Materiales y Diseño de Modelos

Materiales empleados en la construcción de modelos y cajas de machos

Los materiales más comúnmente empleados son: la madera y ciertos metales, aunque hay también otro tipo de materiales que presentan un gran interés, por ejemplo, la cera y las resinas de poliestireno en el moldeo a la cera perdida.

Aspectos tecnológicos a considerar en el diseño de modelos

1. Contracción del material de la pieza al solidificar.
2. Creces, para el mecanizado de aquellas superficies en que se precise.
3. Facilidad de desmoldeo.
4. Prever la posibilidad de evitar la aparición de deformaciones durante el enfriamiento de la pieza.

Consecuencia de la contracción del material en el diseño del modelo

Las contracciones reales varían bastante, en función de la forma de la pieza, el material del molde y de la fase de colada. No es fácil prever con precisión el incremento en las dimensiones que debe tener el modelo, recurriéndose a la experiencia, a la realización de pruebas y a un seguimiento.

¿Qué es el factor de contracción?

Las aleaciones generalmente empleadas en fundición experimentan una sensible disminución de volumen, (*contracción*), al pasar de la temperatura de solidificación a la temperatura de referencia (20ºC).

Factores que determinan el tamaño final de la pieza (además de la contracción)

Depende de la experiencia, la realización de pruebas y el seguimiento del moldista.

Valor del factor de contracción de los aceros

Para el acero, los valores oscilan entre el 11-20%.

Valor del factor de contracción de las fundiciones de hierro

Los valores típicos para fundición gris oscilan entre el 8-15%.

Definición de las creces para mecanizado

Se trata de una sobremedida dada en aquellas zonas de la pieza en las que vayan a realizarse operaciones de mecanizado. Suministra el exceso de material necesario para su eliminación por procesos de eliminación de material o procesos abrasivos.

Definición de despulla y su variación según el tamaño de la superficie

Se trata del ángulo de desmoldeo (o *inclinación de desmoldeo*).

Operación necesaria en el diseño del modelo sobre las superficies perpendiculares al plano de desmoldeo

En caso de que la inclinación en esa cara sea muy pequeña o nula, el modelista deberá conferir a estas superficies una cierta inclinación o exagerar la existente.

Soluciones adoptadas en el diseño del modelo cuando una superficie presenta contrasalida respecto al plano de moldeo

Diseñar un modelo dividido en partes desmoldeables a nivel individual, o bien, únicamente desmoldeables siguiendo una determinada secuencia.

Soluciones para evitar las deformaciones de la pieza en zonas de paredes estrechas próximas a otras de mayor espesor

Las deformaciones están ligadas a las fases de elección del material de la pieza, diseño dimensional de la misma, fusión, colada y solidificación. Sin embargo, en ocasiones, se pueden corregir, al menos parcialmente, por alguno de los dos procedimientos:

• Curvando el modelo en sentido contrario a la deformación previsible.
• Colocando refuerzos en las zonas de menor espesor que, posteriormente, se eliminarán por mecanizado.

Compensación de los esfuerzos horizontales generados por la presión metalostática

1. Suelen ser contrarrestados, los de una parte de la superficie de la cavidad del molde, por los de la parte opuesta de ella.
2. Un adecuado posicionamiento de la cavidad del molde, con respecto a la de las cajas de moldear, disminuye los esfuerzos horizontales.
3. Son soportados por casquillos guía entre las mitades de las cajas de moldear.

Compensación de los esfuerzos verticales generados por la presión metalostática

Son contrarrestados por el peso de la caja superior y de la arena, pero en ocasiones hay que recurrir al empleo de casquillos de sujeción y/o a la colocación de pesas adicionales encima del molde.

CAPÍTULO 7: Machos (Noyos)

1. Define macho o noyo

Se trata de una pieza que se sitúa dentro de los semimoldes para la formación de piezas huecas.

2. Situaciones de diseño del molde que requieren el empleo de machos

Si la pieza que se desea fabricar es hueca, será necesario colocar ciertas piezas llamadas machos que eviten que el metal fundido rellene dichas oquedades.

3. ¿Qué es una portada para machos?

Se trata de los salientes del modelo que coinciden con los salientes del macho, sirviendo de apoyo y posicionamiento.

4. Dibuja un croquis de un ejemplo de un macho y el modelo correspondiente con portadas

(Respuesta gráfica no incluida en este formato.)

5. Describe el proceso de fabricación de un macho en una caja partida en dos mitades

Si, como es más corriente, la caja de machos está dividida, puede moldearse el macho uniendo previamente las dos mitades por medio de pasadores o pitones adecuados y rellenando el molde de arena por un extremo. Después se abre la caja para extraer el macho moldeado.

