Proceso de fundición de metales

La fundición es uno de los primeros métodos de modelado de metales conocidos por el ser humano. Generalmente significa verter metal fundido en un molde refractario con una cavidad de la forma que se va a realizar y dejar que se solidifique. Cuandosolidificado, el objeto metálico deseado se saca del molde refractario rompiendo el molde o desmontándolo. El objeto solidificado se llama fundición. Este proceso también se llama fundición, y la fábrica moderna que se centra en la fundición de piezas metálicas 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 elaboraban en moldes abiertos hechos de piedra o cocidos.arcilla. Estos moldes eran esencialmente de una sola pieza. Pero en períodos posteriores, cuando era necesario 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.) aportó mucho más refinamiento al proceso de fundición. Quizás por primera vez se inventó un núcleo para hacer bolsas huecas en los objetos. Estos núcleos estaban hechos de arcilla cocida.Además, el proceso de cire perdue o cera perdida se utilizó ampliamente para realizar adornos y trabajos finos.

Los chinos han mejorado enormemente la tecnología de fundición alrededor del año 1500 a.C. Antes de eso, no hay evidencia de ninguna actividad de fundición en China. No parecen haber sido geniales.No estaba familiarizado con el proceso cire perdue ni lo utilizó ampliamente, 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 apenasNo fue necesario realizar ningún trabajo de acabado en la pieza fundida realizada a partir de los moldes. Probablemente hicieron moldes que contenían piezas cuidadosamente ajustadas, en número de treinta o más. De hecho, se han desenterrado muchos de estos moldes.Durante excavaciones arqueológicas en varias partes de China.

La civilización del valle del Indo también es conocida por su amplio uso de la fundición de cobre y bronce para adornos, armas, herramientas y utensilios. Pero no hubo muchas mejoras en la tecnología. De la variedadAunque numerosos objetos y figurillas fueron excavados 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 de cire perdue.

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

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 dePeríodo de Chandragupta II (375-413 d.C.) de la dinastía Gupta. La tasa de oxidación de este pilar, que se encuentra al aire libre, es prácticamente nula e incluso la parte enterrada se está oxidando a un ritmo extremadamente lento. Esteprimero debe haber sido fundido y luego martillado hasta obtener la forma final.

2. Ventajas y limitaciones
El proceso de fundición se utiliza ampliamente en la fabricación debido a sus numerosas ventajas. El material fundido fluye hacia cualquier sección pequeña de la cavidad del molde y, como tal, cualquier forma intrincada (interna).o externo – se puede realizar con el proceso de fundición. Es posible fundir prácticamente cualquier material, ya sea ferroso o no ferroso. Además, las herramientas necesarias para fundir moldes son muy simples 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.Piezas fundidasgeneralmente se enfrían uniformemente desde todos los lados y, por lo tanto, se espera que no tengan propiedades direccionales. Hay ciertos metales y aleaciones.que solo puede procesarse mediante fundición y no mediante ningún otro proceso como la forja debido a consideraciones metalúrgicas. Se pueden fabricar piezas fundidas de cualquier tamaño y peso, incluso hasta 200 toneladas.

Sin embargo, la precisión dimensional y el acabado superficial logrados medianteproceso de fundición en arenaEn muchos casos no sería adecuado para la aplicación final. Para tener en cuenta estos casos, se realizan algunos castings especiales.Se han desarrollado procesos como la fundición a presión, cuyos detalles se dan en capítulos posteriores. Además, el proceso de fundición en arena requiere hasta cierto punto mucha mano de obra y, por lo tanto, se pretenden realizar muchas mejoras.como la mecanización de máquinas de moldeo y fundición. Con algunos materiales a menudo es difícil eliminar los defectos que surgen de la humedad presente enpiezas fundidas en arena.

