Este documento describe diferentes tipos de procesos de fundición, incluyendo fundición por inyección, fundición prensada, fundición a baja presión, fundición centrifuga, fundición en coquilla y fundición de arenas. Explica los materiales y métodos utilizados en cada proceso de fundición, así como sus aplicaciones típicas y ventajas. Además, proporciona detalles sobre los tipos y preparación de arenas de moldeo comúnmente usadas en la industria de la fundición.

1. Republica Bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular para la Educación
Instituto Universitario Politécnico “Santiago Mariño”
Cabimas – Edo.Zulia
FUNDICIONES
Realizado por:
Jesus Piña
C.I 26550444
Ing. Mantenimiento Mecánico

2. 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.

3. Clasificación de las Fundiciones
Fundición por inyección
Es un proceso semi-continuo que consiste en inyectar un polímero, cerámico o un
metal en estado fundido en un molde cerrado a presión y frío, a través de una
compuerta. En ese molde el material se solidifica, comenzando a cristalizar en
polímeros semi-cristalinos. La pieza o parte final se obtiene al abrir el molde y
sacar de la cavidad la pieza moldeada. El moldeo por inyección es una técnica
muy popular para la fabricación de artículos muy diferentes. Los polímeros han
logrado sustituir otros materiales como son: madera, metales, fibras naturales,
cerámicas y hasta piedras preciosas. La popularidad de este método se explica
con la versatilidad de piezas que pueden fabricarse, la rapidez de fabricación, el
diseño escalable desde procesos de prototipos rápidos, altos niveles de
producción y bajos costos, alta o baja automatización según el costo de la pieza,
geometrías muy complicadas que serían imposibles por otras técnicas, las piezas
moldeadas requieren muy poco o nulo acabado pues son terminadas con la
rugosidad de superficie deseada, color y transparencia u opacidad, buena
tolerancia dimensional de piezas moldeadas con o sin insertos y con diferentes
colores.

4. Fundición prensada
Este procedimiento combina las características de la fundición y la forja, de forma
que no se hace necesario el uso de canales de alimentación. La fundición
prensada se basa en principio de la solidificación prensada del metal fundido
usando un juego de utillajes y una prensa hidráulica. El funcionamiento de la
fundición prensada es que coloca un juego de utillajes en la prensa hidráulica y se
precalientan hasta la temperatura de trabajo. Se introduce en una cantidad exacta
de metal fundido en la parte inferior del troquel y se activa la prensa. Cuando se
cierran la parte superior e inferior del troquel, el utillaje obliga al metal a rellenar
las cavidades definidas por el juego de troqueles y el metal es presionado. La
presión se mantiene hasta la completa solidificación de la pieza. Fuerza al metal a
tener un contacto muy estrecho con las superficies del troquel, obteniendo una
reproducción exacta de la superficie.
Fundición a baja presión
Es un sistema de fundición que consiste colocar un crisol de metal fundido en un
recipiente a presión. Un tubo de alimentación conecta el metal de crisol con la
entrada del molde. Se inyecta aire comprimido o un gas inerte en el recipiente a
una presión de 20-105 kN/m². Al inyectarlo la única salida del metal será el tubo
por lo que se genera el flujo de metal, que llena la matriz y forma la pieza. La
presión se mantiene durante la solidificación paracompensar la contracción
volumétrica.

5. Fundición centrifuga
Consiste en depositar una capa de fundición líquida en un molde de revolución
girando a gran velocidad y solidificar rápidamente el metal mediante un
enfriamiento continuo del molde o coquilla. Las aplicaciones de este tipo de
fundición son muy variadas, yendo desde la fabricación de telescopios o partes de
joyería hasta las tuberías, este procedimiento frecuentemente utilizado para la
fabricación de tubos sin costura, camisas y demás objetos simétrico.
Fundición en coquilla
Nos permite una notable optimización del rendimiento de trabajo, por lo que resulta
idóneo en la consecución de producciones elevadas, medianas y cortas al concedernos
dos grandes ventajas: ahorro, pues utiliza un molde de acero permanente denominado
«coquilla» de mayor durabilidad, rapidez y capacidad de repetición. Las piezas resultantes
de este proceso de fundición en coquilla cuentan con una gran resistencia y un acabado
superficial excepcional, características que nos permiten gran margen de maniobra.

