Conceptos generales que se siguen para llevar a cabo el proceso de fundición de metales y equipos de acuerdo al calentamiento necesario.

1. UNIVERSIDAD MAYOR, REAL Y PONTIFICIA DE SAN FRANCISCO XAVIER
DE CHUQUISACA FACULTAD DE TECNOLOGÍA CARRERA DE
INGENIERÍA INDUSTRIAL
“PROCESOS Y EQUIPOS DE FUNDICIÓN DE
METALES”
INTEGRANTES: Condori Duran Mery Alejandra
Copacalle Ramos Ana Angela
Copacalle Ramos Maria Eloisa
Javier Gracia Jose Roman
MATERIA: SISTEMA INTEGRADO DE MANUFACTURA – IND 260
DOCENTE: Ing. Gonzalo Rengifo Sandoval
GRUPO: 7
FECHA: 19 de septiembre de 2020
Sucre – Bolivia

2. Procesos y equipos de fundición de metales
1. Introducción
Actualmente existen dos tendencias que han tenido un gran impacto en la
industria de la fundición. La primera es la mecanización y automatización de las
operaciones de fundición. Avanzada maquinaria y sistemas de control de
procesos automatizados han sustituido a los métodos tradicionales de
fundición. La segunda tendencia importante ha sido la creciente demanda de
piezas de fundición de alta calidad con tolerancias dimensionales cerradas
2. Fundamentos teóricos
La fundición es un proceso en el cual se hace fluir metal fundido dentro la
cavidad de un molde, donde solidifica y adquiere la forma del molde. Es uno de
los procesos más antiguos de formado que remonta 6 mil años atrás y son
muchos los factores y variables que debemos considerar para lograr una
operación de fundición exitosa. La fundición incluye: la fundición de lingotes y la
fundición de formas. El lingote es una fundición en grande de forma simple
(barras rectangulares largas), diseñada para volver a formarse en otros
procesos subsiguientes como laminado o forjado. La fundición de formas
involucra la producción de piezas complejas que se aproximan más a la forma
final deseada del producto. Este capítulo se ocupa de estas formas de
fundición más que de los lingotes.
Existen diversos métodos para la fundición de formas, lo cual hace de este
proceso uno de los más versátiles en manufactura. Sus posibilidades y
ventajas son las siguientes:
• La fundición se puede usar para crear partes de compleja geometría,
incluyendo formas externas e internas.
• Algunos procesos de fundición pueden producir partes de forma neta que no
requieren operaciones subsecuentes para llenar los requisitos de la geometría
y dimensiones de la parte. • Se puede usar la fundición para producir partes de
unos cuantos gramos hasta formas que pesan más de 100 toneladas (coronas
dentales, joyería, estatuas, bloques y cabezas para motores automotrices,
bases para máquinas, ruedas para ferrocarril, tubos, carcasas para bombas,
etc.).
• El proceso de fundición puede realizarse en cualquier metal que pueda
calentarse y pasar al estado líquido.
• Algunos métodos de fundición son altamente adaptables a la producción en
masa. Se debe mencionar también las desventajas asociadas con le proceso
de fundición. Estas incluyen:
• Las limitaciones de algunos procesos
• Se pueden obtener piezas con propiedades mecánicas no homogéneas
• Piezas con porosidad
• Baja precisión dimensional
• Acabado deficiente de la superficie
• Los riesgos que los trabajadores corren durante el procesamiento

