fundición en arena

1. FUNDICION EN ARENA
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2. CONTENIDO
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• Introducción
• Definición
• Clasificación
• Principio de funcionamiento
• Metodología
• Moldeo
• Modelos
• Corazones
• Arena
• Tipos de piezas
• Características
• Equipo mecánico
• Defectos de fundición
• Conclusiones
• Referencias

3. DEFINICIÓN
 La fundición en arena consiste en vaciar un metal
fundido en 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. [1]
[1] Groover Mikell P.(2007).¨Fundamentos de
Manufactura Moderna¨ tercera edición pág .261-262
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Figura 1. fabricación de un molde de arena verde .

5. CLASIFICACIÓN
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MOLDES
DE ARENA
• Moldes de arena en
verde
• Moldes con capa seca
• Moldes con arena seca
• Moldes de arcilla
• Moldes furanicos
• Moldes de CO2

6. PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO
 La primera etapa del proceso de fundición en arena
consiste en la construcción del molde para la fundición.
Una vez que el molde se ha creado, este se debe preparar
para el vertimiento del metal fundido. La superficie de la
cavidad del molde se lubrica en primer lugar para facilitar la
extracción de la pieza de
El metal fundido se mantiene en un horno a una temperatura
establecida. Después de sujetar el molde, se vacía en el
molde el metal fundido mediante un cucharón desde su
recipiente de contención en el horno.
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7.  El metal fundido que se ha vaciado en el molde empezará a enfriarse y
a solidificarse cuando penetre en la cavidad. Una vez que se llene la
cavidad y se solidifique el metal fundido, se tendrá la forma final de la
pieza de fundición.
Después de transcurrido el tiempo predeterminado de solidificación, el
molde de arena puede simplemente romperse y extraer la pieza de
fundición
Durante el enfriamiento, el material en las canaletas del molde se solidifica
unido a la pieza.
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[2] Figura 2 U. Sharer, J. A. Rico, J. Cruz. ¨Principios de Ingeniería de
Manufactura¨ Pag 68.
PRINCIPALES COMPONENTES DEL
PROCESO DE FUNDICION.

9. METODOLOGÍA
Los principales componentes de un molde y algunos de
ellos.
 Respiradero: Consiste en un orificio delgado
generalmente hecho con una aguja , que sirve para
que no se quede aire atrapado al vaciarse el metal y
para que salgan los gases que se forman al entrar en
contacto la arena con el metal fundido.
 Rebosadero: Sirve para evitar que queden huecos por
falta de metal al solidificarse una pieza, ya que actúa
como una reserva de metal caliente y ayuda a
compensar la contracción por solidificación (rechupe)
además sirve como respiradero.
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10. Metodología
 Bebedero: Es el conducto que lleva al metal, de
donde se vierte a la cavidad del molde; consta de las
siguientes partes:
a) Represa de vaciado. Es el lugar que recibe el chorro
de metal, sirve como embudo, y en algunos casos,
como filtro de escoria.
b) Orificio de colada. Es el conductor vertical que lleva
al metal al nivel de la cavidad del molde.
c) Alimentador. Es el conducto que une el orificio de
colada con la cavidad del molde; se hace en la mitad
inferior de este ultimo y muchas veces lleva trampas
de escoria, donde esta queda atrapada flotando
sobre el metal.
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METODOLOGÍA
[3] Figura 3.1.6 U. Sharer, J. A. Rico, J. Cruz. ¨Principios de Ingeniería de
Manufactura¨ Pag 75

