Fundamentos de Fundicion

5/18/2018 Fundamentos de Fundicion

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FUNDICION


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FUND MENTOS DE L

FUNDICION DE MET LES

- La fundicin es el mtodo mas antiguo para darforma a los metales. Fundamentalmente consiste enfundir y colar metal liquido en un molde de la formay tamao deseado para que all solidifique.

Generalmente este molde se hace en arena,consolidado por un apisonado manual o mecnicoalrededor de un modelo, el cual se extrae antes derecibir el metal fundido.

- Se pueden fundir todas las variedades de metalesferrosos y no ferrosos, polmeros y cermicos

La fundicin incluye: la fundicin de lingotesy la fundicin de formas


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1. El flujo del metal fundido en lacavidad del molde

2. La solidificacin y enfriamiento del

metal en el molde

3. La influencia del tipo de material del

molde

Los factores que

se involucran

FUND MENTOS DE L



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1. La fundicin se puede usar para crear

partes La fundicin se puede usar para

crear partes de 1.

La fundicin se puede usar para crear partes de

compleja geometra, incluyendo formas externas e

internas

Algunos procesos de fundicin pueden producir

partes de forma neta que no requieren

operaciones subsecuentes para llenar losrequisitos de la geometra y dimensiones de la

parte

Se puede usar la fundicin para producir partes de

unos cuantos gramos hasta formas que pesan ms

de 100 Tn (coronas dentales, joyera, estatuas,

bloques y cabezas para motores automotrices,

bases para mquinas, ruedas para ferrocarril,

tubos, carcasas para bombas) El proceso de fundicin puede realizarse en

cualquier metal, que al calentarse pasa al estado

lquido

Algunos mtodos de fundicin son altamente

adaptables a la produccin en masa

o formas externas e

internas. de compleja geometra, incluyendoformas externas e

Ventajas de la

fundicin de

forma

FUND MENTOS DE L



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crear partes de 1.

Se pueden obtener piezas con propiedadesmecnicas no homogneas

Piezas con porosidad

Baja precisin dimensional

Acabado deficiente de la superficie

Los riesgos que los trabajadores corren durante el

procesamiento

Problemas ambientales

externas e

internas. de compleja geometra, incluyendo

formas externas eInternas.

Limitaciones en

algunos procesos

de fundicin

TECNOLOGI DE L

FUNDICION


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crear partes de 1.

Resistencia a la compresin hasta 100 kg/mm2

Muy buena resistencia al desgaste

Capacidad para absorber vibraciones mayores al

acero

Cualidades auto lubricantes

Resistencia mayor a la oxidacin que la del acero

al carbono

externas einternas. de compleja geometra, incluyendo


Fundiciones

aptas para

TECNOLOGI DE L

FUNDICION


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crear partes de 1.

El nmero de fundiciones que se van a

producir

El mtodo de moldeo, es decir, manual o

mecnico

El mtodo de fundicin que se utilizar

La precisin dimensional del componente

El diseo y forma del componenteinternas. de compleja geometra, incluyendo


Factores que

afectan la

seleccin de

modelos

TECNOLOGI DE L

FUNDICION


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Tolerancia por contraccin Tolerancia por maquinado o acabado

Tolerancia por extraccin o cono

Tolerancia por combado o distorsin

Tolerancia por sacudimiento o golpeo

Tolerancia por movimiento de la pared del

molde

Tolerancias de

los modelos

TECNOLOGI DE L

FUNDICION


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ESQUEMA DEL PROCESO DEFUNDICION

PROYECTO

MOLDEO FUSION

PREPARACION DELMOLDEMODELODISEO

COLADA SOLIDIFICACION DESMOLDEO

ELIMINACION DEBEBEDEROS YMAZAROTAS

TRATAMIENTOSTERMICOS

MECANIZADOLIMPIEZA

corazn; arena, yeso, cermica y metal

Sistema de vaciado (bebedero, canal de

comunicacin y mazarota)Tolerancias por contraccin


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MOLDE


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CALENTAMIENTO

Y VACIADO


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CALENTAMIENTO YVACIADO

Calentamiento del metal a una T

> a su punto de fusin

Vaciado del metal en lacavidad del molde para que

solidifique

1. Calor para elevar la T hasta supunto de fusin

2. Calor de fusin para convertir

el metal slido a lquido3. Calor para elevar al metal

fundido a la temperatura devaciado

El metal debe fluirantes de solidificarse atravs de todas lasregiones del molde

Factores afectan laoperacin de vaciado:Temperatura, velocidady la turbulencia


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VACIADO


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CALENTAMIENTO DELMETAL

H = rV{CS (Tm -To ) + H f +Ct (Tp -Tm )}

H = Calor requerido para elevar la temperatura del metal a la temperatura de

fusin, (J)

r = Densidad, (Kg/m3)

Cs = Calor especfico del material slido, (J/Kg C)

Tm = Temperatura de fusin del metal, (C)

T0 = Temperatura inicial, generalmente la ambiente, (C);

H f =Calor de fusin, (J/Kg)

Ct = Calor especfico en peso del metal lquido, (J/KgC)

Tp = Temperatura de vaciado, (C)

V = Volumen del metal que se calienta, (m3).