3. • Problemas ambientales.
Se pueden fundir todas las variedades de metales ferrosos y no ferrosos
polímeros y cerámicos. En este tema revisamos los fundamentos que se
aplican prácticamente a todas las operaciones de fundido; se describen los
procesos de fundición individualizados, junto con los aspectos que deben
considerarse en el diseño de productos de fundición.
2.1. Tecnología de la fundición
El proceso de fundiciones realiza en una fundidora. Una fundidora es una
fábrica equipada para hacer moldes, fundir y manejar el metal en estado
líquido, desempeñar los procesos de fundición y limpieza de las piezas
terminadas. Los trabajadores que realizan estas operaciones se llaman
fundidores.
El primer paso que se da en el proceso de fundición es la fabricaron del molde.
El molde contiene una cavidad que dará la forma geométrica de la parte a
fundir. La cavidad debe diseñarse de forma y tamaño ligeramente
sobredimensionados, esto permitirá la contracción del metal durante la
solidificación y enfriamiento. Cada metal sufre diferente porcentajes de
contracción, por tanto, la cavidad debe diseñarse para el metal particular que
se va a fundir. La cavidad del molde proporciona la superficie externa de la
fundición; pero además puede tener superficies internas, que se definen por
medio de corazones, los cuales son formas colocadas en el interior de la
cavidad del molde para formar la geometría interior de la pieza. Los moldes se
hacen de varios materiales que incluyen arena, yeso, cerámica y metal. Los
procesos de fundición se clasifican frecuentemente de acuerdo a los diferentes
tipos de moldes.
En una operación de fundición, se calienta primero el metal a una temperatura
lo suficientemente alta para transformarlo completamente en líquido. Después
se vierte directamente en la cavidad del molde. En un molde abierto figura
2.1(a), el metal líquido se vacía simplemente hasta llenar la cavidad abierta. En
un molde cerrado figura 2.1(b) y 2.1(c) una vía de paso llamada sistema de
vaciado permite el flujo del metal fundido desde fuera del molde hasta la

4. cavidad. El molde cerrado es la forma más importante de producción en
operaciones de fundición. El sistema de vaciado en un molde de fundición es el
canal o red de canales por donde fluye el metal fundido hacia la cavidad desde
el exterior. El sistema de vaciado, consiste típicamente en un bebedero de
colada (también llamado simplemente bebedero) a través del cual entra el
metal a un canal de alimentación o corredor que conduce a la cavidad principal.
En la parte superior del bebedero existe frecuentemente una copa de vaciado
para minimizar las salpicaduras y la turbulencia del metal que fluye en el
bebedero. En el diagrama aparece como un simple embudo en forma de cono.
Algunas copas de vaciado se diseñan en forma de tazón como en la figura
2.1(c) con un canal abierto que conduce al bebedero.
En cualquier fundición cuya contracción sea significativa se requiere, además
del sistema de vaciado, una mazarota conectada a la cavidad principal. La
mazarota es una reserva en el molde que sirve como fuente de metal líquido
para compensar la contracción de la fundición durante la solidificación. A fin de
que la mazarota cumpla adecuadamente con su función, debe diseñarse de tal
forma que solidifique después de la fundición principal.
Una vez que la fundición se ha enfriado lo suficiente, se remueve del molde.
Pueden necesitarse procesamientos posteriores, dependiendo del método de
fundición y del metal que se usa. Entre éstos se encuentran el desbaste del
metal excedente de la fundición, la limpieza de la superficie, la inspección del
producto y el tratamiento térmico para mejorar sus propiedades. Además,
puede requerirse maquinado para lograr tolerancias estrechas en ciertas partes
de la pieza y para remover la superficie fundida y microestructura metalúrgica
asociada.

5. 2.1.1. Calentamiento y vaciado
Para desarrollar la operación de fundición, el metal se calienta hasta una
temperatura ligeramente mayor a su punto de fusión y después se vacía en la
cavidad del molde para que se solidifique. En esta sección consideramos varios
aspectos de estos dos pasos en la fundición.
2.1.2. Calentamiento del metal
Se usan varias clases de hornos, para calentar el metal a la temperatura
necesaria. La energía calorífica requerida es la suma de 1) calor para elevar la
temperatura hasta el punto de fusión, 2) calor de fusión para convertir el metal
sólido a líquido y 3) calor para elevar al metal fundido a la temperatura de
vaciado. Esto se puede expresar como:
H = ρV{CS (Tm −To ) + H f +Ct (Tp −Tm )} 2.1
Donde:
H = Calor requerido para elevar la temperatura del metal a la temperatura de
fusión, (J)
ρ = Densidad, (Kg/m 3 )
Cs = Calor específico del material sólido, (J/Kg ºC)
Tm = Temperatura de fusión del metal, (ºC)
T0 = Temperatura inicial, generalmente la ambiente, (ºC);
H f = Calor de fusión, (J/Kg)
Ct = Calor específico en peso del metal líquido, (J/KgºC)
Tp = Temperatura de vaciado, (ºC)
V = Volumen del metal que se calienta, (m 3 ).
2.1.3. Vaciado del metal fundido
Después del calentamiento, el material está listo para vaciarse. La introducción
del metal fundido en el molde y su flujo dentro del sistema de vaciado y de la
cavidad es un paso crítico en el proceso. Para que este paso tenga éxito, el
metal debe fluir antes de solidificarse a través de todas las regiones del molde,
incluida la región más importante que es la cavidad principal. Los factores que
afectan la operación de vaciado son la temperatura de vaciado, la velocidad de
vaciado y la turbulencia.
La temperatura de vaciado es la temperatura del metal fundido al momento de
su introducción en el molde. Lo importante aquí es la diferencia entre la
temperatura de vaciado y la temperatura a la que empieza la solidificación (el
punto de fusión para un metal puro, o la temperatura líquidus para una
aleación). A esta diferencia de temperaturas se le llama algunas veces
sobrecalentamiento

