Ciencia E Ingeniería De Los Materiales (5) 2l552o

SEP

SESTNM

TECNM

INSTITUTO TECNOLOGICO DE TOLUCA

Tema i. introducción a los procesos de fabricación

Calificación inv. D. Tema I: ______

Carrera: Mecatrónica Materia: Procesos de Fabricación Grupo: 184706 Profesor: Ing. Adelfo Ortiz García Alumnos: Aguirre Jardón Rogelio (1) Ramírez Valdés Martín (21) Zaragoza Araujo Alejandro (29)

Metepec, Estado de México, a 31 de agosto del 2017

RESUMEN Cuando los hombres descubrieron el uso de los metales y más tarde los minerales de los cuales se extraían estos tuvieron de desarrollar métodos que les permitieran explotarlos de mejor manera, y es así como poco a poco se desarrolló la fundición. La fundición es un proceso sistemático en el que por medio de hornos se disuelve el mineral metálico que luego se transforma en lingotes de metal. El material más común utilizado en los inicios de estos procesos era el hierro, que con el cual años después se comenzaron a hacer aleaciones como el acero. A lo largo de la historia, industrial, a partir del descubrimiento del hierro y de sus propiedades la humanidad comenzó a desarrollar distintos tipos de procesos para poder moldear el hierro y hacer un mejor uso de él. Algunos de estos procesos incluyeron el comienzo de la herrería en la edad media, y por lo consiguiente los moldes que se empezaron a utilizar para la fabricación de espadas escudos lanzas y armaduras para los ejércitos. A partir de ahí el uso de los moldes solo se fue extendiendo para más y más cosas, principalmente para metales en sus inicios, pero con forme más avances se hacían en el campo de la producción comenzaron a usarse, también, con materiales más variados como el plástico, el vidrio y otros polímeros. Los moldes deben ser resistentes a la compresión, humedad o temperatura, en ocasiones pueden servir para la producción de una sola pieza como es el caso de las técnicas de colada sin cavidad o a la cera perdida. Los métodos de moldeo más comunes son: •

Moldeo en arena en verde.

•

Moldeo en arena seca.

•

Moldeo en cáscara (Shell molding).

•

La colada en matriz o fundición en coquilla.

•

La fundición a presión o inyección de metales.

•

La técnica de fundición prensada (squeeze casting).

•

Fundición a baja presión (low pressure casting).

•

Las operaciones de centrifugado y semicentrifugado.

Contenido RESUMEN .......................................................................................................................... 2 INTRODUCCIÓN ................................................................................................................ 4 2.1 INTRODUCCIÓN A LA FUNDICIÓN ............................................................................. 6 2.2 FUNDICION EN MOLDES PERMANENTES Y DESECHABLES ................................ 11 2.3 MÉTODOS ESPECIALES DE FUNDICIÓN Para moldes metálicos:............................... 23 Fundiciones múltiples .................................................................................................... 24 Fundición con núcleo ..................................................................................................... 25 Matrices de piedra ......................................................................................................... 25 CONCLUSIONES ............................................................................................................. 27 REFERENCIAS ................................................................................................................ 27 GLOSARIO DE LA U2 DE PROCESOS DE FABRICACIÓN............................................. 28

INTRODUCCIÓN Antecedentes En el periodo neolítico, durante la edad de piedra (año 6000 a.C.) el hombre empieza a explotar el oro y el bronce, pero no conoce otro método de creación de piezas que el de dar martillazos. Luego comprendió que el cobre se quebraba con los golpes, pero que al calentarse se fundía y se podía vaciar en moldes y solidificarse cuando esta frío. Los primeros moldes eran de piedra de jabón o jaboncillo de sastre. Esta era una piedra blanda y de fácil corte que soportaban las altas temperaturas del metal fundido. Por la dificultad de tallar la piedra se empezó a utilizar la arcilla arenosa, en que se podía envolver el objeto, para luego quemarlo. La técnica era elemental, se vaciaba la colada de metal sobre moldes abiertos de piedra o barro cocido, pero solo eran para armas o utensilios. Luego se hicieron los moldes de varias piezas para otros objetos. Esta técnica fue perfeccionada desde el III milenio a.C en Asia y Egipto. Del inicio de la fundición a la cera perdida no se tiene datos exactos, aunque se sabe de algunas piezas de la era de bronce de las culturas que habitaban Mesopotamia y Egipto, alrededor del año 200 a.C. Desde esta época se conocen dos métodos de fundición a la cera pérdida, el directo y el indirecto; el primero consiste en recubrir la cera modelada con materiales refractarios, luego se lleva al horno derritiéndose la cera y saliendo por unos agujeros por donde se vierte la colada de metal fundido. Luego desde el siglo III se conoce el indirecto o molde por piezas, consiste en sacar el molde de la pieza original, posteriormente vaciado en cera, promoviendo así la reproducción en serie. Luego llegó la combinación de la cera pérdida y en hueco, perfeccionando la fundición con moldes. En hueco, se consigue con un modelo de cera con alma interna de arcilla llamado “macho”, sujetada con clavos; posteriormente en el quemado de la cera, el macho se endurece, dejando un vacío en el medio, entre el macho y el molde exterior, permitiendo el ahorro de materiales. Los primeros en utilizar esta técnica fueron los griegos en el siglo VI a.C y perfeccionado por los chinos en el siglo II a.C. la técnica de fundición a la cera perdida no ha cambiado mucho desde sus inicios hasta ahora, siendo uno de los mejores métodos de fundición de bronce, aunque en los siglos XVII y XIX se dieron dos métodos alternativos para el vaciado en metal: el moldeado en arena y la galvanoplastia.

Planteamiento del problema ¿Qué tan relevante es la historia de la fundición y los moldes? Conocer acerca de cómo se fuero desarrollando el proceso de fundición y la utilización de los moldes en los procesos de fabricación además de los métodos para elaborar un molde adecuado según las especificaciones requeridas nos puede dar una mejor compresión de una parte fundamental en el desarrollo de nuevos moldes para la producción de mayores avances.

Objetivos 

Conocer la historia y evolución de los procesos de fundición.



Conocer la historia y evolución de los métodos de moldeo.



Llevar a la práctica algún método de moldeo y si es posible utilizar el proceso de fundición para obtener algún producto.

Justificación Esta investigación se llevó a cabo con la finalidad de conocer la evolución del proceso de fundición de metales y los pasos que se deben seguir para la obtención de metales puros y aleaciones, para después ser llevado a producción en la que se usen los moldes.

2.1 INTRODUCCIÓN A LA FUNDICIÓN ¿Qué es la fundición? Es un proceso consistente en verter metal fundido en una cavidad o molde, donde se enfría y endurece para formar una pieza. El lugar donde tiene lugar esta operación se llama fundición o taller de fundición, y posee todo el equipamiento necesario para producir fundiciones metálicas. Se pueden fundir otros materiales.

FIGURA: 2..1.1: Ejemplo de fundición.

Historia de la fundición Es un proceso antiguo, que tiene más de 5000 años de historia. Nació alrededor de las hogueras con piedras ricas en cobre, que tiene bajo punto de fusión. Más tarde se fabricaron fuelles de piel para dirigir el aire al fuego y mejorar la eficacia del proceso. Finalmente se colocaron trocitos de mena de cobre en un recipiente de piedra (versión primitiva de los crisoles) para controlar la fusión. Otro paso fue añadir estaño a la mezcla para obtener aleaciones de bronce. De esta manera se fabricaron arpones y herramientas cortantes.

