FUNDAMENTOS DE LA FUNDICIÓN DE METALES

1. Calentamiento del metal

1.1. La energía calorífica que se requiere es la suma de el calor para elevar la temperatura al punto de fusión, el calor de fusión y el calor para poner el metal fundido a la temperatura deseada para verterlo.

1.1.1. H = rV{Cs (Tm − To ) + H f + Cl (Tp − Tm )}

1.2. Para calentar el metal a una temperatura de fusión suficiente para la fundición se utilizan hornos de varias clases

1.3. El calor específico y otras propiedades térmicas del metal solo varían con la temperatura .

1.4. El calor específico de un metal puede ser diferente en los estados sólido y líquido.

1.5. La mayoría de los metales que se funden son aleaciones, y la mayor parte de éstas se funden por arriba de cierta temperatura .

1.6. Existen pérdidas caloríficas significativas hacia el ambiente durante el calentamiento.

2. Vertido del metal fundido

2.1. El metal debe fluir hacia todas las regiones del molde antes de solidificarse.

2.2. Factores que afectan la operación de vertido

2.2.1. Temperatura a la que se vierte, velocidad de vertido y turbulencia , l a temperatura de vertido

2.3. La temperatura de vertido es aquella que tiene el metal derretido cuando se introduce al molde.

2.4. La velocidad de vertido es la tasa volumétrica a la que se vierte el metal fundido al molde.

2.4.1. Si la tasa es demasiado baja, el metal se enfriará y solidificará antes de llenar la cavidad. Si la tasa de vertido es excesiva, la turbulencia se vuelve un problema serio es de turbulencia

2.5. La erosión es seria si ocurre en la cavidad principal debido a que la forma de la pieza fundida resulta afectada.

3. Análisis de ingeniería del vertido

3.1. El teorema de Bernoulli, establece que la suma de las energías (piezométrica, presión, cinética y fricción) en dos puntos cualesquiera de unlíquido que fluye son iguales.

3.2. La ley de continuidad establece que la tasa de flujo volumétrico permanece constante a través del líquido.

3.2.1. El gasto volumétrico es igual a la velocidad multiplicada por el área de la sección transversal del líquido que fluye. Q = v1A1 = v2A2

3.3. Si se supone que el vaciadero que va de la base del bebedero a la cavidad del molde es horizontal, el gasto volumétrico a través del paso hacia la cavidad del molde permanece igual a vA en la base.

4. Moldes para fundición en arena

4.1. Consiste en dos mitades: el marco superior y el marco inferior. Estas dos partes están contenidas en una caja dividida en dos mitades

4.2. En la fundición con arena la cavidad del molde se forma por medio de un modelo, hecho de madera, metal, plástico u otro material, tiene la forma de la pieza por fundir.

4.3. La cavidad se forma apisonando arena alrededor del modelo , por lo general está sobredimensionado a fin de permitir la contracción del metal cuando éste se solidifica y se enfría.

4.4. La arena del molde está húmeda y contiene un aglutinante para que conserve su forma.

4.5. El sistema de paso es el canal, o red de canales, por los que fluye el metal derretido desde el exterior hacia la cavidad.

4.6. La mazarota es un almacenamiento en el molde que sirve como fuente de metal líquido para que el fundido compense la contracción durante la solidificación.

5. Fluidez

5.1. Capacidad de un metal para fluir hacia un molde y llenarlo antes de solidificarse( inverso de la viscosidad ) .

5.2. Conforme la viscosidad se incrementa, la fluidez disminuye.

5.3. Una espiral más larga de fundido significa fluidez mayor del metal derretido.

5.4. Los factores que afectan la fluidez incluyen la temperatura de vertido , la composición del metal, la viscosidad del metal líquido y la transferencia de calor al ambiente.

5.5. Una temperatura de vertido más elevada respecto del punto de solidificación del metal aumenta el tiempo que permanece en estado líquido, lo que permite que fluya más antes de solidificarse.

5.6. La composición también afecta la fluidez, la mejor fluidez se obtiene con metales que se solidifican a temperatura constante.

5.7. La composición del metal también determina el calor de fusión.

6. Procesos de fundición

6.1. Los moldes están hechos de varios materiales, que incluyen arena, yeso, cerámica y metal.

6.2. Después se vierte, o se dirige, hacia la cavidad del molde

6.3. En un molde abierto el metal líquido se vierte hasta que llena la cavidad abierta.

6.4. En un molde cerrado se adapta un pasaje denominado sistema de paso.

6.5. Tan pronto como el metal fundido llega al molde, comienza a enfriarse. Cuando la temperatura baja lo suficiente empieza a solidificarse.

6.6. Cuando el fundido se ha enfriado lo suficiente, se retira del molde.

6.7. En el molde desechable este debe destruirse para retirar el fundido , hechos de arena, yeso o materiales similares.

6.7.1. En la fundición con arena, se vierte metal derretido en un molde de arena. Una vez que el metal se endurece, debe destruirse el molde a fin de recuperar el fundido

6.8. EL molde permanente se utiliza una vez y otra para producir muchos fundidos. Está hecho de metal que soporte las temperaturas elevadas de la operación de fundido.

6.8.1. En la fundición con molde permanente, éste consiste en dos o más secciones que se abren para permitir el retiro de la pieza terminada.