6. La velocidad de vaciado es el caudal con que se vierte el metal fundido dentro
del molde. Si la velocidad es muy lenta, el metal puede enfriarse antes de llenar
la cavidad. Si la velocidad de vaciado es excesiva provoca turbulencia y puede
convertirse en un problema serio.
La turbulencia de flujo se caracteriza por variaciones erráticas de la velocidad
del fluido; cuando éste se agita, genera corrientes irregulares en lugar de fluir
en forma laminar. El flujo turbulento debe evitarse durante el vaciado por varias
razones. Tiende a acelerar la formación de óxidos metálicos que pueden
quedar atrapados durante la solidificación, degradando así la calidad de la
fundición. La turbulencia provoca una erosión excesiva del molde, que es el
desgaste gradual de las superficies del molde debido al impacto del flujo de
metal fundido. La erosión es especialmente seria cuando ocurre en la cavidad
principal porque afecta la forma de la parte fundida.
2.1.4. Análisis ingenieril del vaciado
Varias relaciones gobiernan el flujo del metal líquido a través del sistema de
vaciado y dentro del molde. Una relación importante es el teorema de Bernoulli,
el cual establece que la suma de las energías (altura, presión dinámica,
energía cinética y fricción) en dos puntos cualquiera de un líquido que fluye es
igual. Esto se puede escribir en la siguiente forma:

7. La ecuación de Bernoulli se puede simplificar de varias maneras. Si ignoramos
las pérdidas por fricción (de seguro, la fricción afectará el flujo del líquido a
través del molde de arena) y asumimos que el sistema permanece a presión
atmosférica en toda su extensión, entonces la ecuación puede reducirse a:
La cual puede usarse para determinar la velocidad del metal fundido en la base
del bebedero de colada. Definamos un punto (1) en la parte superior del
bebedero y un punto (2) en la base. Si el punto (2) se usa como referencia,
entonces la altura en ese punto es cero (h2 =0 ) y 1 h es la altura (longitud) del
bebedero. Cuando se vierte el metal en la copa de vaciado y fluye hacia abajo,
su velocidad inicial en la parte superior es cero (v1 =0 ). Entonces la ecuación
1.3 se simplifica a
Otra relación de importancia durante el vaciado es la ley de continuidad, la cual
establece que la velocidad volumétrica del flujo permanece constante a través
del líquido. La velocidad del flujo volumétrico m 3 /seg es igual a la velocidad
multiplicada por el área de la sección transversal del flujo líquido. La ley de
continuidad puede expresarse como:
Las ecuaciones 2.4 y 2.5 indican que el bebedero debe ser ahusado. El área de
la sección transversal del canal debe reducirse conforme el metal se acelera
durante su descenso en el bebedero de colada; de otra manera, puede aspirar
aire dentro del líquido debido al incremento de la velocidad del metal que fluye
hacia la base del bebedero y conducirlo a la cavidad del molde. Para prevenir

