Fundición y colado de materiales (página 2)

Permanente. En este caso el molde se prepara sin
ayuda de modelo alguno labrando directamente en negativo la pieza
en uno o varios bloques de metal (generalmente hierro fundido o
acero ) que viene
a constituirla coquilla que dura numerosas fundiciones algunas
veces los moldes permanentes se hacen de yeso , de modo que
sirvan para varias coladas con solo leves reparaciones cuando la
pieza ha de tener huecos interiores el noyero con la caja de
machos u otros utensilio , hace los machos o noyos convenientes
.Los moldes perdidos son aptos para la colada de toda clase de
metales y para piezas de cualquier dimensión ; en cambio , los
moldes permanentes en coquilla se adaptan especialmente para
fundir pequeñas piezas sencillas y en gran numero de un
modo particular para metales de bajo grado de fusión
(aleaciones de cobre de
aluminio , de
cinc , de plomo o similares ).Los moldes de coquilla confieren en
algunas aleaciones (por ejemplo al hierro
fundido).Características mecánicas especiales ( un
grado de dureza muy elevado) por que modifican profundamente su
estructura ;
por ello se emplean para la colada de piezas que han de estar
sometidas a un fuerte desgaste , como los cilindros de maquinas
laminadoras , ruedas para ferrocarriles , bancadas para maquinas
y herramienta , etc. Si las pieza de hierro fundido obtenido de
los moldes de coquilla han de ser trabajadas posteriormente en
máquinas de herramienta deben ser sometidas a un oportuno
tratamiento térmico ( por ejemplo , los tubos
centrifugados)

Preparación de
las arenas.
Para los moldes perdidos es necesario
preparar la arena , añadiéndoles las materias
adecuadas para que adquieran las propiedades convenientes para el
buen éxito
de la colada .

Estas propiedades son : permeabilidad , cohesión
, refractariedad , dureza , etc.

Preparación de la coquilla.
Para los moldes permanentes , hay que construir la coquilla
mediante operaciones mecánicas de torneado , fresado ,
etc. , y prepararla para la colada recociéndola y
recubriéndola con una capa de barniz protector

Retoque del molde
.
Hecho el molde es necesario levantar la caja extraer
el molde , perfilar y acentar las partes arrancadas , colocar los
eventuales machos destinados a formar los huecos en el interior
de las piezas , y volverlo a cerrar , incluso en los moldes de
coquilla hay que colocar los machos (metálicos o de arena
antes de cerrarlos de nuevo) .Esta operación recibe el
nombre de retoque de molde o recomposición de la
forma.

Preparación
del metal fundido
El metal se alentara a temperatura de
fusión , es decir se reducirá del estado
sólido al líquido .Esta operación puede
realizarse en un horno de combustible o en un horno
eléctrico , cada tipo de horno posee sus
características , sus ventajas , sus inconvenientes , sus
exigencias y sus aplicaciones particulares .

Colada
Cuando
el molde esta repasado y cerrada sólidamente de modo que
resista la presión
metalostática se puede introducir en el
mismo el metal fundido a través de uno o mas aberturas de
colada (bebedero) previamente dispuestos en el molde.

Solidificación y enfriamiento.

Después de la colada , se debe esperar que la
pieza se solidifique y se enfríe en el molde .Las piezas
pequeñas de molde especial las que se vacían en
moldes de coquilla , se solidifican y enfrían en pocos
instantes .

Las mayores , coladas en moldes de arena requieren
algunas horas mas o menos , según sus dimensiones en
cuanto a las piezas macizas de gran tamaño no son
accesibles a las operaciones posteriores mas que al cabo de
algunos días.

Desmoldeo

Cuando la pieza se ha solidificado y enfriado hasta el
punto de poder ser
manipulada sin peligro , se procede al desmoldeo , bien se trate
de coquillas o de cajas . Para realizar esta operación ,
después de levantar la caja se rompe el molde de arena con
martillos o barras adecuadas . Los moldes permanentes de yeso y
las coquillas metálicas solo han de abrirse ya que ,
después de sacada la pieza , deben ser utilizados
nuevamente.

Acabado
.
La pieza extraída del molde está
áspera , tiene incrustaciones de arena y las rebabas que
corresponden a las juntas de la caja o de la coquilla y lleva
unidos todavía bebederos , cargadores y mazarotas. Es
necesario pulir la pieza , desprender los bebederos y los
cargadores , desbarbarla , limpiarla con el chorro de arena etc.
, al objeto de mejorar su aspecto y hacerla apta para los
procesos
sucesivos.

Tratamientos térmicos , recubrimientos y
similares

Algunas veces las piezas han de ser sometidas a
tratamientos térmicos (al recocido , el acero y el hierro
fundido colado en la coquilla ; al reposo o maduración
artificial., y a los tratamiento térmicos , las aleaciones
de aluminio) o ser recubiertas por materiales protectores
especiales (alquitranando los tubos para conducciones de agua y de
gas ,
esmaltado de las piezas para la industria química o para
uso domestico , galvanizado , estañado, etc.)

Mecanización
.
Las piezas destinadas a la fabricación de
alguna máquina pasan finalmente al taller para su
mecanización por medio de maquinas herramineta.

Esta mecanización tiene por objeto dimensionar
exactamente la pieza para que las varias partes ajusten
cinemáticamente y asegurar con ello el perfecto
funcionamiento de la máquina.

Arenas de fundición
Los moldes perdidos de fundición destinados a recibir la
colada deben poseer las siguientes cualidades :

• Ser plásticos
• Tener cohesión y resistencia ,
  al objeto de poder reproducir y conservar la la
  reproducción del modelo .
• Resistir la acción de las temperaturas
  elevadas , es decir , ser refractarios
• Permitir la evacuación rápida del
  aire
  contenido en el molde y de los gases que se
  producen en el acto de la colada por la acción del
  calor sobre
  el mismo molde , es decir deben tener
  permeabilidad.
• Disgregarse fácilmente para permitir la
  extracción y el pulimento de la pieza , es decir deben
  ser disgregables .

