fundición tienen instalaciones automatizadas e integradas con computadoras en todos los aspectos de sus operaciones.
Producen una amplia variedad y tamaños de fundición a altas capacidades de producción, con un buen control de la calidad y a un bajo costo.
Automatización de talleres de fundición
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