8. esta condición, se diseña el bebedero con un ahusamiento de manera que la
velocidad volumétrica de flujo vA sea misma en la parte superior y en el fondo
del bebedero. Si aceptamos que el canal alimentador de la base del bebedero
a la cavidad del molde sea horizontal (y por tanto que la altura sea la misma
que la de la base del bebedero), la velocidad volumétrica de flujo a través del
sistema de vaciado y dentro de al cavidad del molde permanece igual a vA en
la base. Por consiguiente, podemos estimar el tiempo requerido para llenar una
cavidad de volumen V como sigue:
2.2. SOLIDIFICACIÓN Y ENFRIAMIENTO
Después de vaciar el metal fundido en el molde, éste se enfría y solidifica. En
esta sección examinaremos los mecanismos físicos de solidificación que
ocurren durante la fundición. Los aspectos asociados con la solidificación
incluyen el tiempo de enfriamiento del metal, la contracción, la solidificación
direccional y el diseño de las mazarotas.
2.2.1. Solidificación de los metales
La solidificación involucra el regreso del metal fundido al estado sólido. El
proceso de solidificación difiere, dependiendo de si el metal es un elemento
puro o una aleación.
Metales puros. Un metal puro solidifica a una temperatura constante que
constituye su punto de congelación o punto de fusión. Los puntos de fusión de
los metales puros son bien conocidos. El proceso ocurre en un tiempo
determinado como se muestra en la figura 2.3, conocida como curva de
enfriamiento. La solidificación real toma un tiempo llamado, tiempo local de
solidificación, durante el cual el calor latente de fusión del metal escapa fuera
del molde. El tiempo total de solidificación va desde el momento de vaciar el
metal hasta su completa solidificación. Después que la fundición se ha
solidificado completamente, el enfriamiento continúa a una velocidad indicada
por la pendiente hacia debajo de la curva de enfriamiento.
Debido a la acción refrigerante de la pared del molde, se forma una delgada
película inicial de metal sólido en la pared inmediatamente después del
vaciado. El espesor de esta película aumenta para formar una costra alrededor
del metal fundido que va creciendo hacia el centro de la cavidad conforme

9. progresa la solidificación. La velocidad del enfriamiento depende del calor que
se transfiere en el molde y de las propiedades térmicas del metal.
Es interesante examinar la formación del grano metálico y su crecimiento
durante este proceso de solidificación. El metal que forma la película inicial se
ha enfriado rápidamente por la extracción de calor a través de la pared del
molde. Esta acción de enfriamiento causa que los granos de la película sean
finos, equiaxiales y orientados aleatoriamente. Al continuar el enfriamiento se
forman más granos y el crecimiento ocurre en direcciones alejadas de la
transferencia de calor. Como el calor se transfiere a través de la costra y la
pared del molde, los granos crecen hacia adentro como agujas o espinas de
metal sólido. Al agrandarse estas espinas se forman ramas laterales que
siguen creciendo y forman ramas adicionales en ángulos rectos con las
primeras. Este tipo de crecimiento llamado crecimiento dendrítico del grano
ocurre no solamente en la solidificación de los metales puros, sino también en
la de las aleaciones. Estas estructuras tipo árbol se llevan a cabo en forma
gradual durante el enfriamiento, al depositarse continuamente metal adicional
en las dendritas hasta completar la solidificación. Los granos resultantes de
este crecimiento dendrítico adoptan una orientación preferente y tienden a ser
burdos y alinearse en forma de granos columnares hacia el centro de la
fundición.
2.2.2. Tiempo de solidificación
Si la fundición es metal puro o aleación, de todos modos, su solidificación toma
tiempo. El tiempo total de solidificación es el tiempo necesario para que la
fundición solidifique después del vaciado. Este tiempo depende del tamaño y
de la forma de la fundición expresada por una relación empírica conocida como
regla de Chvorinov que establece