FIGURA2.1.2: Fundición en la antigüedad.

FIGURA 2.1.3: Fundición en la actualidad.

Métodos más comunes en la fundición de metales Moldeo en arena en verde. Consiste en la elaboración del molde (figuras 2.1.4) con arena y arcillas, tal como la bentonita, las cuales se activan por la presencia de humedad. Es el método más empleado y económico, puede ser utilizado para casi cualquier metal o aleación sin importar mayormente las dimensiones de las piezas. No se emplea en el caso de piezas muy grandes o de geometrías complejas, ni cuando se requiera de buenos acabados superficiales o tolerancias reducidas. Moldeo en arena seca. En este tipo de proceso antes de la colada, el molde se seca. De este modo se incrementa la rigidez del molde, lo que permite fundir piezas de mayor tamaño, sin inconvenientes debidos a la presencia de humedad durante el vaciado (en este caso se emplean arcillas como la bentonita sódica).

FIGURA 2.1.4 Izquierda vaciado de aluminio en moldes de arena en verde. Derecha, compactado de la arena alrededor del modelo.

La colada en matriz o fundición en coquilla. Se caracteriza por el empleo de moldes metálicos (matrices) producidos en hierro gris o acero. Este tipo de proceso se emplea para lotes grandes de producción de piezas medianas cuya geometría permite su llenado por acción exclusiva de las fuerzas de gravedad (por ejemplo, pistones automotrices).

FIGURA 2.1.6, COLADA EN MAT0RIZ

La fundición a presión o inyección de metales: Se emplea para piezas medianas y pequeñas (desde unos gramos hasta unos 50 kg) en metales y aleaciones de bajo punto de fusión (generalmente menor a 650 °C; aleaciones de aluminio y de zinc), de geometrías complejas y espesores pequeños (del orden de unos cuantos mm), en lotes de producción muy grandes (mínimo del orden de unas 10,000 piezas). Se caracteriza por su reducido costo de operación, aunado a excelentes acabados y tolerancias cerradas.

FIGURA 2.1.7: Maquina con la cual se elaboran los metales a presión.

Proceso de caja caliente. Los aglutinantes resinosos fueron introducidos en la industria de la fundición en 1929 por Hooker Chemical Corporation. Esta tecnología desde entonces ha permitido operaciones más simples y rápidas, y piezas más precisas. En el caso particular del método de caja caliente, se trata de un proceso húmedo a diferencia del moldeo en cáscara, en el que se utiliza una mezcla seca. Se emplea en la producción de corazones y su principal ventaja sobre el de cáscara reside en la mayor velocidad de producción. En éste se aplican resinas líquidas sintéticas, que, al reaccionar con un catalizador a la temperatura adecuada, produce una cáscara de resistencia suficiente para que resista el peso del corazón, permitiendo así su maniobra sin que se rompa. La reacción que se produce para lograr el endurecimiento es Resina líquida + catalizador + calor resina sólida + agua La resina puede ser de tipo fenólico o furánico con modificaciones de urea para lograr un curado rápido. Se pueden clasificar entonces como producto de reacció{n fenol-ureaformaldehído (aglutinantes fenólicos). Alcohol furfural-urea-formaldheído (resinas furánicas). En ambos casos, el aglutinante produce un porcentaje de carbono proporcional al fenol o alcohol furfural presente, el cual activa como agente ligante a los granos de arena,

manteniendo ese carácter hasta que exista oxígeno libre disponible, quemándose y desprendiendo CO y CO2. En general, también se pueden clasificar como AF/UF/FF, AF/UF, AF/FF, FF/UF (libre de alcohol furfural) en las que se va variando el nivel de nitrógeno libre, por esta razón la resina estará en función del producto a vaciar. Los catalizadores están constituidos principalmente por agua y sales inorgánicas, las que se descomponen por el calor y permiten al ácido ejercer su acción catalítica.Para asegurar buenos resultados se requiere emplear arena limpia y seca, ya que a temperatura ambiente se mezcla con la resina y el catalizador. También ha de tenerse cuidado con el tiempo de vida de la mezcla de moldeo. TABLA 2.2 Constituyentes de las resinas para proceso en caja caliente Constituyente

Composición química

Fenol

C6 H5 OH

Formaldehído

CH2 = O

Urea

O = C (NH)2

Parámetros importantes en el proceso de fundición Calentamiento del metal: En función del material que se va a fundir, de su calidad y del volumen por producir se pueden utilizar diversos tipos de unidades de fusión (hornos), para calentar el metal a la temperatura necesaria. La energía calorífica requerida es la suma de: 1) el calor para elevar la temperatura hasta el punto de fusión, 2) calor de fusión para convertir el metal sólido a líquido y 3) el calor necesario elevar al metal fundido a la temperatura de vaciado. Considerando el medio de calentamiento se tiene: Hornos eléctricos: de arco, arco indirecto, inducción y resistencia. Hornos de combustión: por el tipo de combustible, sólido (coque), líquido (diesel o petróleo), gas (natural o LP). Si se considera el grado de o de los productos de combustión con el metal a fundir se pueden considerar aquellos sistemas de fusión en que el combustible (coque) está en o con el mineral (alto horno) o con el metal como en el de cubilote. Por otra parte, en ocasiones los gases de combustión transfieren el calor directamente al metal a fundir, como en el de horno reverbero y el de hogar abierto. En otras unidades de fusión el calentamiento es indirecto, como en todos los hornos de crisol. El

horno de cubilote (cupola furnace) ha sido empleado desde hace varios siglos en la producción de hierro gris, las restricciones en cuanto al control de la composición han dado como consecuencia que éste se emplee en combinación con hornos de inducción, los que actúan como unidades de mantenimiento de temperatura y ajuste de composición. El horno de cubilote (figuras 2.24a y b) es una unidad de proceso semicontinuo diseñada para trabajar en campañas con duración de 6 h a varios días, en algunos casos. Éstos se cargan por la parte superior y su longitud vertical está limitada para garantizar el calentamiento y fusión del material, almacenándose éste en su parte baja denominada crisol. ¿Qué es el moldeo? Es la operación que prepara el molde, o cavidad de fundición, por lo que constituye el núcleo principal del proceso, en torno al cual se agrupan todas las restantes actividades. El objetivo de un molde es formar una cavidad donde se contenga el metal fundido hasta que se solidifique. Un molde puede estar hecho de arena o yeso, aunque para fundiciones especiales también se usa metal. En la fundición existe una lumbrera de entrada por la que se vierte el metal fundido hasta la cavidad del molde (lo que queda después de que se elimine el modelo.

Fabricación de machos Está relacionada con el moldeo, ya que el macho es una parte del molde. Muchos modelos divididos poseen aberturas o huecos, por lo cual es necesario contar con un macho para producirlos como parte del proceso de fundición. Esta técnica es eficaz, porque sino posteriormente tendrían que cortarse los huecos en la fundición final. Un macho se obtiene empaquetando una mezcla de arena y aglutinante en una caja de macho de la forma deseada. El macho se seca y se retira de la caja, y se calienta en un horno, donde adquiere la suficiente dureza para manejarlo. El macho se introduce después en la cavidad del molde de las impresiones del macho. Posteriormente, el macho puede romperse para dejar un agujero en la pieza fundida.

