Este documento describe el proceso de fundición, incluyendo la calcinación, reducción, uso de fundentes y diferentes tipos de moldes. Explica que la fundición implica calentar y reducir minerales para obtener metales puros, utilizando un agente reductor como el coque. También describe procesos como la fundición en arena, moldes temporales y permanentes, y ventajas de modelos desechables como la fabricación de moldes sin maquinaria costosa.

1. República Bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular para la Educación Superior
I.P.U. Santiago Mariño
Procesos de fabricación I
Fundiciones
Realizado por:
Andrés Petit C.I.: 25905838
Kevin Fernández C.I.: 25979440
Maracaibo, 20 de septiembre de 2018

2. Introducción
En la metalurgia existe un proceso muy utilizado para la realización de
piezas o productos metálicos, a lo largo del tiempo este proceso se determina
como uno de los más importantes hoy en día ya que la mayoría de las
maquinarias y otro productos que utilizamos en nuestra vida diaria está
relacionado con un proceso de fundición que es de lo que trata este informe sobre
ese proceso que es tan importante, buscaremos describir cada una de los tópicos
relacionados con dicho proceso.
En el Viejo Mundo el ser humano aprendió a obtener metales mediante
fundición en la prehistoria, alrededor del VII milenio a. C. El descubrimiento y uso
de los metales útiles para la fabricación de herramientas, el cobre y el bronce
primeramente, y posteriormente el hierro, causaron un gran impacto en las
sociedades humanas de la época. El efecto fue tan generalizado que los
historiadores han dividido la historia de la antigüedad en Edad de Piedra, Edad del
Bronce y Edad del Hierro
En el siguiente informe destacaremos como se lleva a cabo un proceso de
función además de sus clasificaciones dependiendo del material, molde o
complejidad de la pieza de trabajo que necesitemos realizar.

3. Esquema
1. Fundición:
2. Proceso de fundición:
3. Calcinación:
4. Reducción:
5. Fundentes:
6. Vertido:
7. Tipos de moldes para la realizar una fundición:
8. Moldes temporales:
9. Modelos desechables y removibles:
10.Fundición en moldes de arena:
11.Fundición en moldes de capa seca:
12.Fundición en moldes con arena seca:
13.Fundición en moldes de arcilla:
14.Fundición en moldes furánicos:
15.Fundición con moldes de CO2:
16.Ventajas de los modelos desechables:
17.Desventajas de los modelos desechables:
18.Partes del molde:
19.Diseño de modelos para fundición:
20.Limpieza de las piezas moldeadas:

4. Fundición:
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. Generalmente se usa como agente
reductor una fuente de carbono, como el coque, el carbón o el carbón vegetal en
el pasado. El carbono (o el monóxido de carbono generado a partir de él) saca el
oxígeno de la mena de los óxidos (o el azufre, carbonato, etc... en los demás
minerales), dejando el metal en su forma elemental. Para ello el carbono se oxida
en dos etapas, primero produciéndose monóxido de carbono y después dióxido de
carbono. Como la mayoría de las menas tienen impurezas, con frecuencia es
necesario el uso de un fundente o castina, como la caliza, para ayudar a eliminar
la ganga acompañante en forma de escoria.
También se denomina fundición
al proceso de fabricar objetos con
metales fundidos mediante moldes,
que suele ser la etapa siguiente a la
fundición extractiva, que es de la que
trata este artículo. Las plantas para la
reducción electrolítica del aluminio
generalmente también se denominan
fundiciones, aunque se basan en un
proceso físico completamente
diferente. En ellas no se funde el óxido
de aluminio, sino que se disuelve en fluoruro de aluminio para producir la
electrólisis de la mena. Normalmente se utilizan electrodos de carbono, pero en
las plantas de diseño más moderno se usan electrodos que no se consuman. El
producto final es aluminio fundido.
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. 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.
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

5. encima de la cavidad del molde, causando que el proceso no se lleve a cabo de
forma satisfactoria.
Proceso de fundición:
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 compuestas 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.
Calcinación:
La calcinación es el proceso de calentar el mineral hasta altas temperaturas
para disipar su materia volátil. En el caso de los carbonatos y sulfatos este
proceso sirve para eliminar el azufre y el
carbono no deseados, transformándolos en
óxidos que pueden reducirse directamente.
Por ello la calcinación en estos casos se
hace en ambientes oxidantes. Algunos
ejemplos prácticos son:
La malaquita, una mena corriente
del cobre, es principalmente carbonato de
cobre (CuCO3). Este mineral se
descompone térmicamente a CuO y CO2
en varias etapas entre los 250°C y 350°C.
El dióxido de carbono se libera en la atmósfera dejando el óxido de cobre que se
puede reducir como se describe en la siguiente sección.
La galena, el mineral más común del plomo, se compone principalmente de
sulfuro de plomo (PbS). El sulfuro se oxida a sulfito (PbSO3) en su primera etapa
de descomposición térmica que origina óxido de plomo y anhídrido sulfuroso gas
(PbO y SO2). El dióxido de azufre (como el dióxido de carbono en el ejemplo
anterior) se disipa en la atmósfera y el óxido de plomo se reduce incluso en una
combustión abierta al aire.