12. MOLDEO
Moldeo en arena verde. Es método mas común, consiste en una
mezcla de arena, arcilla, agua y algunos otros materiales. El termino
verde no se refiere al color, sino a la humedad que contiene la
arena. Los pasos básicos para la elaboración de un molde:
1. Se coloca un tablero para moldear, sobre una mesa o en el piso.
La mitad inferior de una caja de moldeo, denominada caja base
o inferior, se pone sobre el tablero. La mitad del modelo, se
coloca sobre el tablero.
2. Se cubre el modelo con arena fina y después se llena la caja de
moldeo con arena de relleno, apisonando firmemente para
compactarla. Una vez que se llena y compacta la arena de la
caja base, se le quita el exceso mediante un rasero.
3. Se coloca el tablero inferior sobre la caja base, se mantienen en
contactó firme con las manos o mediante tenazas o maquina de
moldear y se procede al volteo. 12

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[4] Figuras 3.1.8;3.1.9 U. Sharer, J. A. Rico, J. Cruz. ¨Principios de Ingeniería de
Manufactura¨ Pag 76

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4.- Se coloca la caja superior sobre la base y se alinean ambas mediante pernos o
machos de coincidencia. La mitad superior del moldeo se monta a la inferior por medio
de pernos de madera o acero.
5.- Se colocan estacas de madera o metal para formar los orificios de colada (bebedero)
y del rebosadero; la caja superior igual que la inferior, y después de compactar se
extraen las estacas. Se coloca encima el tablero para el volteo.
[5] Figuras 3.1.10;3.1.11. U. Sharer, J. A. Rico, J. Cruz. ¨Principios de Ingeniería de
Manufactura¨ Pag 77-78

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6.- Se levanta la caja superior y se voltea para sacar el modelo y hacer en la caja inferior
el conducto de colada que une al molde con el orificio de colada
[6] Figura 3.1.12. U. Sharer, J. A. Rico, J. Cruz. ¨Principios de Ingeniería de Manufactura¨
Pag 79

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7.- Se vuelve a colocar la caja superior sobre la caja inferior, alineando cuidosamente
ambas mitades del molde por medio de pernos exteriores.
8.- El molde esta listo; si es muy profundo se colocan pesos sobre la caja superior para
contrarrestar la presión del metal, además es común hacerle respiraderos para la salida
de gases.
[7] Figura 3.1.13. U. Sharer, J. A. Rico, J. Cruz. ¨Principios de Ingeniería de
Manufactura¨ Pag 79

17.  Moldeo en arena seca: El termino de arena seca significa que no hay
humedad en la arena que va estar en contacto con el metal fundido. La parte
seca puede ser el molde entero o una capa de unos 10mm de espesor.
Los moldes de arena seca dan un mejor acabado y permiten un mayor control
dimensional. Son usualmente usados para fundiciones de acero y algunas
veces para fundiciones de hierro.
El secado del molde se lleva a cabo en las estufas para moldes, cuya fuente
de calor puede utilizarse energía eléctrica, algún combustible derivado del
petróleo o coque.
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El secado debe realizarse con mucho cuidado calentando la
cámara de la estufa gradualmente y evitando que la temperatura
sea superior a los 300°C, con el objeto de no cocer la arcilla de la
arena, que perdería su plasticidad y no seria regenerable.
[8] Figura 3.1.14. U. Sharer, J. A. Rico, J. Cruz. ¨Principios de Ingeniería de
Manufactura¨ Pag 79

19. MODELOS
 El modelo es una forma usada para preparar una cavidad en el molde es
una herramienta el las manos del fundidor.
Los modelos se utilizan para moldear la mezcla de arena a la forma de la
fundición. Pueden estar hechos de madera, plástico o metal. En vista que los
modelos se usan de manera repetida para la fabricación de moldes
Hay varios tipos de modelos el mas simple esta hecho de una pieza, llamado
modelo solido, que tiene la misma forma de la fundición y los ajustes en
tamaño por contracción y maquinado.
Los modelos divididos constan de dos piezas que separan la pieza a lo largo
de un plano, este coincide con el plano de separación del molde y el modelo
con placa de empate ósea que son tres tipos.
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En el trabajo de móldelos la pregunta es el porque, un engrane
terminado o cualquier otro objeto no puede ser usado para fabricar el
molde eliminar los problemas y el costo de hacer un modelo. En
algunos casos esto se puede hacer, pero en general, el proceso no es
practico, porque ciertas tolerancias van consideradas en el modelo.
Estas tolerancias son: la contracción, extracción, acabado, la distorsión
y el golpeteo.
 Tolerancia para la contracción: Se debe tener en consideración
que un material al enfriarse se contrae dependiendo del tipo de
metal que se esté utilizando, por lo que los modelos deberán ser
más grandes que las medidas finales que se esperan obtener.
 Tolerancia para la extracción: Cuando se tiene un modelo que se
va a remover es necesario agrandar las superficies por las que se
deslizará, al fabricar estas superficies se deben considerar en sus
dimensiones la holgura por extracción.