FIGURA 2.1.8: Fabricación de machos.

FIGURA2.1.9 Maquina que elabora los machos

Metales usados en fundición: La mayor parte de fundiciones están hechas de metales férreos, principalmente hierro gris, acero y hierro maleable. (3/4). Las demás fundiciones no férreas, de aleaciones de cobre, aluminio, magnesio, plomo y zinc abarcan ¼ del total.

FIGURA2.2.1: Metales empleados para fundición

2.2 FUNDICION EN MOLDES PERMANENTES Y DESECHABLES Tipos de molde La cavidad en donde se deposita el metal recibe el nombre de molde o matriz y está en función de su duración. Si sólo permitirá un vaciado y posteriormente se destruye se denomina como molde, mientras que el término matriz corresponde con aquel molde que permite más de una operación de vaciado. Si la duración de la matriz es de unas cuantas operaciones se considera como semipermanente, mientras que si su duración es mayor a las 1000 operaciones de vaciado se denomina como permanente. En el caso de colada en molde desechable el proceso de fundición se iniceia con la producción de un molde, para lo cual se requiere de un modelo de la forma y dimensiones de la pieza a

producir. Usualmente el molde contiene una o varias cavidades cuya forma geométrica determina la forma de la parte a fundir. La cavidad debe ser ligeramente sobredimensionada, esto permitirá compensar la contracción del metal durante la solidificación y enfriamiento; asimismo, se deberán considerar sobreespesores para el maquinado de aquellas superficies que así lo demanden. Los moldes se producen de varios materiales que incluyen arena, yeso y cerámica. Los procesos de fundición se clasifican frecuentemente de acuerdo con los diferentes tipos de moldes. El modelo es la pieza que se pretende reproducir, pero con algunas modificaciones derivadas de la naturaleza del proceso de fundición: 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 contracción estará asociado con el material a vaciar en el molde. Como ya ha sido mencionado, a esta dimensión se debe dar una sobre medida 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 desmolde (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, que generalmente es del orden de 0. 5º a 2º. En el caso de que el modelo se extraiga de la cavidad en forma líquida (fundición a la cera perdida) o gaseosa (lost foam casting o colada sin cavidad) no se requerirá de ángulos de salida. Para permitir que el metal llene la cavidad del molde será necesario contar con canales de alimentación (coladas) y elementos que garanticen que la solidificación termina en zonas externas a la pieza (mazarotas). Asimismo, el molde contendrá cavidades para la colocación de los machos o corazones (los cuales permiten generar cavidades complejas en la pieza fundida). Producción del modelo Los modelos deben de ser resistentes a la compresión, humedad o temperatura (esto de acuerdo con el proceso de moldeo seleccionado), en ocasiones pueden servir para la producción de una sola pieza (modelos desechables) como es el caso de las técnicas de colada sin cavidad (lost foam casting) o a la cera perdida (precisión casting); en los que son producidos de poliestireno expandido o una mezcla de parafina con polietileno, respectivamente. Lo más usual es que el modelo sirva para varias operaciones de moldeo; en este caso se puede emplear desde madera o plásticos, como el uretano hasta metales como el aluminio o el hierro fundido.

Figura 2.21 Placa para proceso Shell Usualmente se fabrican dos semimodelos correspondientes a sendas partes del molde que es necesario fabricar. Existen métodos de fundición en los que el molde es permanente (figura 2.22), dándosele la denominación de matriz, tal es el caso de los procesos de fundición a presión (pressure casting), colada por gravedad en matriz (die casting) y colada a baja presión (low pressure die casting). En el caso de que los moldes sean desechables (arena, cáscara cerámica o yeso), normalmente el llenado será por acción de la gravedad.

Figura 2.22 Matrices, colada por gravedad e inyección En general, los procesos de fundición con molde no permanente requieren en primera instancia de la generación del molde lo cual consiste de:  

Compactación de la arena alrededor del modelo. Operación que puede ser manual o mecánica (generalmente por medios automáticos mediante sistemas neumáticos). Si la pieza que se quiere fabricar es hueca, será necesario disponer machos o corazones que eviten que el metal fundido rellene dichas cavidades. Para la fabricación del corazón se emplean técnicas (cáscara, caja caliente, CO2) de aglomerado que garanticen una mayor resistencia (dadas las dimensiones de éstos), una vez formados y endurecidos se procederá a su colocación, para el posterior cerrado del molde.

Figura 2.23 Molde de arena múltiple de isión Una vez terminado el molde e instalados los machos (corazones) se produce, el colado del metal líquido, para que una vez que éste se ha solidificado y enfriado hasta una temperatura en que se pueda manipular sin mayor inconveniente, se proceda al desmolde, limpieza y corte de coladas y mazarotas. La etapa de enfriamiento y solidificación es crítica en 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. El desmolde implica la destrucción del molde y la extracción de la pieza. En el desmolde también debe retirarse la arena del macho. Toda esta arena es comúnmente reciclada (esto dependerá de la técnica de aglomerado utilizada) para la producción de nuevos moldes. El desbarbado consiste en la eliminación de los conductos de alimentación, mazarota y rebabas procedentes de la línea de partición y de las regiones de acoplamiento de los corazones. Durante el acabado y limpieza se eliminan los restos de arena adheridos. Posteriormente, la pieza puede ser maquinada o sufrir algún tipo de tratamiento térmico que garantice las propiedades requeridas. Métodos más comunes Moldeo en arena en verde. Consiste en la elaboración del molde (figura 2.24) con arena y arcillas, tal como la bentonita, las cuales se activan por la presencia de humedad. Es el método más empleado y económico, puede ser utilizado para casi cualquier metal o aleación sin importar mayormente las dimensiones de las piezas. No se emplea en el caso de piezas muy grandes o de geometrías complejas, ni cuando se requiera de buenos acabados superficiales o tolerancias reducidas.

Figura 2.24 Moldeo en arena verde

Procesos CO2, con resinas autofraguantes y de resinas con caja caliente. En estos casos se adiciona a la arena seca un aglomerante tal como el silicato de sodio Na2SiO3 o resinas de origen orgánico, todos los cuales se caracterizan, después de su fraguado o endurecimiento, por la obtención de moldes o machos con una elevada resistencia mecánica, lo que permite fundir piezas de mayor tamaño y mejor acabado superficial. Moldeo en arena seca. En este tipo de proceso antes de la colada, el molde se seca. De este modo se incrementa la rigidez del molde, lo que permite fundir piezas de mayor tamaño, sin inconvenientes debidos a la presencia de humedad durante el vaciado (en este caso se emplean arcillas como la bentonita sódica)

Figura 2.25 Molde de arena seca Moldeo en cáscara (Shell molding). En ocasiones se utilizan mezclas secas de arena con resinas fenólicas, que se polimerizan (se enduren) a temperaturas entre 200 y 300ºC incrementando sensiblemente su rigidez, lo cual permite la producción de moldes (cáscaras) que solamente conllevan el contorno de la pieza, y facilitan la producción de piezas pequeñas y medianas con una alta precisión y un excelente acabado. El empleo de yeso de ceramista (plaster mold casting) es usual en aplicaciones odontológicas o artísticas empleando para tal fin procesos a la cera perdida (lost wax casting) o microfusión. En este caso, el modelo se fabrica en cera o plástico. Una vez que se ha completado el molde, se calienta para endurecer el recubrimiento y derretir la cera o el plástico para extraerla del molde en el que se verterá posteriormente el metal fundido. Este método tiene dos ventajas principales, la ausencia de machos y de líneas de partición, con lo que se logran fieles reproducciones del modelo original sin defectos superficiales (líneas de junta y rebabas), todo esto aunado a una excelente precisión. Para estos métodos también se emplean cáscaras cerámicas denominándose en este caso como fundición de alta precisión (investment casting). Estos procesos se destinan sobre todo a la producción de piezas pequeñas y medianas en metales ferrosos o de alto punto de fusión con orientación industrial. En estos casos, el modelo se recubre de una serie de capas (formando una cáscara cerámica), que garanticen un buen acabado superficial y rigidez al conjunto.