10. Dado que n = 2, las unidades de Cm son (min/m 2 ), su valor depende de las
condiciones particulares de la operación de fundición, entre las cuales se
incluyen el material del molde (calor específico y conductividad térmica),
propiedades térmicas del metal de fundición (calor de fusión, calor específico y
conductividad térmica), y la temperatura relativa de vaciado con respecto al
punto de fusión del metal. El valor de Cm para una operación dada se puede
basar en datos experimentales de operaciones previas con el mismo material
de molde, metal y temperatura de vaciado, incluso cuando la forma de la parte
haya sido bastante diferente.
La regla de Chvorinov indica que una fundición con una relación de volumen a
área superficial se enfriará y solidificará más lentamente que otra con una
relación más baja. Este principio ayuda en el diseño de la mazarota del molde.
Para cumplir su función de alimentar metal fundido a al cavidad principal, el
metal en la mazarota debe permanecer en fase líquida más tiempo que el de la
fundición. En otras palabras, la TST para la mazarota debe exceder la TST de
la fundición principal. Como la condición del molde para la mazarota y la
fundición es la misma, las constantes del molde serán iguales. Si el diseño de
la mazarota incluye una relación de volumen a área más grande, podemos
estar más o menos seguros de que la fundición principal solidificará primero y
se reducirán los efectos de la contracción. Antes de considerar el diseño de la
mazarota mediante la regla de Chvorinov tomemos en cuenta el tema de la
contracción, razón por la cual se necesitan las mazarotas.
3. Fundición
Proceso de producción de piezas metálicas a través del vertido de metal
fundido sobre un molde hueco, por lo general hecho de arena. El principio de
fundición es simple: se funde el metal, se vacía en un molde y se deja enfriar,
existen todavía muchos factores y variables que se deben considerar para
lograr una operación exitosa de fundición. La fundición es un antiguo arte que
todavía se emplea en la actualidad, aunque ha sido sustituido en cierta medida
por otros métodos como el fundido a presión (método para producir piezas
fundidas de metal no ferroso, en el que el metal fundido se inyecta a presión en
un molde o troquel de acero), la forja (proceso de deformación en el cual se
comprime el material de trabajo entre dos dados usando impacto o presión
para formar la parte), la extrusión (es un proceso de formado por compresión
en el cual el metal de trabajo es forzado a fluir a través de la abertura de un
dado para darle forma a su sección transversal), el mecanizado y el laminado

11. (es un proceso de deformación en el cual el espesor del material de trabajo se
reduce mediante fuerzas de compresión ejercidas por dos rodillos opuestos).
3.1. Procesos de Fundición
La realización de este proceso empieza lógicamente con el molde. La cavidad
de este debe diseñarse de forma y tamaño ligeramente sobredimensionado,
esto permitirá la contracción del metal durante la solidificación y enfriamiento.
Cada metal sufre diferente porcentaje de contracción, por lo tanto si la presión
dimensional es crítica la cavidad debe diseñarse para el metal particular que se
va a fundir. Los moldes se hacen de varios materiales que incluyen arena,
yeso, cerámica y metal. Los procesos de fundición se clasifican de acuerdo a
los diferentes tipos de moldes.
3.2. Proceso
Se calienta primero el metal a una temperatura lo suficientemente alta para
transformarlo completamente al estado líquido, después se vierte directamente
en la cavidad del molde. En un molde abierto el metal liquido se vacía
simplemente hasta llenar la cavidad abierta. En un molde cerrado existe una
vía de paso llamada sistema de vaciado que permite el flujo del metal fundido
desde afuera del molde hasta la cavidad, este es el más importante en
operaciones de fundición.
Cuando el material fundido en el molde empieza a enfriarse hasta la
temperatura suficiente para el punto de congelación de un metal puro, empieza
la solidificación que involucra un cambio de fase del metal. Se requiere tiempo
para completar este cambio de fase porque es necesario disipar una
considerable cantidad de calor. El metal adopta la forma de cavidad del molde
y se establecen muchas de las propiedades y características de la fundición. Al
enfriarse la fundición se remueve del molde; para ello pueden necesitarse
procesamientos posteriores dependiendo del método de fundición y del metal
que se usa. Entre ellos tenemos:

12. • El desbaste del metal excedente de la fundición.
• La limpieza de la superficie.
• Tratamiento térmico para mejorar sus propiedades.
• Pueden requerir maquinado para lograr tolerancias estrechas en ciertas
partes de la pieza y para remover la superficie fundida y la microestructura
metalúrgica asociada.
4. CLASIFICACIÓN DEL PROCESO DE FUNDICIÓN
Según el tipo de modelo
Existen tres categorías principales de prácticas de fundición:
a) Moldes desechables
➢ Hechos de arena, cerámica, yeso… mezclados con aglutinantes para
mejorar sus propiedades (i.e.: 90% arena, 7% arcilla, 3% agua).
➢ Es un modelo permanente o desechable (si el modelo para hacer el
molde de arena se tira o se reutiliza)
b) Moldes permanentes
❖ Hechos de metales que mantienen su resistencia a elevadas
temperaturas.
❖ Diseñados para que pieza se saque con facilidad y molde se vuelva a
utilizar.
❖ Mayor velocidad de enfriamiento que los desechables al ser mejores
conductores térmicos.