6. Aplicaciones
Se utiliza en bloque de motores, tambores de freno, cilindros y pistones de
motores.
La fundición dúctil o esferoidal se consigue añadiendo pequeñas cantidades de
magnesio y cerio a la fundición gris en estado líquido. En este caso, el grafito no
se segrega como escamas sino que forma esferoides lo que confiere a la fundición
propiedades mecánicas diferentes. No es frágil y tiene propiedades mecánicas
similares a las de los aceros. Presenta una mayor resistencia a la tracción que la
fundición.
Se suele utilizar para la fabricación de válvulas y engranajes de alta resistencia,
cuerpos de bomba, cigüeñales y pistones.
La fundición blanca contienen poco carbono (1.8-3.6%) y silicio (0.5-1.9%) se
obtienen por enfriamiento rápido. La mayor parte del carbono aparece como
cementita en lugar de grafito, y la superficie fracturada tiene una tonalidad blanca.
La fundición blanca es extremadamente dura frágil por lo que es inmecanizable.
Se limita a componentes de gran dureza y resistencia al desgaste y sin ductilidad
como los cilindros de los trenes de laminación. Generalmente la fundición blanca
se obtiene como producto de partida para fabricar la fundición maleable.
La fundición maleable contienen 3% carbono y 0.75% silicio de se obtiene a partir
de la fundición blanca por calentamiento prolongado en atmósfera inerte (para
prevenir la oxidación) a temperaturas entre 800 y 900 °C. En estas condiciones la
cementita descompone para dar grafito en forma de racimos o rosetas dentro de la
matriz ferrítica o perlítica y es similar a la de la fundición esferoidal.

7. Arenas de Moldeo
Es el proceso más utilizado, la producción por medio de este método representa la
mayor parte del tonelaje total de fundición. Casi todas las aleaciones pueden
fundirse en arena; de hecho, es uno de los pocos procesos que pueden usarse
para metales con altas temperaturas de fusión, como son el acero, el níquel y el
titanio. La fundición en arena consiste en vaciar el metal fundido a un molde de
arena, dejarlo solidificar y romper después el molde para remover la fundición.
Posteriormente la fundición pasa por un proceso de limpieza e inspección, pero en
ocasiones requiere un tratamiento térmico para mejorar sus propiedades
metalúrgicas.

8. Tipos
 Arena de Silice: Se compone de 1 átomo de sílice y 2 de oxígeno formando
una molécula muy estable. Esta molécula es insoluble en agua y es un
mineral que es altamente resistente al calor, con un punto de fusión de
1650 grados centígrados.
 Bentonita: Las arenas de moldeo están compuesta por arcilla y arena,
generalmente bentonita, que proporciona cohesión y plasticidad a la
mezcla, facilitando su moldeo y dándole resistencia suficiente para
mantener la forma adquirida después de retirar el moldeo y mientras se
vierte el material fundido.
 Arena de Cromita: Es una arena especial con muy buenas propiedades a
elevadas temperaturas, proporciona una alta resistencia a la penetración
del metal líquido, y comparativamente con otras arenas produce un
enfriamiento más rápido de la pieza fundida.
 Arena de Olivino: Es una arena especial para la fabricación de moldes y
machos en la industria de la fundición. Su carácter básico la hace adecuada
en la fabricación de piezas fundidas de acero al manganeso.
 Arena de Corconio: Se emplea en la fabricación de moldes y machos
sometidos a altas temperaturas como es el caso de piezas de acero y
piezas masivas de fundición.

9. Fabricación
En la fabricación del molde, los granos de arena se aglutinan por medio de
una mezcla de agua y arcilla. La proporción típica (en volumen) es 90% de
arena, 3% de agua y 7% de arcilla. Se pueden usar otros agentes
aglutinantes en lugar de la arcilla, como resinas orgánicas y aglutinantes
inorgánicos (por ejemplo, silicato y fosfato de sodio). Algunas veces se
añaden a la mezcla de arena y aglutinante ciertos aditivos para mejorar las
propiedades del molde como la resistencia y permeabilidad. En el método
tradicional para formar la cavidad del molde se compacta la arena alrededor
del modelo en la parte superior e inferior de un recipiente llamado caja de
moldeo. El proceso de empaque se realiza por varios métodos. El más
simple es el apisonado a mano realizado manualmente por un operario.
Además, se han desarrollado varias máquinas para mecanizar el
procedimiento de empacado, las cuales operan por medio de los siguientes
mecanismos:
1) compactación de la arena alrededor del patrón o modelo mediante
presión
Neumática.
2) acción de sacudimiento, dejando caer repetidamente la arena
contenida en la caja junto al modelo, a fin de compactarla en su lugar;
3) lanzamiento, haciendo que los granos de arena se impacten contra el
patrón
a alta velocidad.