Figura 2.26 Moldeo en cáscara (Shell molding)

Figura 2.27 Molde de yeso La colada en matriz o fundición en coquilla (figura 2.28), se caracteriza por el empleo de moldes metálicos (matrices) producidos en hierro gris o acero. Este tipo de proceso se emplea para lotes grandes de producción de piezas medianas cuya geometría permite su llenado por acción exclusiva de las fuerzas de gravedad (por ejemplo pistones automotrices).

Figura 2.28 Colada en Matriz

La fundición a presión o inyección de metales. (figura 2.29) se emplea para piezas medianas y pequeñas (desde unos gramos hasta unos 50 kg) en metales y aleaciones de bajo punto de fusión (generalmente menor a 650 °C; aleaciones de aluminio y de zinc), de geometrías complejas y espesores pequeños (del orden de unos cuantos mm), en lotes de producción muy grandes (mínimo del orden de unas 10,000 piezas). Se caracteriza por su reducido costo de operación, aunado a excelentes acabados y tolerancias cerradas.

Figura 2.29 Maquina de fundición a presión o inyección de metales La técnica de fundición prensada (squeeze casting) fue desarrollada ya en la segunda mitad del siglo XX (hacia 1960) e involucra la solidificación del metal bajo alta presión; con esto se pretende combinar la forja con la colada, afinar la microestructura y obtener mejores propiedades mecánicas.

Figura 2.30 a) Descripción de fundición prensada. b) Ejemplo de piezas producidas Fundición a baja presión (low pressure casting). En este caso se emplean moldes de grafito o también matrices metálicas. El proceso se caracteriza en que el llenado es en flujo laminar por la parte inferior del molde, la presión necesaria para que el metal ascienda y llene el molde se aplica a través de un gas inerte. El molde, colocado encima del recipiente con el metal líquido, cuenta con un sistema de enfriamiento que garantiza la transferencia de calor que permita la solidificación secuencial, iniciando en la parte superior y dirigida hacia abajo de tal forma que una vez totalmente solidificada la pieza, se elimina la presión descendiendo el metal líquido de nueva cuenta al crisol. Con esto se garantiza la eliminación de defectos producto de la solidificación, a la vez de eliminar los costos asociados a la presencia de coladas y mazarotas. La microestructura

obtenida garantiza excelentes propiedades mecánicas. Este proceso se puede emplear tanto para los blocks de motor como para las ruedas. La microestructura obtenida garantiza excelentes propiedades mecánicas. Este proceso se puede emplear tanto para los blocks de motor como para las ruedas.

Figura 2.31 Fundición a baja presión y ejemplo de aplicación Las operaciones de centrifugado y semicentrifugado (figura 2.32) se caracterizan por llevar a efecto el llenado del molde por la acción de las fuerzas generadas por la rotación de éste. Estos métodos permiten la obtención de piezas sanas (eliminación de defectos) y la disminución o, en su caso, la eliminación de conductos de llenado y mazarotas. Como ya ha sido mencionado, en el proceso de fundición se calienta primero el metal a una temperatura lo suficientemente alta para transformarlo completamente al estado líquido, después se vierte directamente en la cavidad del molde. En un molde abierto, el metal líquido se vacía simplemente hasta llenar la cavidad (producción de contrapesos). En un molde cerrado, una vía de paso llamada sistema de vaciado o colada permite el flujo del material fundido desde fuera del molde hasta la cavidad. Es por demás evidente que molde cerrado es la forma más importante de producción en operaciones de fundición. Tan pronto como el material fundido en el molde empieza a enfriarse, y conforme desciende la temperatura lo suficiente, empieza la solidificación que involucra un cambio de fase del metal. Se requiere tiempo para completar este cambio de fase, porque es necesario disipar una considerable cantidad de calor. Durante este proceso, el metal adopta la forma de la cavidad del molde y se establecen muchas de las propiedades y características de la fundición.

Figura 2.32 Centrifugado. a) Descripción esquemática para centrifugado en eje horizontal. b) Maquina para centrifugado vertical

2.2.1 FUNDICIÓN EN MOLDES DESECHABLES 2.2.1.1 Fundición en moldes de arena La fundición en arena es, con mucho, el proceso de moldeo más importante. Para describir las características básicas del molde se usará un molde de fundición en arena. Muchas de estas características y términos se aplican también a los modelos de otros procesos de fundición. El molde consiste en dos mitades: la tapa o semicaja o semimolde superior y la semicaja o semimolde inferior. Ambas están contenidas en la caja de moldeo, que también se divide en dos partes: una para cada parte del molde; las dos mitades del molde están separadas por el plano de separación (figura 2.33). En la fundición en molde de arena (y otros procesos de molde desechable) la cavidad del molde se forma mediante un modelo de madera, metal, plástico u otro material, que tiene la forma de la pieza que será fundida. La cavidad se forma al recubrir el modelo de ambas cajas con arena en partes iguales, de manera que al remover el modelo quede una cavidad que tenga la forma deseada de la pieza. El modelo se sobredimensiona para compensar la contracción del metal cuando éste se solidifica y enfría. La arena húmeda del molde contiene un aglomerante para mantener su forma.

Figura 2.33 Molde de fundición en arena. a) Molde abierto. b) Molde con macho o corazón. c) Sección transversal de molde listo para vaciado