6. ¿Qué significa fabricar un macho en caja caliente?

Como su nombre indica, son procesos en los que es necesario calentar la caja para que se pueda confeccionar el macho, generalmente para acelerar el curado de la arena aglomerada.

7. ¿Qué es una máquina disparadora de machos? Descríbela

Es una máquina especializada donde se realiza la fabricación de los machos, inyectando la arena de moldeo a alta velocidad y presión en la caja de machos.

CAPÍTULO 8: Sistema de Distribución de Colada

1. Define sistema de distribución de colada

Se denomina al conjunto de conductos a través de los cuales penetra el metal líquido en el interior del molde.

2. Resume la función del sistema de distribución de colada

3. Dibuja un croquis del sistema de distribución de colada indicando cada uno de sus elementos

4. Definición y función de los elementos que componen el sistema de distribución de colada (excluyendo enfriadores y templaderas)

Cavidad de vertido

Es la encargada de recibir el metal fundido procedente de la cuchara y de dirigirlo al bebedero, garantizando la alimentación uniforme del molde. Funciones:

• Facilitar el vertido del metal fundido y mantener el caudal necesario en la entrada del bebedero.
• Reducir la turbulencia y los remolinos que puedan arrastrar aire al bebedero.
• Separar la escoria del metal antes de que pase al bebedero.
• Atenuar el golpe del chorro de metal líquido contra el molde.

Filtros

Suelen ser de material refractario o de arena de moldeo con aceite de linaza al 1 o 2% que al secarse adquiere gran dureza.

Bebedero

Es un conducto vertical que el fluido recorre y se ve acelerado por la acción de la gravedad. Funciones:

• Colaborar con el correcto llenado del molde.
• Permanecer lleno de metal fundido durante el proceso de colada.
• Evitar la formación de erosiones y choques en los conductos posteriores.

Pozo del bebedero

Funciones:

• Crea un cajón líquido que evita la erosión en la unión de la base del bebedero con el canal de distribución.
• Hace disminuir la velocidad de entrada al canal de distribución.

Canal de colada

Consta de uno o más conductos, normalmente horizontales, que reciben el metal fundido de la base del bebedero y lo conducen a las entradas o ataques.

Entradas o ataques

Son los últimos elementos del sistema de distribución e introducen el metal en el interior del molde.

Vientos

Son conductos de sección muy pequeña cuya misión es facilitar la evacuación de los gases durante la colada.

Respiraderos

Son unos conductos que se hacen en el molde para:

• Dar salida al aire y a los gases.
• Evacuar las inclusiones no metálicas que hayan podido atravesar el sistema de distribución.
• Regular la entrada de metal en el molde.

Mazarotas

Funciones:

• Son espacios huecos que se llenan de material fundido.
• Aportan el material adicional necesario para mantener llenas las partes más altas del molde.
• Al contener una cierta cantidad de metal fundido, actúan como depósito de calor que colabora para conseguir la solidificación direccional.

5. Identificar y definir los 5 tipos de ejecución de la colada

1. Colada directa o por caída libre: Se tiene cuando el metal fundido penetra en el molde por la parte superior del mismo.
2. Colada por el fondo o en sifón: Se tiene cuando los ataques o entradas están situados en la parte inferior del molde.
3. Colada por el plano de separación del molde: El motivo de su empleo es la gran facilidad que supone para la fabricación del molde.
4. Colada escalonada o por etapas: También se llama de sifones superpuestos. El metal fundido comienza a entrar por el fondo y cuando alcanza un cierto nivel empieza a hacerlo por la entrada inmediatamente superior.
5. Colada con giro del molde: Consiste en la alimentación del molde por colada de sifón seguida de un cambio de inclinaciones en el molde.

6. Resumen del procedimiento de diseño del sistema de distribución de colada

Definición y diferencia entre colada convergente y divergente

Colada Convergente (A presión)

Es convergente como consecuencia de la restricción que experimenta el flujo de metal líquido. Ventajas:

• Los conductos se mantienen siempre llenos de metal fundido.
• Permite mantener un flujo constante.
• Se pueden conseguir mayores velocidades de flujo.

Colada Divergente (Sin presión)

Es divergente cuando la velocidad del flujo metálico es decreciente y alcanza un valor mínimo al llegar a los ataques, con lo que se reduce la turbulencia. Inconvenientes: Se requiere un diseño muy cuidadoso de todos los conductos.