13. c) Moldes compuestos
✓ Hechos de dos o más materiales diferentes (arena, grafito o metal).
✓ Tienen una parte desechable y otra permanente (reúnen propiedades de
ambos).
4.1. Procesos de fundición de molde desechable
1. Fundición en Arena
Proceso.- Colocar modelo, con forma de la pieza que se va a fundir, en arena
para hacer una impresión. Incorporamos sistema de alimentación, retiramos el
molde, llenamos la cavidad con metal fundido, rompemos el molde y retiramos
la pieza.
➢ Arena es barata y tiene alta temperatura y alto punto de fusión. Además
puede reutilizarse.

14. ➢ Permeabilidad: evacuación de gases y aire caliente.
➢ Estabilidad térmica; resistencia contra el agrietamiento del molde al
contactar con el metal fundido.
➢ Buena colapsabilidad : permite que la pieza fundida se contraiga
mientras se enfría, evitando así defectos.
Tipos de moldes
- Molde de arena verde.- (ARENA+ARCILLA+AGUA)
➢ Ventajas: Resistencia, buena colapsabilidad, buena permeabilidad, fácil
reutilización, barato y extendido.
➢ Desventajas: Puede producirse defectos por la humedad.

15. - Molde de arena seca.- Horneado (utilizan aglutinantes orgánicos).
➢ Para piezas medianas y grandes.
➢ Ventajas: Mayor resistencia, mayor precisión dimensional y mejor
acabado superficial.
➢ Desventajas: Menor colapsabilidad (más frágiles) y más caro con una
tasa de producción baja.
- Moldeo de superficie/película seca:
➢ Piezas de gran tamaño
➢ Debido a su mayor resistencia que la arena verde
➢ Colapsabilidad intermedia.
- Moldeo en caja fría.- Curado en frío.
➢ Se mezclan diversos tipos de aglutinantes orgánicos e inorgánicos para
unir los granos químicamente y lograr una mayor resistencia.
➢ Curado a temperatura ambiente.
➢ Mayor precisión, pero más caro que los de arena verde.
− Modelos: Madera, plástico, metal. De una pieza, divididos, de placa
bipartida, impresión 3D.
− Machos, cores, corazones: Mismas propiedades que el molde (arena) |
Fabricados mediante plantillas de manera similar que los moldes de
arena.
− Tipos de máquinas para el moldeo con arena: (Eliminan trabajo
manual, aumentan la producción y la calidad, y controlan la presión y la
repetitividad):
➢ Moldeo Vertical sin caja: Las mitades del modelo forman una pared de
cámara vertical contra la que la arena se lanza y compacta.
a) La arena se comprime entre las dos mitades del molde.
b) Los moldes ensamblados pasan a lo largo de una línea de
ensamble para el vaciado.
➢ Lanzadores de Arena: Llenan de manera uniforme la caja de moldeo
con arena sometida a corriente de alta velocidad. Para grandes cajas de
moldeo.

16. ➢ Moldeo por Impacto: la arena se compacta mediante una explosión
controlada o liberación instantánea de gases comprimidos.
➢ Moldeo por Vacío:
✓ Se coloca una caja de moldeo sobre el modelo cubierto y se
rellena con arena seca sin aglutinante. Después, se coloca una
una hoja de plástica en la parte superior de la arena y una acción
de vacío la compacta.
✓ No necesita ángulo de salida.
✓ Bajo costo de herramientas y alta calidad de piezas.
1.1. Moldeo en cáscara
Proceso: El modelo se calienta, se recubre con agente separador, y se fija a
una caja o cámara. La caja tiene arena mezclada con aglutinante y cuando se
vuelca sobre el modelo se forma el recubrimiento.