La cavidad del molde proporciona las superficies externas de la fundición, pero además puede tener superficies internas, que se definen por medio de un corazón, el cual es una forma colocada en el interior de la cavidad del molde para formar la geometría interior de la pieza. En la fundición en arena, los corazones se hacen generalmente de arena, aunque pueden usarse otros materiales como metales y cerámicos. El sistema de vaciado en un molde de fundición es el canal o red de canales por donde fluye el metal fundido hacia la cavidad desde el exterior del molde. El sistema de vaciado consiste típicamente de un bebedero de colada (también llamado simplemente bebedero) a través del cual entra el metal a un canal de alimentación que conduce a la cavidad principal. En la parte superior del bebedero existe frecuentemente una copa de vaciado para minimizar las salpicaduras y la turbulencia del metal que fluye en el bebedero. En cualquier fundición cuya contracción sea significativa se requiere, además del sistema de vaciado, una mazarota conectada a la cavidad principal. La mazarota es una reserva en el molde que sirve como fuente de metal líquido para compensar la contracción de la fundición durante la solidificación. A fin de que la mazarota cumpla adecuadamente con su función, debe diseñarse de tal forma que solidifique después de la fundición principal. Modelos para fundición en arena El tamaño de los modelos debe contemplar los valores de contracción del metal fundido y los excesos de material para procesos de maquinados posteriores. La selección del material para el modelo dependerá de factores como: tamaño y forma de la fundición, precisión dimensional y la cantidad de ciclos que se quiera utilizar el modelo. La superficie del modelo puede ser recubierta por agentes separadores que permitan un fácil desmolde del modelo en la arena. 2.2.1.2 Fundición a la cera perdida El proceso de fundición "a la cera perdida" tiene sus orígenes en culturas milenarias que ya conocían sus ventajas y rendimiento debido al poco desperdicio de metal cuando se usa cera perdida. Este método ya era utilizado por los sumerios del valle del Tigris y el Éufrates, alrededor del año 3000 a.C.; posteriormente se extendió por el Oriente Medio y llegó a China alrededor del año 1500 a.C. Todas las grandes civilizaciones de la Antigüedad, Egipto, Grecia, Roma., se beneficiaron de sus excelencias y eficacia. El punto de partida es la pieza original realizada en cera. A partir de dicho modelo, se elabora un molde en cerámica en el que quedan impresos, con toda exactitud, los rasgos de la pieza. Los pasos a seguir son los siguientes: Un molde, con la forma de la pieza a ejecutar, se rellena con cera líquida, al endurecerse la cera se obtiene una reproducción en este material del modelo primitivo. Al modelo en cera se le agregan la red de canales de llenado, bebederos y respiraderos necesarios para logar realizar el llenado de metal fundido posteriormente, estas partes también se realizan en cera. Se adhieren varios modelos de cera en un “árbol”, para facilitar la fundición de varias piezas a la vez. Se procede a la inmersión de todo el conjunto en un baño cerámico que posteriormente formara el molde final. Esta operación debe repetirse hasta que el conjunto este totalmente cubierto y el espesor del material cerámico sean suficiente para soportar la presión generada

por el metal fundido. Posteriormente se quema la cera al introducir el molde refractario en un horno a una temperatura superior a la temperatura de fusión de la cera, asegurándose de eliminar por completo hasta el menor vestigio de esta. Cuando la cera está totalmente eliminada, se procede a vaciar en el molde metal fundido, este entra por los bebederos y se esparce por los canales de colada de tal forma que cubre la cavidad del molde donde se encontraba la cera perdida. Luego que el metal se enfría, se destruye el molde, quedando al descubierto la pieza y todo el entramado de arterias que ahora son de metal, las cuales serán suprimidas. Finalmente se procede a cincelar y repasar la superficie para eliminar las imperfecciones de la pieza final. 2.2.1.3 Proceso con poliestireno expandido El poliestireno expandido es un material plástico espumado, derivado del poliestireno y utilizado en el sector de los empaques, puesto que este material no se pudre. En los supermercados, lo encontramos fácilmente en forma de bandeja en las secciones de heladería, pescadería, carnicería, frutas y verduras. El proceso de fundición con poliestireno expandido utiliza un molde en arena que recubre el patrón en poliestireno. Luego de estar recubierto el modelo se procede a vaciar el metal dentro del molde en arena y de esta forma el poliestireno se vaporiza. Como es un proceso con molde de arena, usa mazarotas y bebederos. Este molde no necesita aglutinantes por el patrón usado, por lo que la arena podrá ser reciclada. Los pasos a seguir en el proceso de fundición con poliestireno expandido serán: (1) el modelo de poliestireno se cubre con un compuesto refractario; (2) el modelo de espuma se coloca en la caja del molde y la arena se compacta alrededor de éste y (3) se vacía el metal fundido en la parte del patrón que forma la copa de vaciado y el bebedero. Al entrar el metal en el molde la espuma de poliestireno se vaporiza y deja que el metal llene su lugar en la cavidad. 2.2.2 FUNDICION EN MOLDES PERMANENTES Si bien durante la práctica de fundición no se realizara ninguna práctica de fundición en molde permanente a continuación se hará mención sobre él para entender las principales características de estos procesos. Los moldes permanentes por lo generar se componen de dos mitades metálicas que al unirse generan la cavidad y todo el sistema de alimentación; estas dos mitades se fabrican maquinadas, lo cual garantiza muy buen acabado superficial y una alta precisión dimensional de los productos fundido. Al iniciar el proceso las dos mitades del molde se sujetan juntas y se precalientan para evitar el choque térmico entre el metal fundido y la cavidad del molde, esto también facilita el flujo del metal y la calidad de la fundición. El molde inicia su enfriamiento mediante canales de refrigeración para poder proceder a extraer la pieza solidificada. Los metales típicos a fundir en moldes permanentes son las aleaciones de aluminios, magnesios y cobre. Se pueden clasificar los procesos en molde permanente partiendo de la presión que se utiliza para llenar la cavidad con el metal fundido. 2.2.2.1 Fundición en molde por gravedad Este es el proceso más sencillo de fundición en molde permanente; en este el metal fundido se vierte dentro de la cavidad y solo se utiliza la fuerza de la gravedad para garantizar que toda la cavidad se llene del metal.

Figura 2.2.2.1 Fundición en molde permanente por gravedad

2.2.2.2 Fundición en molde permanente a baja presión En la fundición a baja presión el metal líquido fluye debido a una presión que se aplica desde abajo y lo obliga a llenar la cavidad del molde, una gran ventaja de este procedimiento es que el metal pasa directamente del crisol al molde sin estar expuesto al aire. Esto disminuye la porosidad producida por el gas y los defectos generados por la oxidación. La presión necesaria es de aproximadamente 15 psi y esta se debe mantener hasta que el metal se solidifica en el interior de la cavidad. 5.3 Fundición en molde permanente al vacío. Este proceso es muy similar al proceso de fundición a baja presión. Se diferencia en que ahora en la cavidad del molde se genera vacío y la diferencia de presión entre la cavidad y crisol con metal fundido que se encuentra a presión atmosférica, obliga al metal a llenar la cavidad. En comparación con el proceso de fundición a baja presión, este es más costoso debido a que generar vacío es más difícil que generar una baja presión. Sus beneficios son que en la fundición se reduce la porosidad y la oxidación debidas al aire y mejora de esta forma la resistencia mecánica del producto. 5.4 Fundición en molde permanente a alta presión. En este método también conocido como inyección en matriz o dado, el metal es forzado por un pistón a llenar el molde gracias a presiones de hasta 100.000 psi; esta presión se debe mantener hasta que la pieza se solidifica y se puede retirar de la cavidad. Los moldes suelen recibir el nombre de dados. Existen dos tipos de procesos de inyección. El primero llamado de cámara caliente en el cual el metal fundido es empujado por un pistón que lo conduce hasta el molde. El pistón o cámara de inyección está caliente manteniendo el metal fluido, gracias a que actúa dentro del crisol. En el segundo proceso de cámara fría la cámara de inyección no está caliente obligando a que las cantidades de metal a utilizar sean muy precisas para evitar solidificación dentro de la cámara. Mediante estos procesos se pueden llegar a obtener hasta 300 inyecciones por hora para metales como el zinc

