FUNDICION (METALURGICAS)

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1. La fundición es una forma de metalurgia extractiva. El proceso de fundición implica calentar y reducir la mena mineral para obtener un metal puro, y separarlo de la ganga y otros posibles elementos.

2. También se denomina fundición al proceso de fabricar objetos con metales fundidos mediante moldes, que suele ser la etapa siguiente a la fundición extractiva

3. PROCESOS DE FUNDICION DE METALES

3.1. La fundición es un proceso que implica más que la simple fusión del metal para extraerlo de la mena. La mayoría de las menas minerales son compuestos en los que el metal está combinado con el oxígeno (en los óxidos), el azufre (en los sulfuros) o el carbono y el oxígeno (en los carbonatos), entre otros. Para obtener el metal en su forma elemental se debe producir una reacción química de reducción que descomponga estos compuestos. Por ello en la fundición se requiere el uso de sustancias reductoras que al reaccionar con los elementos metálicos oxidados los transformen en sus formas metálicas.

3.2. El proceso más común es la fundición en arena, por ser ésta un material refractario muy abundante en la naturaleza y que, mezclada con arcilla, adquiere cohesión y moldeabilidad sin perder la permeabilidad que posibilita evacuar los gases del molde al tiempo que se vierte el metal fundido.

3.3. La fundición en arena consiste en colar un metal fundido, típicamente aleaciones de hierro, acero, bronce, latón y otros, en un molde de arena, dejarlo solidificar y posteriormente romper el molde para extraer la pieza fundida (pero ya sólida).

3.4. Para la fundición con metales como el hierro o el plomo, que son significativamente más pesados que el molde de arena, la caja de moldeo es a menudo cubierta con una chapa gruesa para prevenir un problema conocido como "flotación del molde", que ocurre cuando la presión del metal empuja la arena por encima de la cavidad del molde, causando que el proceso no se lleve a cabo de forma satisfactoria.

4. Para lograr la producción de una pieza fundida es necesario hacer las siguientes actividades:

4.1. Diseño de los modelos de la pieza y sus partes internas

4.2. Diseño del molde

4.3. Preparación de los materiales para los modelos y los moldes

4.4. Fabricación de los modelos y los moldes

4.5. Colado de metal fundido

4.6. Enfriamiento de los moldes

4.7. Extracción de las piezas fundidas

4.8. Limpieza de las piezas fundidas

4.9. Terminado de las piezas fundidas

4.10. Recuperación de los materiales de los moldes

5. MOLDES TEMPORALES

5.1. Los recipientes con la forma deseada se conocen como moldes, éstos se fabrican de diferentes materiales como: arena, yeso, barro, metal, etc. Los moldes pueden servir una vez o varias. En el primer caso se les conoce como moldes temporales y los que se pueden utilizan varias veces, se les conoce como moldes permanentes.

5.2. MODELOS DESECHABLES O REMOVIBLES

5.2.1. Los moldes se fabrican por medio de modelos los que pueden ser de madera, plástico, cera, yeso, arena, poliuretano, metal, etc. Si los modelos se destruyen al elaborar la pieza, se dice que éstos son disponibles o desechables y si los modelos sirven para varias fundiciones se les llama removibles.

5.2.2. VENTAJAS DE LOS MODELOS DESECHABLES

5.2.2.1. Para la fabricación de moldes sin máquinas de moldeo se requiere menos tiempo.

5.2.2.1.1. No requieren de tolerancia especiales.

5.2.2.1.2. El acabado es uniforme y liso.

5.2.2.1.3. No requiere de piezas sueltas y complejas.

5.2.2.1.4. No requiere de corazones

5.2.2.1.5. El moldeo se simplifica notablemente.

5.2.3. DESVETAJAS DE LOS MODELOS DESECHABLES

5.2.3.1. El modelo es destruido en el proceso de fundición.

5.2.3.1.1. Los modelos son más delicados en su manejo.

5.2.3.1.2. No se puede utilizar equipo de moldeo mecánico.

5.2.3.1.3. No se puede revisar el acabado del molde.

6. FUNDICION EN MOLDES DE ARENA

6.1. Uno de los materiales más utilizados para la fabricación de moldes temporales es la arena sílica o arena verde (por el color cuando está húmeda). El procedimiento consiste en el recubrimiento de un modelo con arena húmeda y dejar que seque hasta que adquiera dureza.

6.2. FUNDICION DE MOLDES DE CAPA DE ARENA

6.2.1. Es un procedimiento muy parecido al de los moldes de arena verde, con excepción de que alrededor del modelo (aproximadamente 10 mm) se coloca arena con un compuesto que al secar hace más dura a la arena, este compuesto puede ser almidón, linaza, agua de melaza, etc. El material que sirve para endurecer puede ser aplicado por medio de un rociador y posteriormente secado con una antorcha.

