FUNDICIÓN
La conformación de piezas por fundición de metales consiste en obtener una pieza introduciendo metal en estado líquido en un recipiente con la forma adecuada, llamado molde.
El recipiente puede ser de arena y en este caso el proceso de obtención del molde se llama moldeo en arena; o el recipiente puede ser metálico y en este caso se llama coquilla.
Este procedimiento de conformación de piezas por fundición de metales se aplica para obtener, principalmente, piezas de gran tamaño y formas complicadas, como por ejemplo:
Bancadas para máquinas herramientas. Culatas para motores de explosión. Hélices para buques. Campanas, etc.
Teóricamente cualquier material puede emplearse para la conformación de piezas fundidas, pero se procura emplear los que tienen las mejores condiciones de fusibilidad y colabilidad, siempre que garanticen las carácterísticas de resistencia y servicio.
Entre los metales más empleados en la fundición tenemos:
Aleaciones de hierro, para bancadas y órganos másicos de m-h,…
Acero, para palancas, ruedas,…
Aleaciones de cobre y cinc (latones), para grifería, valvulería,…
Aleaciones de cobre y estaño (bronces), para hélices, cojinetes,…
Aleaciones de aluminio, para culatas de motores, pistones,…
El aspecto superficial de las piezas conformadas por fundición de metales es, generalmente, basto.
La calidad dimensional y superficial que genera este procedimiento se puede decir que es escasa, motivo por el que una pieza fundida necesita normalmente un posterior mecanizado en sus partes funcionales para tener unos valores aceptables de precisión y buen funcionamiento.
Existen diversas posibilidades para una posible clasificación de los sistemas de
fundición que dependen del criterio empleado.
Considerando la naturaleza del molde se puede establecer la siguiente división:
MOLDEADO EN ARENA = Manual,Mecánico
MOLDEADOS ESPECIALES = Moldeado en cáscara, Moldeado a la cera perdida
MOLDEADO EN MOLDES METÁLICOS =Por gravedad, Moldeado centrífugo,Por presión
MOLDEADO EN ARENA
La construcción del molde requiere la preparación previa de una reproducción casi idéntica a la pieza que se desea fabricar llamada modelo.
Cuando la pieza no es maciza hay que colocar en el interior del molde un macho o noyó con la forma del hueco a reproducir.
La diferencia entre el moldeado manual y el mecánico reside simplemente en que la compactación de la arena de moldeo se realice por medios puramente manuales o con la ayuda de maquinaria.
MOLDEADO EN CÁSCARA
En esencia, el procedimiento consiste en la obtención de un molde o coquilla de arena y resina a partir del modelo de la pieza donde se efectuará la colada.
Para la formación del molde o coquilla se aprovecha la propiedad que tienen ciertas resinas fenólicas de endurecerse bajo la acción del calor. Estas resinas actúan como aglomerantes de la arena de sílice.
El modelo de la pieza se construye ordinariamente en dos mitades y se fija cada una de ellas a una placa metálica, con los canales de colada, mazarotas y marcas de macho, si hacen falta.
La placa modelo se calienta a unos 200º y se le aplica una capa antiadherente a base de parafina o silicona. A continuación entra en contacto con la mezcla de moldeado (arena), formando en pocos segundos un caparazón sólido o cáscara de 5 a 7 mm de espesor.
La placa, con la cáscara adherida, es sometida finalmente a un calentamiento a 350º en un horno apropiado durante unos 3 a 5 minutos. Terminada esta cocción, se separa la cáscara del modelo y se unen los semimoldes obtenidos con cola, tornillos u otros medios.
El molde así formado se introduce en una caja de moldear, rellenando el espacio circundante con tierra vieja y se procede a colar el metal.
Las ventajas principales que se obtienen con
este procedimiento son la precisión geométrica y dimensional.
MOLDEADO A LA CERA PERDIDA (MICROFUSIÓN)
Es uno de los procedimientos más antiguos de fundición y que, debidamente perfeccionado, sirve para obtener gran variedad de piezas de elevada precisión, pequeño tamaño y forma muy complicada, imposibles de obtener por otros sistemas de moldear.
El proceso a seguir es, a grandes rasgos, el siguiente:
- Se construye un modelo de la pieza en latón o bronce con el máximo esmero y contando con las contracciones y dilataciones que se han de producir.
- Empleando el modelo construido se funde un molde con aleación de bajo punto de fusión o de acero.
- En una prensa de inyección especial se obtienen modelos de cera o poliestireno con ayuda del molde metálico preparado anteriormente.
- Los modelos son montados en conjuntos de colada llamados racimos, a menos que, por su tamaño, justifique un tratamiento individualizado.
- Los racimos de modelos se introducen en un baño cerámico, seguido de un arenado cuidadoso.
- Se introducen los racimos, ya revestidos, en unas cajas de acero que se rellenan de arena.
- En una estufa a 100º se funde la cera o se consume el poliestireno (modelos perdidos) y seguidamente se cuecen los moldes en unos hornos a 1000º, con lo que la cáscara cerámica adquiere la solidez y resistencia necesarias.
- Se cuela el metal en el molde bajo ligera presión.
- Una vez solidificado, se rompen los moldes y las piezas pasan a las secciones de limpieza y desbarbado.
MOLDEADO A COQUILLA
Los moldes metálicos sustituyen con ventaja a los de arena en el moldeado por gravedad cuando hay que fabricar grandes series de piezas.
El moldeado a coquilla consiste en sustituir los moldes de arena en la fundición ordinaria por gravedad, por moldes metálicos.
Las coquillas se componen de dos partes principales:
- El cuerpo del molde (4) que da forma exterior a la pieza y en todos los casos es siempre metálico.
- Los machos o núcleos (5) que determinan las cavidades o entrantes de las piezas y que pueden ser metálicos o de arena.
Este procedimiento permite fundir piezas (12)
de forma complicada con aristas pronunciadas y espesores mínimos.
La superficie de las piezas resultan limpias y sin defectos.
Como el material, debido a la presión, resulta más compacto, sus propiedades mecánicas mejoran respecto a los metales colados por gravedad.
Los moldes metálicos utilizados para la fundición a presión reciben el nombre de matrices.