2.3 MÉTODOS ESPECIALES DE FUNDICIÓN Para moldes metálicos: Fundición Hueca Consiste en vaciar el metal fundido en un molde que es volteado cuando empieza a solidificar; el metal solidificado son las paredes de la pieza, que son delgadas. Es para uso ornamental, juguetes o estatuillas. Fundición Prensada o Corthias Se vacía una cantidad específica de metal fundido en el molde, el cual tiene un extremo abierto, por este extremo se introduce un corazón produciendo una distribución uniforme del material por las paredes. Es considerada artesanal. Fundición Centrífuga Proceso de hacer girar el molde mientras solidifica el metal Se obtienen mejores detalles en la superficie de la pieza Piezas de forma simétrica se prestan más para producirlas de este modo Generalmente no requieren corazones Clasificación Centrifuga Real Semicentrífuga Centrifugado Para fundición centrífuga Fundición Centrífuga Real Se utiliza para producir tubos y objetos simétricos, existen moldes verticales y horizontales, la velocidad de giro debe ser mayor en los verticales, que en los horizontales. Fundición semicentrífuga Se aplica una velocidad de rotación menor, se llena completamente el molde; produce una estructura densa en la superficie pero el centro se mantiene sólido facilitando su maquinado. Centrifugado Se colocan varias cavidades de colados en torno a la porción del molde, el metal se suministra por alimentadores radiales desde el centro, las cavidades se van llenando por la presión ocasionada por la fuerza centrífuga. Fundición de precisión Se obtienen superficies lisas y con mucha exactitud Se elabora un modelo exacto y se hace un molde ya se en arena, cerámica, yeso o cáscara de plástico y el metal es vaciado Es un proceso costoso y es limitado a piezas pequeñas Clasificación A la cera perdida En molde de yeso Endurecimiento de moldes de CO2 Cáscara en cerámica Moldeo en cáscara Otros materiales

Fundición de precisión A la cera perdida: Se usa un modelo de cera que es fundido una vez que se vacía el metal, dejando una cavidad con todos los detalles del modelo original. Cáscara en cerámica: El modelo se hace con plástico de bajo punto de fusión o cera. Se sumerge en una lechada de cerámica y se espolvorea con material refractario, este proceso se denomina estucado. Se repite hasta que la cascara tiene un grosor entre 4.8 y 12.7 mm de espesor. Se funde el modelo y luego se somete al fuego, se vacia el metal y conforme se va enfriando la cáscara se va rompiendo. Fundición de precisión En molde de yeso: Los modelos se hacen en bronce por que es fácil de maquinar,se usan las cajas de moldeo y se colocan abajo, atomizándolas con un compuesto separador, se cubren de yeso con aditivos se vibra el molde para cubrir todas las pequeñas cavidades. Se horenan para retirar toda la humedad. Fundición de precisión Moldeo en cáscara: El molde se hace de una mezcla de sílice y resinas fenólicas, en una mitad de la caja se coloca esta mezcla, se utiliza un modelo de metal calentado a aprox. 230 C y se coloca en la otra mitad de la caja. Luego se invierte la caja y al o con la pieza forma una máscara, después este cascarón se coloca en un horno para curarlo. Fundición de precisión Endurecimiento de moldes de CO2: Los moldes se endurecen aplicando CO2 en el interior del molde, con una presión ejercida de alrededor de 1MPa; se da una reacción química que endurece el molde, no requieren ser horneados. Moldes de otros materiales: Hule, papel y madera son materiales que pueden ser usados para moldes con baja temperaturas de fusión. Los moldes de hule son muy útiles para joyas y articulos pequeños. Fundiciones múltiples Los orfebres prehispánicos lograron objetos articulados o multicolores fundiendo {a la cera perdida} en varias etapas, con aleaciones cuyos puntos de fusión eran cada vez más bajos. Mediante fundiciones sucesivas a la cera perdida se hicieron, por ejemplo, los alfileres bimetálicos, únicos en América, que proceden del Valle del Cauca. Un ave que balancea su cabeza y cola está formada por partes independientes hechas con distintas aleaciones. La cabeza y la cola fueron hechas en una aleación alta en oro, al igual que el eje sobre el cual se mueven; el cuerpo fue fundido luego en una tumbaga más cobriza, que funde a menor temperatura. La segunda fundición. por lo tanto, no alcanza temperaturas que dañen los objetos hechos primero. Las etapas de este proceso de manufactura ideado por los antiguos orfebres son las siguientes, ilustradas con la elaboración de un alfiler o palillo para cal cuyo remate representa un personaje de piel cobriza ataviado con adornos de oro. 1. Los adornos se martillaban o fundían en oro y se daba forma a un modelo en cera de abejas purificada

2. Los adornos se colocaban sobre el modelo de cera, en la posición que debían tener en la pieza final. 3. El modelo era recubierto con un molde de arcilla. 4. Calentando el molde salía la cera y dejaba la forma de la figura impresa en el molde de arcilla, con las piezas de oro en su posición. 5. Se vaciaba entonces la aleación de oro-cobre, que por tener una temperatura de fusión más baja que el oro no derretía los minúsculos adornos. 6. Para sacar el objeto una vez enfriado era necesario fracturar el molde para sacar la pieza y pulirla.

Fundición con núcleo Para crear objetos tridimensionales o huecos, los orfebres modelaban primero las figuras o recipientes en una mezcla de arcilla y carbón. Revestían este núcleo con la cera que habría de transformarse en metal y aplicaban la decoración. Cubrían luego con arcilla para formar el molde, pero antes de extraer la cera para verter el metal debían clavar astillas o palitos, llamados tabiques, para que al derretirse y salir la cera el núcleo interno y el molde externo conservaran su posición, separados por el espacio donde debía entrar el metal fundido. Los grandes poporos o recipientes para cal procedentes del período Quimbaya del valle medio del río Cauca fueron hechos con este método. Después de extraer el carbón del interior, los orificios dejados por los tabiques en las paredes del objeto se taparon con remaches del mismo metal que pueden verse en las gammagrafías, como pequeñas manchas oscuras. En la Cordillera Oriental los orfebres integraron los orificios de los tabiques al diseño de la pieza —figuras o adornos— y no fue necesario utilizar remaches. Cuando no se trataba de recipientes, este método representa una gran ventaja para los arqueólogos: el carbón vegetal de los núcleos puede analizarse mediante el método del radiocarbono para conocer las fechas aproximadas en las que fueron manufacturados los objetos. La fundición a la cera perdida es compleja en todas sus variantes. Durante el proceso de fundición fueron frecuentes los accidentes: falta de materia prima, temperaturas muy bajas o muy altas, entre otros. Limaduras, desechos y algunos objetos defectuosos se fundían para reutilizar el metal.