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 Tolerancia por acabado: Cuando una pieza es fabricada es
necesario realizar algún trabajo de acabado o terminado de las
superficies generadas, esto se logra puliendo o quitando algún
material de las piezas producidas por lo que se debe considerar en
el modelo esta rebaja de material.
 Tolerancia de distorsión: Cuando una pieza es de superficie
irregular su enfriamiento también es irregular y por ello su
contracción es irregular generando la distorsión de la pieza, estos
efectos deberán ser tomados en consideración en el diseño de los
modelos.
 Golpeteo: En algunas ocasiones se golpean los modelos para ser
extraídos de los moldes, acción que genera la modificación de las
dimensiones finales de las piezas obtenidas, estas pequeñas
modificaciones deben ser tomadas en consideración en la
fabricación de los modelos.

22. CORAZONES
 Un corazón es una pieza que se coloca en la cavidad de un molde, con el
propósito de formar superficies internas en las piezas de fundición. Se
pueden hacer de arena, yeso, metal o cerámica dependiendo del uso que
se les va dar, de la forma del corazón y del costo de que se desea obtener
en los colados.
La mayoría de corazones se hacen de arena, ya sea verde o seca.
Corazones de arena verde: Son formados por el modelo, y se hacen de la
misma arena que el resto del molde.
Corazones de arena seca son formados separadamente en una caja de
corazones y se insertan en el molde antes de cerrarlo y después de sacar el
modelo.
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23. El método manual para construir corazones consiste en llenar una caja
de corazones con arena(arena silica con aglutinante), que se comprime
de la misma forma que en el moldeo manual; después se saca el
corazón y se hornea sobre una placa metálica.
Las maquinas que pueden hacer corazones pueden ser pisonadoras o
sopladoras.
Entre los diferentes tipos de aglutinantes que se usan para fabricar
corazones se encuentran los clasificados como aglutinantes de
aceite(aceite de linaza), otro grupo de aglutinantes se encuentran los
solubles en agua(harina de trigo, dextrina, almidono gelatinizado.
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24. ARENA
 La arena silica(SiO2) se encuentra en muchos depósitos naturales, y
es adecuada para propósitos de moldeo porque puede resistir altas
temperaturas sin descomponerse.
 Tipos de arcilla comúnmente usados son la caolinitaa, ilita y bentonita.
 Las arenas de moldeo sintéticas se componen de sílice lavada de
granos agudos, a los que se añade 3 a 5% de la arcilla.
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Para determinar la calidad esencial de la arena de fundiciones hacen
necesarias algunas pruebas periódicas. Las pruebas pueden ser tanto
químicas como mecánicas. Varias pruebas están diseñadas para
determinar las siguientes propiedades de la arena de moldeo.
 Permeabilidad: La porosidad de la arena que permite el escape de los
gases y vapores formados en el molde.
 Resistencia: La arena debe ser cohesiva hasta el grado de que tenga
suficiente ligazón, tanto el contenido de agua como el de arcilla afectan
la propiedad de la cohesión.
 Refractariedad: la arena debe resistir a las altas temperaturas, sin
fundirse.
 Tamaño y forma del grano: la arena debe tener un tamaño de grano
dependiente de la superficie que se trate de producción y los granos
deben ser irregulares hasta el grado que mantengan suficiente
resistencia a la cohesión.