17. El ensamble se coloca en horno poco tiempo para completar curado de resina.
La cáscara endurecida alrededor del modelo se extrae Se repite y con dos
medias cáscaras y se unen para formar el molde.
➢ Arena fina: Mejores tolerancias dimensionales y mejor acabado
superficial. Disminuye la permeabilidad: como se libera mucho gas en el
proceso, necesita buena ventilación.
➢ Bajo coste; menos operaciones de acabado y menos mano de obra, se
puede automatizar fácilmente.
➢ Para fabricación de piezas mecánicas de precisión: engranajes, bielas,
cabezales de cilindro.
1.2. Fundición en Moldes de Yeso
Proceso: El molde se hace a partir de yeso (+aditivos) y agua para formar
lodo. El lodo se vierte sobre el molde. Tras 15 mins de endurecimiento, se
extrae el molde y se seca (120ºC-260ºC). Ensamblado de las dos partes del
molde y vertido del metal fundido.
➢ Alta precisión dimensional y de acabado superficial.
➢ Para piezas pequeñas (engranajes, cerraduras, válvulas).
➢ Grano uniforme por enfriamiento lento (yeso mal conductor térmico).
➢ Yeso tiene una baja permeabilidad.
➢ El modelo puede ser de aluminio, plásticos termoestables, latón...
Madera NO.
➢ Temperatura máxima que soporta el molde: 1200oC.

18. 1.3. Fundición en Molde Cerámico
Proceso: Similar al del molde de yeso, pero con moldes refractarios. Se vierte
una suspensión de ZrSiO4, óxido de aluminio y silicio fundido en el modelo
(madera). Se forma y se extrae el molde. Se quema el material volátil y cocido.
Se ensamblan las dos partes del molde y se vierte el metal fundido.
❖ Calidad dimensional y de acabado pero caro.
❖ Resistencia a alta temperatura.
❖ Hasta 700 kg (gran variedad de geometrías y tamaños).
❖ Impulsores, cortadores para mecanizado, moldes # para plástico.
2. Procesos de fundición de molde modelo reutilizable o desechable
2.1. Fundición de modelo evaporable
Modelo de PS que se evapora al contacto con el metal fundido.
Proceso: Mediante un molde de aluminio generamos un patrón (la primera
pieza de espuma). Se colocan las partículas de poliestireno en un molde
precalentado de aluminio. El poliestireno se expande ocupando el molde y se
aplica calor adicional para fundir y unir las partículas. Se extrae y se recubre el
modelo de poliestireno con material refractario (arenas de sílice). La caja de
moldeo se llena de arena suelta y fina, para añadir resistencia. Se vierte el
metal fundido vaporizando el modelo.
El metal suplanta todo el volumen del poliestireno, el poliestireno se evapora.
❖ Proceso sencillo sin lineas de separación, sin machos ni mazarotas.
❖ Para geometrías complejas.
❖ Requiere acabado y limpieza.
❖ Es económico en grandes tiradas. (para tiradas cortas en muy caro)
❖ El poliestireno permite un mayor enfriamiento, aunque una menor
fluidez. La espuma necesita energía para evaporarse. Si se enfría muy
rápido la parte de la superficie y muy despacio la interior, tendríamos
efectos negativos en la microestructura por lo que hay que tener cuidado
con esto.
2.2. Fundición a la cera perdida
Modelo de cera que se funde antes de verter el metal fundido.