6. Reducción:
La reducción es la etapa final a altas temperaturas de la fundición. Aquí es
cuando el óxido se convierte en metal elemental. El ambiente reductor
(generalmente proporcionado por el monóxido de carbono que se produce por la
combustión incompleta del carbono en el interior del horno poco ventilado) saca a
los átomos de oxígeno del mineral puro. Las temperaturas necesarias varían en un
amplio rango, tanto en la comparación entre los distintos metales como en la
relación con el punto de fusión del propio metal. Por ejemplo:
El óxido de hierro se convierte en hierro metálico alrededor de los 1250°C,
casi 300 grados por debajo del punto de fusión del hierro que es de 1538°C;
El óxido de mercurio se convierte en vapor de mercurio cerca de los 550°C,
casi 600 grados por encima de su punto de fusión de -38°C.
En el caso de la fundición del hierro el coque quemado como combustible
para calentar el horno además al arder libera monóxido de carbono, que se
combina con los óxidos de hierro del mineral y los reduce a hierro metálico, según
la ecuación:
Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2 ↑
En el caso de la fundición del cobre el producto intermedio producido en la
calcinación se reduce según la reacción:
CuO + CO → Cu + CO2 ↑
En ambos casos el gas de dióxido de carbono se disipa en la atmósfera
dejando el metal libre.
Fundentes:
En el proceso de fundición se usan los fundentes con varios propósitos, los
principales son catalizar las reacciones deseadas o que se unan químicamente a
las impurezas o productos de reacción no deseados para facilitar su eliminación.
El óxido de calcio, en forma de caliza, se usa a menudo con este propósito, ya que
puede reaccionar con el dióxido de carbono y el dióxido de azufre producidos
durante la calcinación y la reducción manteniéndolos fuera del ambiente de
reacción.
Los fundentes y la escoria pueden proporcionar un servicio secundario
adicional después de que se haya completado la etapa de reducción, recubrir con
una capa fundida el metal purificado para evitar que entre en contacto con el
oxígeno, que al estar todavía tan caliente se oxidaría rápidamente.

7. En la fundición del hierro se emplea la caliza al cargar el horno como fuente
adicional de monóxido de carbono y como sustancia fundente. Este material se
combina con la sílice presente en el mineral (que no se funde a las temperaturas
del horno) para formar silicato de calcio, de mayor punto de fusión. Sin la caliza se
formaría silicato de hierro, con lo que se perdería hierro metálico. El silicato de
calcio y otras impurezas forman una escoria que flota sobre el metal fundido en la
parte inferior del horno.
Vertido:
En la tecnología de vertido se tomarán en cuenta aspectos como el tipo de
cuchara, temperatura de vertido, tiempo de
mantenimiento del metal liquido en la cuchara y las
particularidades de fundición de las aleaciones. Para el
vertido o llenado de los moldes se utilizan las
denominadas cucharas de colada las cuales presentan
determinadas clasificaciones en el caso de nuestra
tecnología será:
Según transportación: Accionadas por grúas
Según la inclinación de las paredes: Cilíndricas
Según el tipo de volteo de la cuchara: Por medio de palanca vertical
Según la forma del pico: Vaciado por debajo
El vertido se realizará con cierto sobrecalentamiento de la aleación por
encima de la temperatura de liquidez, lo que favorece a la fluidez y mejora la
capacidad de llenado del molde; sin embargo, el acero sufre variación en sus
propiedades en mayor o menor medida en función de la temperatura, por lo que
cada acero tiene un rango óptimo de temperatura de vertido.
Tipos de moldes para la realizar una fundición:
Moldes temporales:
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.

8. Modelos desechables y removibles:
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.
Fundición en moldes de arena:
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.
Fundición en moldes de capa seca:
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.
Fundición en moldes con arena seca:
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.

9. Fundición en moldes de arcilla:
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.
Fundición en moldes furánicos:
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.
Fundición con moldes de CO2:
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.
También los procesos de moldeo pueden ser clasificados por el lugar en el
que se fabrican.
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.
Moldeo de piso. Para piezas grandes en las que su manejo es difícil y no
pueden ser transportadas de un sitio a otro.
Moldeo en fosa. Cuando las piezas son extremadamente grandes y para su
alimentación es necesario hacer una fosa bajo el nivel medio del piso.
Ventajas de los modelos desechables:
 Para la fabricación de moldes sin máquinas de moldeo se requiere
Menos tiempo.
 No requieren de tolerancia especiales.