6.3. FUNDICION DE MOLDES CON ARENA SECA

6.3.1. Estos moldes son hechos en su totalidad con arena verde común, pero se mezcla un aditivo como el que se utiliza en el moldeo anterior, el que endurece a la arena cuando se seca. Los moldes deben ser cocidos en un horno para eliminar toda la humedad y por lo regular se utilizan cajas de fundición, como las que se muestran más adelante. Estos moldes tienen mayor resistencia a los golpes y soportan bien las turbulencias del metal al colarse en el molde.

6.4. FUNDICION DE MOLDES DE ARCILLA

6.4.1. Los moldes de arcilla se construyen al nivel de piso con ladrillos o con materiales cerámicos, son utilizados para la fundición de piezas grandes y algunas veces son reforzados con cajas de hierro. Estos moldes requieren mucho tiempo para su fabricación y no son muy utilizados.

6.5. FUNDICION DE MOLDES FURANICOS

6.5.1. Este proceso es bueno para la fabricación de moldes o corazones de arena. Están fabricados con arena seca de grano agudo mezclado con ácido fosfórico, el cual actúa como acelerador en el endurecimiento, al agregarse a la mezcla una resina llamada furánica. Con esta mezcla de ácido, arcilla y resina en dos horas el molde se endurece lo suficiente para recibir el metal fundido.

6.6. FUNDICION DE MOLDES CO2

6.6.1. En este tipo de moldes la arena verde se mezcla con silicato de sodio para posteriormente ser apisonada alrededor del modelo. Una vez armado el molde se inyecta bióxido de carbono a presión con lo que reacciona el silicato de sodio aumentando la dureza del molde. Con la dureza adecuada de la arena del molde se extrae el modelo, si este fuera removible, para posteriormente ser cerrado y utilizado.

7. También los procesos de moldeo pueden ser clasificados por el lugar en el que se fabrican.

7.1. Moldeo en banco. Este tipo de moldeo es para trabajos pequeños y se fabrican en un banco que se encuentre a la mano del trabajador.

7.1.1. Moldeo de piso. Para piezas grandes en las que su manejo es difícil y no pueden ser transportadas de un sitio a otro.

7.1.2. Moldeo en fosa. Cuando las piezas son extremadamente grandes y para su alimentación es necesario hacer una fosa bajo el nivel medio del piso.

8. PROCESOS ESPECIALES DE FUNDICION

8.1. FUNDICION DE MOLDES METALICOS

8.1.1. La fundición en moldes permanentes hechos de metal es utilizada para la producción masiva de piezas de pequeño o regular tamaño, de alta calidad y con metales de baja temperatura de fusión. Sus ventajas son que tienen gran precisión y son muy económicos, cuando se producen grandes cantidades. Existen varios tipos de moldes metálicos utilizados para la fabricación de piezas por lo regular de metales no ferrosos, a continuación se mencionan algunos de las más utilizados.

8.1.2. FUNDICION EN MATRICES

8.1.2.1. En este proceso el metal líquido se inyecta a presión en un molde metálico (matriz), la inyección se hace a una presión entre 10 y 14 Mpa, las piezas logradas con este procedimiento son de gran calidad en lo que se refiere a su terminado y a sus dimensiones. Este procedimiento es uno de los más utilizados para la producción de grandes cantidades de piezas fundidas. Se pueden utilizar dos tipos de sistema de inyección en la fundición en matrices.

8.1.2.2. Cámara caliente

8.1.2.3. Cámara fría

8.1.3. FUNDICION EN CAMARA FRIA

8.1.3.1. Este tipo de fundición es utilizado para piezas en las que la calidad de terminado y dimensional no está sujeto a restricciones de calidad, debido a que la única fuente de energía que obliga al metal a llenar la cavidad del molde es la fuerza de la gravedad, un ejemplo de la utilización de este método el la fabricación de lingotes de metal.

8.1.4. FUNDICION HUECA

8.1.4.1. Es un sistema de producción de piezas metálicas huecas sin corazones fijos. Consiste en vaciar metal fundido en un molde que es volteado cuando se empieza a solidificar el metal. El metal que no se ha solidificado sale del molde para ser utilizado en otra pieza y el metal solidificado forma las paredes de la pieza. El resultado son paredes delgadas de metal.

8.1.5. FUNDICION PRESADA O DE CORTHIAS

8.1.5.1. Es un proceso para producir piezas huecas pero de mayor calidad que la fundición hueca. Se vacía una cantidad específica de metal fundido en el interior de un molde con un extremo abierto por el que se introduce un corazón que obliga al metal fundido a distribuirse uniformemente en todo el molde, una vez que empieza a solidificarse el metal del molde, se extrae el corazón, lo que origina una pieza de buena calidad. Este sistema de fundición es considerado como artesanal y sólo es rentable cuando se van a fabricar pocas piezas.

8.2. FUNDICION CENTRIFUGA

8.2.1. La fundición centrífuga es un método en el que aprovecha la fuerza centrífuga que se puede general al hacer girar el metal en tordo de un eje. Existen tres tipos de fundición centrífuga:

8.2.1.1. Fundición centrífuga real

8.2.1.2. Fundición semicentrífuga

8.2.1.3. Centrifugado