Matrices de piedra Los orfebres de la Cordillera Oriental tallaron sellos o matrices en piedras blandas para estampar con ellos delgadas láminas de cera que eran transformadas luego en metal por el proceso de la cera perdida. Los muiscas usaron "collares" que en realidad no se ponían alrededor del cuello y sobre el pecho sino dos a la vez, terciados sobre el pecho y la espalda: uno alrededor del cuello y del hombro izquierdo, pasando bajo el brazo; otro de la misma forma al lado derecho. Las cuentas de esos collares son laminillas rectangulares de forma básicamente rectangular y presentan

el mismo motivo repetido. No fueron hechas por laminado y luego repujado sobre un modelo de madera o piedra, como las hay en la región Calima: son fundidas a la cera perdida. De la observación de esas cuentas puede deducirse el procedimiento siguiente: 1. Se purificaba y laminaba la cera de abejas, hasta producir tiras semejantes a la cinta pegante de un grosor ligeramente menor a un milímetro. 2. Sobre una superficie de arcilla mezclada con carbón molido se estampaba una de las figuras talladas en el sello, cuya forma entonces quedaba hundida en la arcilla. Este será luego el frente de la cuenta. 3. Dejando secar probablemente la arcilla para que adquiriera consistencia, se colocaba sobre ella la lámina de cera y se estampaba de nuevo. Algunas matrices parecen incluso tener unas guías facilitar el case de las dos impresiones. 4. La cera, ya con sus dos caras estampadas, se recortaba con una cuchilla para dejar la forma rectangular y eliminar los excedentes. El corte no se pulía y es visible en las cuentas. 5. Se colocaban tiras de cera para ser los conductos por donde saldría la cera y entraría el metal, y se recubría con más arcilla hasta formar un molde cerrado con muchas cuentas adentro. 6. Como en el procedimiento normal de la cera perdida, el molde se calentaba para sacar la cera y vertir el metal. Luego se rompía para sacar las cuentas. El poporo Quimbaya El muy conocido poporo quimbaya que motivó la creación de la colección arqueológica del Banco de la República fue elaborado a la vez con núcleo y en dos fundiciones sucesivas. Una gammagrafía muestra los orificios remachados de los tabiques usados para soportar el núcleo, pero en ella se ve además una parte negra más densa en la base, que en la superficie del objeto muestra al análisis visual un cambio de color. El orfebre talló en arcilla y carbón la forma del interior y la cubrió con cera. Le agregó una decoración en la cintura, pero sobre todo una delicada base cónica hecha con hilos de cera. Fundió esta parte inferior inicialmente, como para garantizar que la base quedara muy bien, y luego el resto del recipiente. Finalmente sacó el carbón del interior, por la boca, y pulió y bruñó la superficie hasta hacerla brillar con el fulgor del sol.

CONCLUSIONES Ya para concluir con el tema de este trabajo, podemos decir que el proceso de fundición guarda en si métodos y tecnologías que han ido mejorando a lo largo del tiempo, y que hoy en día muchos de ellos persisten para la obtención de metales y aleaciones más resistentes a las utilidades y exigencias necesarias. Cada uno de las etapas en el proceso de fundición, está destinado a obtener un resultados con propiedades específicas que ayudaran al material a mejorar su calidad y rendimiento para sea el trabajo que se necesite realizar, cuidando muy de cerca sus dimensiones y acabados que deberán ser más precisos al usar los diferentes modelos de molde que existen en la industria de este tipo de actividad. Como se comentó anteriormente el proceso de fundición se aplica no solo a metales sino a otra diversidad de materiales no ferrosos, mas es importante resaltar la importancia que tiene para nosotros el conocer de estos procesos que tienen como finalidad mejorar las propiedades mecánicas de los materiales que se usan en la industria ayudándonos al momento de seleccionar los mismos.

REFERENCIAS http://www.slideshare.net/patriciaular/fundicin

http://html.rincondelvago.com/fundicion.html

http://es.wikipedia.org/wiki/Fundici%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Fundici%C3%B3n_%28metalurgia%29

http://www.monografias.com/trabajos7/fuco/fuco.shtml

http://www.escuelaing.edu.co/s/laboratorios/9627_fundicion.pdf

http://www.ptolomeo.unam.mx:8080/xmlui/bitstream/handle/132.248.52.100/2548/05-MPMCap2-Final.pdf?sequence=5

GLOSARIO DE LA U2 DE PROCESOS DE FABRICACIÓN I. __ Proceso de fundición. ___ Consiste en hacer los modelos, preparar y fundir el metal, vaciar el metal en el molde, limpiar la pieza fundida y recuperar la arena para volver a usarla. II. __ Clasificación de los moldes de acuerdo a materiales usados ___ De arena en verde, con capa seca, con arena seca, de arcilla, Furánicos, de CO2 , de metal, y especiales. III. __. Moldeo en moldes de arena en verde. ___ Es el método más común de moldeo; consiste en la formación del molde con arena húmeda. IV. __ Moldeo en moldes con capa seca. ___ Son utilizados 2 métodos: en uno, la arena alrededor del modelo (a una profundidad de 10 mm.) se mezcla con un compuesto, de tal manera que al secarse se obtiene una superficie dura en el molde. El resto del molde está hecho con arena en verde ordinaria. El otro método es hacer el molde entero en arena en verde y luego cubrir su superficie con un rociador que contenga linaza o almidón para que se endurezca la arena cuando se le aplique el calor. V. __. Moldeo en moldes con arena seca. ___Son hechos enteramente de arena común de moldeo mezclada con un aditivo de loinaza o de almidón. Los moldes deben de ser cocidos totalmente antes de usarse, siendo las cajas de metal. VI. __ Moldeo en moldes de arcilla. ___ Se usan para trabajos grandes. Primero se construye el molde con ladrillo o grandes partes de hierro, luego todas estas partes se emplastecen con una capa de mortero de arcilla; la forma del molde se empieza a obtener con una terraja o esqueleto del modelo. VII. __ Moldeo en moldes furánico.___ Este proceso es bueno para la fabricación de moldes usando modelos y corazones desechables. La arena seca de grano agudo se mezcla con ácido fosfórico el cual actúa como acelerador. El material de arena empieza a endurecerse al aire de 1 a 2 hrs., tiempo suficiente para permitir alojar los corazones y que puedan ser removidos en el molde. VIII. __ Moldeo en moldes de CO2___ En éste proceso la arena limpia se mezcla con silicato de sodio y ésta es apisonada alrededor del modelo. Cuando el gas es inyectado a presión en el molde, la arena mezclada se endurece, pudiéndose obtener por éste método piezas de fundición lisas y de forma intrincada. IX. __ Moldeo en moldes de metal.___ Se usan principalmente en fundición de matriz de bajo punto de fusión. Las piezas resultantes tienen superficie fina, eliminando así mucho trabajo de maquinado. X. __ Moldes especiales.___ Plástico, cemento, yeso, papel, madera y hule, todos estos son materiales utilizados en moldes para aplicaciones particulares.

XI. __ Clasificación de los procesos de moldes de fundición.___ Moldeo en banco, moldeo en piso, moldeo en fosa y moldeo en máquina. XII. __ Tolerancia en los modelos.___ Contracción, extracción, acabado, distorsión, golpeteo. XIII. __ Corazones.___ Se define como cualquier proyección de arena dentro de un molde. XIV. ___ Corazón de arena verde.__ Los de arena verde son aquellos formados por el mismo modelo y se hacen en la misma arena del molde. XV: __ Corazón de arena seca.___ Los de arena seca son los que se forman separadamente para insertarse después de que se ha retirado el modelo y antes de cerrar el molde. XVI. __ Permeabilidad.___ Capacidad de la arena para permitir que escapen los vapores. XVII. __ Refractabilidad.___ Capacidad de soportar altas temperaturas. XVIII. __ Facilidad de colapso.___Habilidad para disminuir el tamaño conforme se enfría el colado y se contrae. XIX. __ Resistencia en seco.___ Para que no se erosione y sea arrastrado o cambie de tamaño cuando esté rodeado del metal fundido. XX. __ Friabilidad.___ Facilidad para desmoronarse y eliminarse con facilidad del colado. XXI. __ Aglutinantes y mezclas para corazones.___ Existen un grupo de aglutinantes derivados del aceite de linaza. En otro grupo que son solubles en agua se encuentra la harina de trigo, la dextrina y el almidón gelatinizado entre otros.; también se usan varios tipos de plásticos termofraguantes incluyendo la urea y el fenol. Su éxito se basa en su resistencia de adhesión a la humedad, características combustibles y facilidad para producir superficies tersas. XXII. ___ Fundición centrífuga.__ Es el proceso de hacer girar el molde mientras solidifica el metal, utilizando así la fuerza centrífuga para acomodar el metal en el molde. XXIII. __ Fundición centrífuga real.___ Se usa para fabricar tubos, camisas y objetos simétricos. El metal se mantiene contra las paredes del molde mediante la fuerza centrífuga y no se hace necesario un corazón para formar la cavidad cilíndrica en el interior. XXIV. __ Partes de un molde:___ Compuertas, rebosadero, enfriador y respiradores entre otras. XXV. __ Compuertas ___ La función de un sistema de éstas en un molde, es suministrar el metal en estado líquido a la cavidad del molde. XXVI. __ Rebosaderos.___ Su función es almacenar y suministrar metal líquido para compensar la contracción de solidificación en las secciones pesadas, además que sirve como