19. Proceso: Se fabrica el modelo cera. El modelo se sumerge en una mezcla de
material refractario, revistiéndose varias veces para aumentar su espesor y
lograr mayor resistencia. Se funde y elimina la cera (90ºC - 175ºC). Se quema
el molde (650ºC - 1050ºC) para eliminar el agua de cristalización y la cera
residual. Se vierte el metal fundido, se enfría el molde y se extrae la pieza.
(retirar el bebedero y los sistemas de alimentación).
❖ Proceso costoso por mano de obra y materiales.
❖ Son productos con alta calidad y precisión.
❖ No requieren de operaciones de acabado.
❖ Piezas de alto valor añadido como aeronáutica, joyería.
3. Fundición en molde permanente
Características generales:
➢ Dos mitades de molde con materiales de alta resistencia porque van a
estar sometidos a muchos ciclos con materiales que van a desgastar por
erosión las paredes del molde (fundición de hierro, acero, bronce,
grafito...)
➢ La cavidad del molde y el sistema de alimentación están mecanizados.
➢ Para producir fundiciones con cavidades internas se utilizan corazones
de metal o agregados de arena.
➢ Los moldes están recubiertos de una suspensión de material refractario,
grafito (para aumentar la vida útil de los moldes) o agentes separadores
y barreras térmicas.
➢ Los moldes se precalientan (150ºC - 200ºC)
➢ El molde incorpora características de enfriamiento asistido (el control
sobre el enfriamiento hace que tengamos control sobre las
microestructura de las piezas terminadas)
➢ Materiales fundidos: aluminio, magnesio, cobre, acero...
➢ Las piezas obtenidas tienen buen acabado superficial y tolerancias
ajustadas, propiedades mecánicas buenas # y uniformes y tasas de
producción altas (tiradas grandes para compensar el coste)

20. 3.1. Fundición al vacío
− Fundición de baja presión: El metal es empujado al molde (baja
presión) por aire a presión. Se aprovecha el metal fundido que está en el
centro.
− Fundición por vacío (Vacuum mold casting): Utiliza el vacío para
hacer llegar el metal fundido por el molde. Para formas complejas con
paredes delgadas y propiedades uniformes (piezas con partes muy
finas, difíciles de llenar). Se reduce la porosidad y los defectos debidos a
aire-gas.
3.2. Fundición Hueca (por escurrimiento)
➢ Obtener productos huecos de pared delgada en molde permanente.
➢ Controlar el tiempo de solidificación.
➢ Tasas de producción bajas: el material se empieza a enfriar cuando lo
ponemos en la superficie del molde. Cuando no queremos que siga
generando espesor, damos la vuelta y vertimos el material que sobre (no
adherido a la superficie).
➢ Adornos, juguetes (materiales con un punto de fusión bajo).
3.3. Fundición a presión (mayores presiones que la de baja)
➢ El metal fundido es forzado en el molde por presión.
➢ Piezas de alta calidad (ruedas tren).
3.4. Fundición centrifuga
❖ Utiliza la inercia (rotación) para forzar el material en el molde. Las
inercias lo obligan a adaptarse a las paredes del molde.

21. 3.5. Die casting - Inyección de metales
− Fundición de cámara caliente: Un émbolo inyecta el metal a presión
en el molde (émbolo calefactado). El metal se mantiene bajo presión
hasta que se solidifica el molde (15 MPa).
➢ Materiales bajo punto de fusión (Mg, Zn, Pb).
➢ 200-300 piezas/hora 90g-25g.
➢ Equipamiento caro, alta automatización.
− Fundición de cámara fría: Un émbolo inyecta el metal a presión en el
molde (émbolo no calefactado). El metal se mantiene bajo presión hasta
que se solidifica el molde (20 - 70MPa).
➢ Materiales con alto punto de fusión (Al, Mg, Cu).
➢ 90g-25kg.
4. Fundición de componentes monocristalinos
− Fundición convencional: El metal fundido se vacía en un molde
cerámico y comienza a solidificarse en las paredes del molde.
− Álabes solidificados direccionalmente.
− Álabes monocristalinos.
5. Hornos de fusión
a) Horno de arco eléctrico: Tasa de producción alta, poco contaminante,
mantienen la temperatura (aleaciones).
b) Horno de inducción: Fundidoras menor tamaño, control de
composición.
c) Horno Crisol: Quema un combustible.
d) Fusión por levitación: Suspensión magnética del metal fundido, el
metal fundido fluye hacia un molde para fundición por revestimiento, no
hay crisol (reduce los contaminantes).
5.1. Máquinas y hornos para la fundición

22. Máquinas de moldeo por sacudida y compresión
Máquina lanzadora de arena
Máquinas de sacudida y vuelco con retiro del modelo

23. Cubilote
Horno de crisol
• Estacionario
• Basculante

24. Horno de crisol (no ferroso)
Horno reverbero (no ferroso)
Horno eléctrico