10. Características de los moldes
1) Resistencia, capacidad del molde para mantener su forma y soportar la
erosión causada por el flujo del metal líquido, depende del tamaño del
grano, las cualidades adhesivas del aglutinante y otros factores.
2) Permeabilidad, capacidad del molde para permitir que el aire caliente y
los gases de fundición pasen a través de los poros de la arena.
3) Estabilidad térmica, capacidad de la arena en la superficie de la cavidad
del molde para resistir el agrietamiento y encorvamiento en contacto con el
metal fundido.
4) Retractibilidad, capacidad del molde para dejar que la fundición se
contraiga sin agrietarse; también se refiere a la capacidad de remover la
arena de la fundición durante su limpieza.
5) Reutilización. Estas medidas son algunas veces incompatibles, por
ejemplo, un molde con una gran resistencia tiene menos capacidad de
contracción. Los moldes de arena se clasifican frecuentemente como arena
verde, arena seca o de capa seca.

11. Tipos, usos y preparación de arenas de moldeo
Los moldes de arena verde se hacen de una mezcla de arena, arcilla y
agua, el término "verde" se refiere al hecho de que el molde contiene
humedad al momento del vaciado. Los moldes de arena verde tienen
suficiente resistencia en la mayoría de sus aplicaciones, así como buena
retractibilidad, permeabilidad y reutilización, también son los menos
costosos. Por consiguiente, son los más ampliamente usados, aunque
también tienen sus desventajas. La humedad en la arena puede causar
defectos en algunas fundiciones, dependiendo del metal y de la forma
geométrica de la pieza. Un molde de arena seca se fabrica con
aglomerantes orgánicos en lugar de arcilla. El molde se cuece en una
estufa grande a temperaturas que fluctúan entre 204 ºC y 316 ºC. El cocido
en estufa refuerza el molde y endurece la superficie de la cavidad. El molde
de arena seca proporciona un mejor control dimensional en la fundición que
los moldes de arena verde. Sin embargo, el molde de arena seca es más
costoso y la velocidad de producción es reducida debido al tiempo de
secado. Sus aplicaciones se limitan generalmente a fundiciones de tamaño
medio y grande y en
velocidades de producción bajas. En los moldes de capa seca, la superficie
de la cavidad de un molde de arena verde se seca a una profundidad entre
10 mm y 25 mm, usando sopletes, lámparas de calentamiento u otros
medios, aprovechando parcialmente las ventajas del molde de arena seca.
Se pueden añadir materiales adhesivos especiales a la mezcla de arena
para reforzar las superficie en la cavidad.

12. La clasificación precedente de moldes se refiere al uso de aglutinantes
convencionales, ya sea agua, arcilla u otros que requieren del
calentamiento para curar. Se han desarrollado también moldes aglutinados,
químicamente diferentes de cualquiera de los aglutinantes tradicionales.
Algunos de estos materiales aglutinantes, utilizados en sistemas que no
requieren cocimiento, incluyen las resinas furánicas, las fenólicas y los
aceites alquídicos. La popularidad de los moldes que no requieren
cocimiento está creciendo debido a su buen control dimensional en
aplicaciones de alta producción.

13. Familiarización de moldeo
Cada moldeo contiene distintas característica que lo diferencia de otro,
como es el caso del moldeo de arenas verdes que en esta se fabrica piezas
de tamaño mediana y pequeña, mientras que del moldeo de arena seca
que hace piezas de mayor tamaño pero su reproducción es mas costosas
que la del moldeo de arenas verdes.
Las características mas comunes de los distintos moldeos es que
dependiendo su composición química se puede realizar piezas de distintos
tamaños, también se realiza moldeos tanto orgánicos como inorgánicos
como es el caso del moldeo químico que tiene la característica de realizar
piezas grandes pero de mayor exigencia por su mejor acabado.

