Proceso de fundición de metales

La fundición es uno de los primeros métodos de modelado de metales conocidos por los seres humanos.Generalmente significa verter metal fundido en un molde refractario con una cavidad de la forma que se va a hacer y dejar que se solidifique.Cuandosolidificado, el objeto de metal deseado se saca del molde refractario rompiendo el molde o desarmando el molde.El objeto solidificado se llama fundición.Este proceso también se llama fundación, y la fábrica moderna que se centra en la fundición de piezas de metal se llamafundición.

1. Historia del proceso de fundición
El proceso de fundición probablemente se descubrió alrededor del año 3500 a. C. en Mesopotamia.En muchas partes del mundo durante ese período, las hachas de cobre y otros objetos planos se convertían en moldes abiertos hechos de piedra o horneados.arcilla.Estos moldes eran esencialmente de una sola pieza.Pero en periodos posteriores, cuando se requerían fabricar objetos redondos, dichos moldes se dividían en dos o más partes para facilitar la extracción de los objetos redondos.La Edad del Bronce (c. 2000 a. C.) trajo mucho más refinamiento al proceso de fundición.Quizás por primera vez, se inventó un núcleo para hacer bolsillos huecos en los objetos.Estos núcleos estaban hechos de arcilla cocida.Además, el cire perdue o proceso de cera perdida se utilizó ampliamente para hacer adornos y trabajos finos.

Los chinos han mejorado mucho la tecnología de fundición desde alrededor del 1500 a.Antes de eso, no hay evidencia de ninguna actividad de fundición encontrada en China.No parecen haber sido geniales.familiarizado con el proceso cire perdue ni lo utilizó mucho, sino que se especializó en moldes de varias piezas para realizar trabajos muy complejos.Dedicaron mucho tiempo a perfeccionar el molde hasta el último detalle para que apenasse requería algún trabajo de acabado en la fundición hecha a partir de los moldes.Probablemente hicieron moldes de piezas que contenían piezas cuidadosamente ajustadas, en número de treinta o más.De hecho, muchos de estos mohos han sido desenterradosDurante excavaciones arqueológicas en varias partes de China.

La civilización del valle del Indo también es conocida por su amplio uso de fundición de cobre y bronce para adornos, armas, herramientas y utensilios.Pero no hubo muchas mejoras en la tecnología.Desde el variosos objetos y figurillas que se excavaron en los yacimientos del valle del Indo, parecen haber estado familiarizados con todos los métodos de fundición conocidos, como el molde abierto, el molde en piezas y el proceso cire perdue.

Aunque se podría atribuir a la India la invención del acero al crisol, no se evidenció mucho de la fundición de hierro en la India.Hay evidencia de que la fundición de hierro comenzó alrededor del año 1000 a. C. en Siria y Persia.Aparecequefundición de hierroLa tecnología en la India ha estado en uso desde los tiempos de la invasión de Alejandro Magno, alrededor del año 300 a.

El famoso pilar de hierro que actualmente se encuentra cerca del minar Qutb en Delhi es un ejemplo de las habilidades metalúrgicas de los antiguos indios.Tiene 7,2 m de largo y está hecho de hierro maleable puro.Se supone que esto es de laperíodo de Chandragupta II (375-413 dC) de la dinastía Gupta.La tasa de oxidación de este pilar, que se encuentra afuera al aire libre, es prácticamente cero e incluso la parte enterrada se está oxidando a un ritmo extremadamente lento.Estedebe haber sido primero fundido y luego martillado a la forma final.