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

Matraz– Una mufla de moldeo es aquella que mantiene intacto el molde de arena. Dependiendo de la posición del matraz en la estructura del molde, recibe varios nombres, como arrastre, capa 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 moldeo de tres piezas.
Patrón– El patrón es una réplica del objeto final que se realizará con algunas modificaciones. La cavidad del molde se hace con ayuda del patrón.
línea de separación– Esta es la línea divisoria entre las dos muflas de moldeo que conforma el molde de arena. En el patrón dividido 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. Primero se mantiene el patrón en la tabla inferior, se rocía arena sobre él y luego se embiste en el arrastre.
Frente a la arena– La pequeña cantidad de material carbonoso espolvoreado sobre 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 realizar la cavidad del molde. Es una mezcla de arcilla de sílice y humedad en proporciones adecuadas para obtener los resultados deseados y envuelve elpatrón mientras se hace el molde.
Arena de respaldo– Es lo que constituye la mayor parte del material refractario que se encuentra en el molde. Está formado por arena usada y quemada.
Centro– Se utiliza para realizar cavidades huecas en piezas fundidas.
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 conducto a través del cual el metal fundido procedente del recipiente de vertido llega a la cavidad del molde. En muchos casos controla el flujo de metal hacia el molde.
Corredor– Los conductos en el plano de separación a través de los cuales se regula el flujo del metal fundido antes de que llegue 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 escalofríos son objetos metálicos que se colocan en el molde para aumentar la velocidad de enfriamiento de las piezas fundidas y 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 regresar a la cavidad del molde cuando hay una reducción en el volumen de metal debido a la solidificación.

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

Primero, se coloca una tabla inferior sobre la plataforma de moldura o en el piso, 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 entre el patrón y las paredes del matraz, que debe ser del orden de 50 a 100 mm. Se rocía arena de revestimiento secael 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 sobre el modelo hasta un espesor de 30 a 50 mm. El resto del matraz de arrastre escompletamente lleno con la arena de respaldo y uniformemente apisonado para compactar la arena. El apisonamiento de la arena debe realizarse adecuadamente para no compactarla demasiado, lo que dificulta el escape de los gases.ni demasiado flojo, para que el molde no tuviera suficiente resistencia. Una vez finalizado el apisonamiento, se raspa completamente el exceso de arena en el matraz con una barra plana hasta el nivel de los bordes del matraz.

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 toda la profundidad del matraz así como hasta el patrón para facilitar la eliminación de los gases. durante el castingsolidificación. Esto completa la preparación del arrastre.

El matraz de arrastre terminado ahora se enrolla 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 encima.el patrón de arrastre, alineándolo con la ayuda de pasadores. El matraz de copa encima del arrastre se ubica alineando nuevamente con ayuda de los pasadores. La arena seca de separación se espolvorea por todo el arrastre y sobre el patrón.

A una pequeña distancia de aproximadamente 50 mm del patrón se encuentra un pasador de bebedero para realizar el paso del bebedero. Además, el pasador del elevador, si es necesario, se guarda en un lugar apropiado y se coloca arena de moldeo recién preparada similar a laSe rocía la parte del arrastre junto con la arena de respaldo. La arena se apisona minuciosamente, el exceso de arena se raspa y se hacen orificios de ventilación en todo el frente y en el arrastre.

El pasador del bebedero y el pasador del tubo ascendente e se retiran con cuidado del matraz. Posteriormente, se corta el recipiente de vertido cerca de la parte superior del bebedero. El frente está separado del arrastre y de cualquier arena suelta en la interfaz del frente y del arrastre.La fuerza de arrastre se elimina con la ayuda de un fuelle. Ahora, las mitades del patrón de cubierta y de arrastre se retiran usando las púas de extracción y golpeando el patrón por todos lados para agrandar ligeramente la cavidad del molde de modo que elLas paredes del molde no se estropean con el patrón de retirada. Los corredores y las puertas se cortan en el molde con cuidado sin estropear el molde. Cualquier exceso o arena suelta que se encuentre en los canales y en la cavidad del molde se eliminalejos usando los fuelles. Ahora, la arena de revestimiento en forma de pasta se aplica por toda la cavidad del molde y los canales, lo que le daría a la pieza terminada un buen acabado superficial.

Se prepara un núcleo de arena seca utilizando una caja de núcleos. Después de una cocción adecuada, se coloca en la cavidad del molde como se muestra en la foto. El capote se vuelve a colocar sobre el freno cuidando la alineación de ambos mediante elpatas. Se mantiene un peso adecuado en la superficie para cuidar la fuerza metalostática ascendente durante el vertido del metal fundido. El molde ahora, como se muestra en la foto, está listo para verter.