14. Proceso de fundición, colada, vaciado, producto final de fundición.
Los procesos de fabricación de las piezas de fundición deben ser
ejecutados con la máxima minuciosidad, rendimiento y calidad, para
garantizar de esta manera, la satisfacción final del cliente. Los procesos de
fundición de acero pueden ser diferentes de unas fundiciones a otras, pero
el proceso que se aplica en Fundiciones, sigue las siguientes etapas:
Proyecto y diseño
Con la recepción del pedido del cliente, se pone en marcha el proceso
interno para la fabricación de las piezas de fundición. Es necesario realizar
el estudio del sistema de alimentación y llenado de las piezas, y construir
los modelos y las cajas de machos. Se realizan estudios y simulaciones de
solidificación por ordenador, para garantizar la máxima calidad de las
piezas a obtener.
Moldeo y machería
Los moldes de arena se realizan en las instalaciones de moldeo.
En Fundiciones se utilizan dos tecnologías de moldeo, en función del tipo y
tamaño de las piezas a fabricar:
 Moldeo en “Verde”: piezas pequeñas y medianas.
 Moldeo Químico: piezas grandes y de alta exigencia.

15. La sección de Machería es una sección auxiliar a las secciones de
moldeo, y es la parte del proceso donde se realizan los machos de arena
utilizando las cajas de machos.
La arena preparada en los molinos es volcada sobre los modelos de
fundición para su compactación, conformando el molde de la futura pieza.
Una vez que el molde de arena se ha compactado, se separa el modelo de
fundición que servirá para la fabricación de nuevos moldes de arena.
Los machos fabricados en la sección de Machería son colocados en el
interior de los moldes de arena, para acabar de definir la forma interna de la
pieza.
Fusión y colada
El proceso de fusión de las chatarras y ferroaleaciones para la obtención
del acero líquido, se realiza en los hornos eléctricos de inducción de media
frecuencia de la sección de Fusión. El acero, dependiendo de las
aleaciones a fabricar se funde a una temperatura entre 1.450º C y 1.650º C.
Terminada la fusión, el acero pasa a la cuchara de colada, y finalmente se
vierte el acero líquido en los moldes de arena, depositados en la zona de
Cola da. Tras la solidificación del metal de acero, se obtiene la pieza sólida,
esta pieza hay que someterla a unos procesos posteriores, para llegar al
diseño y forma de la pieza final deseada por el cliente.
La colada es uno de los procesos más antiguos que se conocen para
trabajar los metales, es el proceso que da forma a un objeto al entrar
material líquido en una cavidad formada en un bloque de arena aglomerada
u otro material que se llama molde y dejar que se solidifique el líquido.

16. Vaciado
El vaciado es un procedimiento en varios pasos para la fabricación de
esculturas, piezas completas o partes, relieves, etc. de metal, plástico,
yeso, barro, cerámica, etc. Se consigue vertiendo (vaciando) una colada, en
el interior de un molde, de algún plástico líquido solidificante, de yeso o
metal fundido. Se diferencia del proceso de inyección, que también usa
moldes, en que el molde se llena por el peso del material de relleno,
usándose a veces la fuerza centrífuga para ayudar a llenar el molde. En
contraposición, en el proceso de inyección, se usa un elemento mecánico
para aumentar la presión del material de relleno del molde.
Tratamientos térmicos
La pieza fundida en bruto de colada (as cast) es sometida a unos
tratamientos térmicos especiales, con el fin de alcanzar las características
mecánicas de resistencia, dureza y tenacidad. Las fundiciones realiza
tratamientos térmicos de normalizado, recocido, temples y revenidos, en
hornos de calentamiento a gas natural. La medición de las características
mecánicas logradas en el acero como la resistencia a la tracción, carga de
rotura, y dureza son realizadas en los diferentes equipos de ensayo y
análisis del laboratorio mecánico.

17. Inspección y control
Todos los procesos de fundición están sometidos a procedimientos
específicos de control (control dimensional y visual, durezas, control por
partículas magnéticas, rayos X,..), asegurándose que los defectos
encontrados en cualquiera de las fases del proceso no pasan a los
procesos siguientes.
Producto final
El proceso total de fabricación de las piezas de fundición termina con el
acabado o producto final de las piezas, que consiste en la mecanización de
las piezas fundidas hasta obtener las medidas y tolerancias solicitadas por
el cliente.