26. TIPOS DE PIEZAS FABRICADAS
 Piezas como son: monoblocs de motores de autos, cabezas de
motor , poleas de cigüeñal cabezales de cilindro y carcasas de
cajas de transmisión, carcasas de bombas.
Algunas piezas pequeñas de fundición en arena incluyen
engranajes, poleas, y hélices. Las aplicaciones de mayor
magnitud incluyen bastidores para equipos grandes y bases para
maquinaria pesada
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[9] Groover Mikell P.(2007)figura 13.1.¨Fundamentos de Manufactura Moderna¨ tercera
edición pág .261

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CARACTERÍSTICAS DE LAS PIEZAS
FABRICADAS
En la fundición en arena se puede fabricar prácticamente cualquier aleación,
pero es usada sobre todo en materiales con alto punto de fusión como acero,
níquel y titanio. Los materiales más comunes utilizados en este proceso son:
• Aleaciones de aluminio
• Aleaciones de latón
• Fundiciones
• Aceros
Las tolerancias lineales para pequeñas dimensiones, de hasta 200 mm, en
piezas fabricadas por moldeo en arena es difícil reducirlas por debajo de ±0.5
mm Siendo necesario el mecanizado posterior para obtener menores
tolerancias.
El acabado superficial típico de este proceso
es en torno a 10 micrómetros.

29. EQUIPO Y HERRAMIENTAS
En la fundición en arena se ocupa:
 Calderas y hornos para fundir el metal
 Aglutinantes
 Piezas que nos sirvan de diseño para el molde
 Materiales refractarios
 Equipo para el maquinado y acabado de la pieza
 Apisonadoras y sopladoras.
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30. DEFECTOS DE FUNDICIÓN
En fundición, la exactitud en el dimensionado final de la pieza depende en
parte del proceso y en parte de la naturaleza de cada dimensión. Los
principales errores son:
 Errores de moldeo.
 Errores en las dimensiones del molde.
 Contracción anómala y distorsión en el enfriamiento.
 Acabado.
El modelo se debe diseñar reproduciendo fielmente la forma exterior de la
pieza a fabricar y teniendo en cuenta aspectos como su disposición en el
molde, sobredimensionado y la necesidad de la colocación de machos
para dar formas interiores.
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31. CONCLUSIONES
Los colados de arena es un procedimiento muy complejo que requieren de
un análisis fabricación este tipo de fundiciones tiene muchas aplicaciones
una seria en el área de automotriz.
Que a mi razonamiento este consta de cinco etapas, las cuales son:
Preparación de la arena donde se escoge, se prepara para después el
moldeo
Moldeo es la etapa donde se elabora el molde.
Fusión esto ocurre cuando el metal se vuelve liquido que se realiza
atreves de un horno a altas temperaturas.
Vertido esta etapa ocurre cuando el metal liquido es introducido al molde
atraves del bebedero evitando, la turbulencia tratando:¨un flujo laminar¨
Desmolde ,limpieza, acabado es la parte donde se rompe el molde de
arena para poder obtener la pieza y darle limpieza y finalmente darle el
uso que va tener la pieza.
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32. REFERENCIAS
[1] U. Sharer, J. A. Rico, J. Cruz. Principios de Ingenieria de
Manufactura. Pág. 67-100
[2] B. H. Amstead, Ph. F. Ostwald, M:L Begeman. Procesos de Manufactura.
versión Si, compañía Editora Continental. Pág. 110-145
[3] Serope Kalpakjian, Steven R. Schmid, Manufactura Ingenieria y tecnología,
Prentice Hall, 4ª. Edición (2002), Pág. 1-1152.
[4] A. Biedermann, L. M. H.(1957). Tratado Moderno de Fundición del Hierro y
del acero.
[5] Beltrán, G. M. (2010). “Investigación sobre el Procesamiento de los metales y
sus aleaciones." from http://www.monografias.com/.
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