depósito de reserva, mitiga el efecto de ariete hidráulico del metal que entra al molde y lo ventea. XXVII. __ Enfriadores.___ La función principal de éstos es causar que ciertas secciones del colado solidifiquen antes que otras, con frecuencia ayuda a disminuir con propiedad el suministro del metal de los rebosaderos. XVIII. __ Tipos de enfriadores.___ Internos y externos. XXIX. __ Enfriadores internos.___ Son pequeñas partes de metal colocadas dentro de la cavidad antes del vaciado, cuyo objetivo es que el metal fundido solidifique primero alrededor de estas partes. XXX. __ Enfriadores externos.___ Son insertos metálicos en las paredes de la cavidad del molde que remueven el calor del metal fundido más rápidamente que la arena circundante, a fin de promover la solidificación. Se usan a menudo en secciones de la fundición que son difíciles de alimentar con metal líquido. XXXI. __ Respiraderos.__ Son agujeros pequeños hechos perforando la arena antes de llegar al modelo en el molde con un alambre o con una cinta. La función es permitir escapar los gases de la cavidad del molde para evitar que queden atrapados en el metal o realicen contrapresión al flujo de entrada del metal. XXXII. ___ Vaciado y limpieza de piezas __ Después que la pieza de fundición ha solidificado y enfriado a una temperatura deseable para su manejo, ésta es sacudida del molde, vibrándola y ventilándola. El equipo más comúnmente usado es el rotatorio. Las piezas se limpian por la acción de caída de una sobre otra, cuando el molino esta rotando. XXXIII. __ Material del modelo ___ Con frecuencia se usa la madera: caoba, nogal, pino blanco o maple, siendo ésta última la que se usa más porque se trabaja con facilidad y por lo común esta libre de alabeos y grietas. XXXIV. __ Alto horno.__ Tiene un diámetro mayor a 8 m. y llegan a tener una altura de superior a los 60 m. Están revestidos de refractario de alta calidad; pueden producir entre 800 y 1600 toneladas de arrabio cada 24 hrs. XXXV. __ Horno básico de oxígeno ___ Es un horno muy parecido al Bessemer con la gran diferencia que a este horno en lugar de inyectar aire a presión se le inyecta oxígeno a presión, con lo que se eleva la temperatura mucho más y en un tiempo muy reducido. La temperatura de operación de este horno es de 1650°C y es considerado como el sistema más eficiente para la producción de acero de alta calidad.

XXXVI. __ Horno de arco eléctrico ___ Funcionan con tres electrodos de grafito los que pueden llegar a tener 760 mm de diámetro y longitud de hasta 12 m. La mayoría de estos hornos operan a 40 V y la corriente eléctrica es de 12000 A. XXXVII. __ Proceso de fundición a la cera perdida.___ El modelo de cera utilizado en el proceso, es seguidamente fundido en el molde al realizarse el vaciado, dejando una cavidad que tiene todos los detalles del modelo original. XXXVIII. __ Deformación plástica.___ Los dos tipos de trabajo mecánico en los cuales el material puede sufrir deformación plástica y cambiar de forma. XXXIX. __ Trabajo en frío del metal. ___ Este tipo de trabajo mejora la resistencia, maquinabilidad, exactitud dimensional y estado superficial del metal. Se le aplica a la pieza grandes presiones, lo que le provoca severos esfuerzos conocidos como esfuerzos residuales, indeseables, que para eliminarlos del metal , debe recalentarse este abajo del rango recristalino de temperatura La oxidación es menor y se lleva a cabo en el rolado, extruido, o estirado normalmente. XL. __ Trabajo en caliente del metal.___ El trabajo en el metal se realiza estando el material en estado plástico, es decir, se realiza a una temperatura por encima de la de recristalización o rango de endurecimiento por trabajo. Para el acero la recristalización se realiza entre 500° a 700°C. Las fuerzas requeridas para deformarlo son menores y las propiedades mecánicas se cambian moderadamente. XLI. __ Principales métodos de trabajo en caliente de los metales.___ Laminado, forjado, forja de herrero o con martillo, forja con martinete, forja horizontal, forja con prensa, forja de laminado y estampado entre otras. XLII. __ Primeras formas de laminado.___ Los lingotes se colocan en hornos de gas llamados fosos de recalentamiento donde se homogeniza su temperatura alrededor de 1200° C, en el tren de laminación primeramente se le da formas intermedias como: lupias, tochos, o planchas. XLIII. __ Lupia ___ Este acero laminado tiene una sección transversal de un tamaño mínimo de 150 x150 mm. XLIV. __ Tocho. ___ Esta forma laminada es más pequeña que una lupia y puede tener cualquier sección desde 40 mm hasta el tamaño de una lupia. XLV. __ Plancha. ___ Estas pueden laminarse ya sea de un lingote o de una lupia; tienen un área de sección transversal rectangular con un ancho mínimo de 250mm y un espesor mínimo de 40 mm. El ancho siempre es 3 ó más veces el espesor y puede ser Cuando mucho de 1500 mm.

XLVI. __ Operaciones de trabajo en frío ___ Estirado, compresión, doblado angular, Cizallado, embutido, extruido y granallado entre otros. XLVII. __ Forja abierta o de herrero. ___ Este proceso consiste en golpear el metal caliente, en estado pastoso para darle la forma deseada, ya sea con herramientas manuales, martillo de vapor, martinete o prensas hidráulicas. XLVIII. __ Estampado __ Este proceso se produce por presión o impacto, lo cual obliga al metal caliente y flexible a llenar la forma de los dados. Para asegurar el flujo propio del metal durante los golpes intermitentes, las operaciones se dividen en pasos los cuales van cambiando la forma gradualmente en cada uno de ellos. XLIX. __ Metalurgia de polvos. ___ Es el arte de elaborar productos industriales a partir de polvos metálicos bajo presión. El calor, que puede o no utilizarse en este proceso, debe mantenerse a una temperatura abajo del punto de fusión del polvo. L. __ Sinterizado. ___ Resulta de la unión conjunta de las partículas finas, mejorando así la resistencia y otras propiedades del producto terminado, es básicamente la aplicación del calor durante el proceso o subsecuentemente en la metalurgia de polvos.