2. Ventajas y limitaciones
El proceso de fundición se usa ampliamente en la fabricación debido a sus muchas ventajas.El material fundido fluye hacia cualquier sección pequeña en la cavidad del molde y, como tal, cualquier forma intrincada internao externo–puede hacerse con el proceso de fundición.Es posible fundir prácticamente cualquier material ya sea ferroso o no ferroso.Además, las herramientas necesarias para la fundición de moldes son muy sencillas ybarato.Como resultado, para la producción de prueba o la producción de un lote pequeño, es un método ideal.Es posible en el proceso de fundición, colocar la cantidad de material exactamente donde se requiere.Como resultadoSe puede lograr una reducción de peso en el diseño.Fundicióngeneralmente se enfrían uniformemente desde todos los lados y, por lo tanto, se espera que no tengan propiedades direccionales.Hay ciertos metales y aleacionesque solo puede procesarse mediante fundición y no mediante ningún otro proceso como la forja debido a consideraciones metalúrgicas.Se pueden hacer piezas fundidas de cualquier tamaño y peso, incluso hasta 200 toneladas.

Sin embargo, la precisión dimensional y el acabado superficial logrados por normalproceso de fundición en arenano sería adecuado para la aplicación final en muchos casos.Para tener en cuenta estos casos, algunos casting especialesSe han desarrollado procesos como la fundición a presión, cuyos detalles se dan en capítulos posteriores.Además, el proceso de fundición en arena requiere mucha mano de obra hasta cierto punto y, por lo tanto, se le apuntan muchas mejoras.tales como moldeo a máquina y mecanización de fundición.Con algunos materiales, a menudo es difícil eliminar los defectos que surgen de la humedad presente enfundiciones de arena.

3. Condiciones de lanzamiento
En los capítulos siguientes se verán los detalles de la fundición en arena, que representa el proceso básico de fundición.Antes de entrar en los detalles del proceso, definir una serie de palabras de vocabulario de casting seríaadecuado.

Matraz– Una mufla de moldeo es aquella que mantiene intacto el molde de arena.Dependiendo de la posición de la mufla en la estructura del molde, recibe varios nombres, como arrastre, frente y mejilla.esta hecho de maderapara aplicaciones temporales o más generalmente de metal para uso a largo plazo.
Arrastrar– Matraz de moldeo inferior
Afrontar– Matraz de moldeo superior
Mejilla– Matraz de moldeo intermedio utilizado en el moldeo de tres piezas.
Patrón– El patrón es una réplica del objeto final que se hará con algunas modificaciones.La cavidad del molde se hace con la ayuda del patrón.
Línea divisoria– Esta es la línea divisoria entre las dos muflas que forman el molde de arena.En patrón partido también es la línea divisoria entre las dos mitades del patrón
Tablero inferior– Se trata de un tablero normalmente de madera, que se utiliza al inicio de la fabricación del molde.El patrón se mantiene primero en el tablero inferior, se rocía arena sobre él y luego se realiza el apisonamiento en el arrastre.
frente a la arena– La pequeña cantidad de material carbonoso rociado en la superficie interior de la cavidad de moldeo para dar un mejor acabado superficial a las piezas fundidas
arena de moldeo– Es el material refractario recién preparado que se utiliza para hacer la cavidad del molde.Es una mezcla de arcilla silícea y humedad en las proporciones adecuadas para obtener los resultados deseados y envuelve elpatrón al hacer el molde.
Arena de respaldo– Es lo que constituye la mayor parte del material refractario que se encuentra en el molde.Este se compone de arena usada y quemada.
Centro– Se utiliza para hacer cavidades huecas en fundiciones.
Cuenca de vertido– Una pequeña cavidad en forma de embudo en la parte superior del molde en la que se vierte el metal fundido.
espolón– El pasaje a través del cual el metal fundido del recipiente de vertido llega a la cavidad del molde.En muchos casos, controla el flujo de metal hacia el molde.
Corredor– Los pasajes en el plano de partición a través de los cuales se regula el flujo de metal fundido antes de llegar a la cavidad del molde.
Puerta– El punto de entrada real a través del cual el metal fundido ingresa a la cavidad del molde.
Guirnalda– Las coronas se utilizan para soportar los núcleos dentro de la cavidad del molde para cuidar su propio peso y superar las fuerzas metalostáticas.
Enfriar– Los enfriadores son objetos metálicos que se colocan en el molde para aumentar la velocidad de enfriamiento de las piezas fundidas para proporcionar una velocidad de enfriamiento uniforme o deseada.
Tubo de subida– Es un depósito de metal fundido provisto en la fundición para que el metal caliente pueda fluir de regreso a la cavidad del molde cuando hay una reducción en el volumen del metal debido a la solidificación.