Los materiales dotados de estas cualidades que se
encuentran en la naturaleza son
las arenas de fundición , constituidas por granos de
cuarzo (bióxido de silicio , muy refractario) y por
arcilla (silicato hidratado de aluminio ) que es el elementode
unión y confiere plasticidad y disgregabilidad al molde ;
la estructura granular propia de la arena asegura la
permeabilidad .
Una primera clasificación de las arenas naturales puede
basarse en su contenido de arcilla ; se distinguen cuatro clases
:

• Arenas arcillosas o tierras grasas , cuyo contenido
  de arcilla es superior al 18%
• Arenas arcillosas o tierras semigrasas , cuyo
  contenido de arcilla va del 8 al 18%
• Arenas arcillosas o tierras magras , cuyo contenido
  de arcilla va del 5 al 8%
• Arenas silíceas , cuyo contenido de arcilla es
  inferior al 5%

Una segunda clasificación puede hacerse
atendiendo a la forma del grano.

• Arena de grano esferoidal .
• Arena de grano angulado
• Arena de grano compuesto

Finalmente en relación con las dimensiones del
grano, pueden distinguirse :

• Arena de grano grueso
• Arena de grano medio
• Arena de grano fino.

Las arenas de fundición tienen un origen
común .La roca madre de la cuál se derivan es el
granito , compuesto de feldespato , cuarzo y mica. El feldespato
(silicato doble de aluminio y potasio o sodio) actúa de
sustancia aglomerante de la mica y el cuarzo : bajo la
acción tenaz y constante de los agentes
atmosféricos se disocian los dos silicatos que componen al
feldespato . El silicato de aluminio , al hidratarse se convierte
en arcilla , mientras que los silicatos de potasio o de sodio
(como tales , o transformados en carbonatos por la acción
del anhídrido carbónico del aire ) son arrastrados
por las aguas meteóricas . De este modo se han constituido
los vastos depósitos de arenas naturales , las cuales ,
por otra parte presentan características diferentes
según que el proceso de
disgregación esté mas o menos avanzado (en este
último caso existen residuos de feldespato , que es
fusible y disminuye la refractariedad de la arena ) y que la
disociación se haya realizado en el mismo lugar donde se
encuentra la arena (arenas arcillosas naturales con porcentajes
variables de
arcilla ) o con acciones de
transporte que
forman depósitos distintos de arena silícea y de
arcilla.

No siempre puede usarse la arena en la fundición
tal como llega de los depósitos , sino que debe someterse
a algunos procesos de modificación , que se efectuaran
después de una serie de pruebas
adecuadas para el estudio de sus características técnicas.
.

El conjuto de estas pruebas , lo mismo las destinadas a
comprobar las características del material que llega de
los depósitos , como los de la mezcla que servirá
para el moldeo , constituye lo que se llama comprobación
de la arena.

Los casos de modificación de las arenas se
presentan cuando se procede a la mezcla de arenas de tipo diverso
(sea para variar la distribución del grano , sea para rebajar o
reforzar la arena ) o bien a la aglomeración del
aglutinante.
En el primer caso se trabajan arenas naturales y en el segundo
arenas sintéticas o aglomeradas que se obtienen partiendo
de arenas silíceas lo mas puras posibles a las cuales se
añaden en diversos porcentajes , sustancias aglutinantes
.

El uso de las arenas sintéticas se ha
incrementado notablemente en el último decenio y su
empleo
creciente se justifica con las innegables ventajas que presentan
con respecto a las arenas naturales . En primer lugar , posee
unas características mas uniformes y , por otra parte , la
arena base esta exenta de polvo impalpable , ya que el
aglutinante se añade en cantidades previamente comprobadas
a fin de reducir al máximo el límite de humidad y
obtener no solo una refractariedad más elevada , sino
también una mayor permeabilidad .

En cambio , el intervalo de humedad que permite la
elaboración es mucho mas restringido en las arenas
sintéticas que las naturales , se secan más
rapidamente y ofrecen mas dificultades para el acabado y la
separación de los moldes .

Hornos para fundir
los metales

La fusión consiste en hacer pasar los metales y
sus aleaciones del estado sólido al estado líquido
, generando determinada cantidad de calor , bien definida y
característica para cada metal o aleación
.

Como se comprende fácilmente , después de
que ha alcanzado la temperatura o punto de fusión es
necesario aplicar mas calor para poder transformar el metal o la
aleación de sólido a líquido .

Durante este periodo la temperatura no aumenta y la
cantidad de calor generada destinada solamente a disgregar
el estado
sólido , se llama calor latente de fusión .
Sí cuando toda la masa es líquida , se
continúa generando calor , la temperatura vuelve a
aumentar y el metal se recalienta

 La siguiente tabla indica los puntos de
fusión , calores específicos medios y
calores latentes de fusión de algunos de los metales y
aleaciones más corrientes empleados en
fundición.
Consideremos tambien el hecho de que hay diversos tipos hornos
para fundir los materiales , algunos de ellos podrian
ser:

• Hornos oscilantes y giratorios
• Hornos electricos
• Hornos electricos de arco
• Hornos de arco directo monofásico
• Hornos de arco trifasicos
• Hornos de arco indirecto
  monofásico
• Hornos electricos de resistencia
• Hornos de resistencia no metalica
• Hornos de resistencia metalica
• Hornos electricos de inducción
• Hornos de inducción de baja
  frecuencia
• Hornos de inducción de alta
  frecuencia.

Esther Hernandez