10.  El acabado es uniforme y liso.
 No requiere de piezas sueltas y complejas.
 No requiere de corazones
 El moldeo se simplifica notablemente.
Desventajas de los modelos desechables:
 El modelo es destruido en el proceso de fundición.
 Los modelos son más delicados en su manejo.
 No se puede utilizar equipo de moldeo mecánico.
 No se puede revisar el acabado del molde.
Partes de un molde:
 Vasija de vaciado: Entrada del metal fundido al molde.
 Bebedero: Conducto por el cual baja el metal fundido para la
alimentación del metal al molde.
 Corredor alimentador: Vasija inferior que permite la entrada del
material a la cavidad En algunos casos se coloca un rebosadero
antes del corredor alimentador para que se atrape la escoria o
partículas extrañas del metal fundido.
 Rebosaderos: Son espacios que pueden ser ciegos o abiertos y que
sirven para permitir que la escoria del material fundido flote y sea
atrapada. También sirven para conocer si el material llenó en su
totalidad la cavidad del molde.

11. Diseño de modelos para fundición:
La fundición en arena requiere un modelo a tamaño natural de madera,
plástico y metales que define la forma externa de la pieza que se pretende
reproducir y que formará la cavidad interna en el molde. En lo que atañe a los
materiales empleados para la construcción del modelo, se puede emplear desde
madera o plásticos como el uretano y el poliestireno expandido (EPS) hasta
metales como el aluminio o el hierro fundido. Para el diseño del modelo se debe
tener en cuenta una serie de medidas derivadas de la naturaleza del proceso de
fundición:
 Debe ser ligeramente más grande que la pieza final, ya que se debe
tener en cuenta la contracción de la misma una vez se haya enfriado
a temperatura ambiente. El porcentaje de reducción depende del
material empleado para la fundición.
 Las superficies del modelo deberán respetar unos ángulos mínimos
con la dirección de desmoldeo (la dirección en la que se extraerá el
modelo), con objeto de no dañar el molde de arena durante su
extracción. Este ángulo se denomina ángulo de salida. Se
recomiendan ángulos entre 0,5º y 2º.
 Incluir todos los canales de alimentación y mazarotas necesarios
para el llenado del molde con el metal fundido.
 Si es necesario incluirá portadas, que son prolongaciones que sirven
para la colocación del macho.

12. Limpieza de las piezas moldeadas:
En este procedimiento se incluye la separación de las mazarotas,
bebederos y demás partes del sistema de alimentación, el cual está formado por
los cargadores y su utilización tiene como finalidad prevenir no sólo la formación
de cavidades o rechupes, debido a la contracción del metal durante la
solidificación sino también evitar diseños con exceso de metal y altos costos de
limpieza. Así como las rebabas, se eliminan las incrustaciones de arena y la
retirada de los machos de moldeo.
Los pequeños bebederos y mazarotas, cuando la pieza moldeada no es
muy delicada y poco tenaz, se quitan
golpeándolos y para los de mayor tamaño se
usan herramientas de corte. Las rebabas se
suprimen con corta frío o por amolado. Para la
limpieza de la superficie (pieza moldeada) se
utiliza el chorreado con arena. Para la limpieza
de los machos de moldeo sin producir polvo se
utiliza chorro de agua.

13. Conclusión:
La fundición es un proceso de gran importancia para muchas industrias
manufacturera, en especial la siderúrgica que funden diversos tipos de metales
destinados a formar distintos productos como materiales de construcción e incluso
láminas para la fabricación de automóviles.
La fundición abarca mucho campo de aplicación sin ellas muchos de los
productos que nos rodean de ninguna otra manera fueran posible su fabricación,
cabe destacar que la mayoría de las piezas de los motores de combustión interna
están hechas a base de realizar un proceso de fundición es difícil imagina un
mundo sin realizar este tipo de procesos que se realiza desde hace muchos años
y hoy en día se siguen realizando con un conocimiento más amplio del estudio de
la temperatura y los materiales a fundir.
Concluido este tema podemos decir que es un proceso muy importante en
la mecánica y muchas áreas más como la como la ingeniería civil muchas otras.
La fundición se relaciona con toda la vida diaria del ser humano para llevar
soluciones a distintos problemas en base a la fundición de un material

14. Bibliografía:
 García Caballero, R. (1970).Guía Tecnológica de Fundición.
 Schey, J. (2002). Procesos de Manufactura.
 Neely. (1992). Materiales y Procesos de Manufactura
 www.wikipedia.com