4. Procedimiento de fabricación de moldes de arena
El procedimiento para hacer un molde de arena típico se describe en los siguientes pasos:

En primer lugar, se coloca una tabla inferior sobre la plataforma de moldura o sobre el suelo, nivelando la superficie.El matraz de moldeo por arrastre se mantiene boca abajo en el tablero inferior junto con la parte de arrastre delpatrón en el centro del matraz en el tablero.Debe haber suficiente espacio libre entre el patrón y las paredes del matraz, que debe ser del orden de 50 a 100 mm.Se rocía arena de revestimiento secoel tablero y el patrón para proporcionar una capa no pegajosa.Ahora se vierte arena de moldeo recién preparada de la calidad requerida en el arrastre y en el modelo hasta un espesor de 30 a 50 mm.El resto del matraz de arrastre escompletamente lleno con la arena de respaldo y apisonado uniformemente para compactar la arena.El apisonamiento de la arena debe hacerse correctamente para no compactarla demasiado, lo que dificulta el escape de gases,ni demasiado floja, para que el molde no tuviera suficiente fuerza.Una vez terminado el apisonamiento, el exceso de arena en la mufla se raspa completamente con una barra plana hasta el nivel de los bordes de la mufla.

Ahora, con un alambre de ventilación, que es un alambre de 1 a 2 mm de diámetro con un extremo puntiagudo, se hacen orificios de ventilación en el arrastre hasta la profundidad total del matraz, así como en el patrón para facilitar la eliminación de gases. durante el lanzamientosolidificación.Esto completa la preparación del arrastre.

El matraz de arrastre terminado ahora se gira hacia el tablero inferior, exponiendo el patrón como se muestra en la foto.Usando una mancha, se reparan los bordes de arena alrededor del patrón y se coloca la mitad superior del patrón.el patrón de arrastre, alineándolo con la ayuda de pasadores.El matraz de la capa encima del arrastre se ubica alineándose nuevamente con la ayuda de los pasadores.La arena de separación seca se rocía por todo el arrastre y en el patrón.

Un pasador de bebedero para hacer el paso del bebedero está situado a una pequeña distancia de unos 50 mm del patrón.Además, el pasador del elevador, si es necesario, se mantiene en un lugar apropiado y arena de moldeo recién preparada similar a ladel arrastre junto con la arena de respaldo se rocía.La arena se apisona a fondo, se raspa el exceso de arena y se hacen orificios de ventilación en todo el frente como en el arrastre.

El pasador del bebedero y el pasador del tubo vertical e se retiran con cuidado del matraz.Más tarde, se corta el recipiente de vertido cerca de la parte superior del bebedero.La capa se separa del arrastre y de cualquier arena suelta en la interfaz de capa y arrastredel arrastre se sopla con la ayuda de fuelles.Ahora, la capa superior y las mitades del patrón de arrastre se retiran utilizando los picos de extracción y golpeando el patrón por todas partes para agrandar ligeramente la cavidad del molde de modo que ellas paredes del molde no se estropean por el patrón de extracción.Las correderas y las puertas se cortan en el molde cuidadosamente sin estropear el molde.Cualquier exceso o arena suelta que se encuentre en los canales y en la cavidad del molde se soplalejos usando los fuelles.Ahora, la arena de revestimiento en forma de pasta se aplica sobre toda la cavidad del molde y los canales, lo que le daría a la fundición terminada un buen acabado superficial.

Se prepara un testigo de arena seca utilizando una caja de testigos.Después de una cocción adecuada, se coloca en la cavidad del molde como se muestra en la foto.Se vuelve a colocar la capa sobre el arrastre cuidando la alineación de las dos mediante elpatas.Se mantiene un peso adecuado en la cubierta para cuidar de la fuerza metalostática hacia arriba durante el vertido del metal fundido.El molde ahora, como se muestra en la foto, está listo para verter.