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ANALISIS INGENIERIL DELVACIADO

h1+P1/ r g1 +V12 /2 g + F 1= h2+P2/ r g2+V2

2 /2 g + F 1-2

h = Altura, (m)

P = Presin en el lquido, (N/m2)

r = Densidad, (Kg/m3)

v = Velocidad de flujo en (m/seg)

g = Constante de la aceleracin gravitacional, (9.81 m/seg2);

F = Prdidas de carga debidas a la friccin, (metros).


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FACTORES QUE AFECTANLA FLUIDEZ

Temperatura de vaciado

La composicin del metal

La viscosidad del metal lquido

El calor transferido de los alrededores

A mayor temperatura mayor fluidez, perogenera formacin de xido, porosidadgaseosa y la penetracin del metal lquido

entre los granos de arena que componen elmolde, originando rugosidad y superficieabrasiva


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FLUIDEZ DE LA

FUNDICION

CARACTERISTICAS DEL

METAL FUNDIDO

Tensin

superficial

Viscosidad

Patrn de

solidificacin

de la aleacin

Inclusiones


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FLUIDEZ DE LA

FUNDICION

PARAMETROS DE LA

FUNDICION

Material del

molde y sus

caractersticas

superficiales

Diseo del

molde

Grado de

sobrecalenta-

miento

Viscosidad de

vaciado

Transferencia

de calor

Afectan la fluidez y el flujo de fluido y

las caractersticas trmicas del sistema


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FLUIDEZ DE LA

FUNDICION

DEFECTOS

G: Inclusiones

A: Proyecciones

metlicas

E: Fundicin

incompleta

D: Superficie

defectuosa

C:

Discontinuida

des

-Los materiales

-El diseo de la pieza

-Las tcnicas de

procesamiento

F:

Dimensiones o

formas

incorrectas

B: Cavidades


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GRIETAS O DESGARRAMIENTOSEN CALIENTE

Figura. Estos defectos obedecen a que la fundicin no se puede contraer con libertad durante el

enfriamiento, debido a restricciones en diversas partes de los moldes y los machos. Usar

amortiguadores exotrmicos para controlar el enfriamiento en secciones crticas y evitar los

agrietamientos en caliente


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DEFECTOS COMUNES

Figura. Estos defectos se pueden minimizar o eliminar mediante el diseo apropiado, la preparacin de los

moldes y el control de los procedimientos de vaciado. ( sopladura cicatriz ampolla - costra arrastre

fundicin incompleta

punto en fro)


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TIPOS DE ENFRIADORES

Figura. Tipos de enfriadores: a) Internos y b) externos. Utilizados para eliminar la porosidad

originada por la contraccin. Los enfriadores se colocan en regiones en las que existe un gran

volumen de metal.


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FLUIDEZ


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Fig. 1LquidoLquido Lmites de grano

Ncleo

Cristales que

formarn granos Granos

SOLIDIFICACION


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SOLIDIFICACION


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ESTRUCTURA DE

METALES FUNDIDOS


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SOLIDIFICACION

Y ENFRIAMIENTO

SOLIDIFICACION Y

ENFRIAMIENTO

La contraccin

Temperatura de

enfriamiento

del metal

El diseo de las

mazarotas

La

solidificacin

direccional


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SOLIDIFICACION DEMETALES

Figura. a) Temperatura como funcin del tiempo de solidificacin de los metales puros,

solidificacin a T cte. b) Densidad como funcin del tiempo


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ESTRUCTURAS DE METALESFUNDIDOS SOLIDIFICADOS

Figura a) Metales puros b) Aleaciones de solucin

slida y c) Estructura obtenida utilizando agentes

nucleantes

Figura Desarrollo de una textura

preferida en una pared fra del molde.

Los granos orientados

favorablemente crecen alejndose de

la superficie del molde


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SOLIDIFICACION DEALEACIONES

Figura Distribucin de la temperatura en el metal que se solidifica. Formacin de dentritas

en la zona pastosa.

SOLIDIFICACION DE HIERRO


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SOLIDIFICACION DE HIERROFUNDIDO Y ACERO AL

CARBONO

Figura a) Patrones de solidificacin para el hierro fundido en una fundicin cuadrada de

180mm. A los 11 minutos de enfriamiento, las dentritas se alcanzan una a otra, pero la

fundicin todava es pastosa en el interior. Requiere de 2 horas para que la fundicin se

solidifique totalmente b) Solidificacin de aceros al carbono en molde de arena y en molde de

enfriamiento rpido (metlico). Al aumentar el contenido de carbono incide en los patrones de

solidificacin


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TIPOS BASICOS DEESTRUCTURAS FUNDIDAS

Figura Dendrtica columnar b) Dendrtica equiaxial c) Equiaxial no dendrtica


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FLUJO DE FLUIDO Y TIEMPODE SOLIDIFICACION

Sprue design

A1

A2

h2

h1

Mass continuity Q A1v1 A2v2

Bernoullis theorem

hp

g

v2

2gconstant

Reynolds number

RevD

Chvorinovs Rule

Solidification time = CVolume

Surface Area

n


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Figura Distribucin de latemperatura en la interfaz

de la pared del molde y el

metal lquido durante la

solidificacin de los

metales en fundicin


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CAPA SUPERFICIALSOLIDIFICADA

O O O O


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CONTRACCION O DILATACIONVOLUMETRICA POR

SOLIDIFICACION

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