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Ingeniería de
 Procesos de fabricación;                 Sistemas y
                                          Automática
 Conformado por moldeo      Tecnología de Fabricación y
                            Tecnología de Máquinas




Tecnología de
Fabricación y
Tecnología de
  Máquinas
Ingeniería de
                                                                                    Sistemas y
    Clasificación de las Tecnologías                                                Automática
                                                                      Tecnología de Fabricación y
             de Fabricación                                           Tecnología de Máquinas




                     Tecnologías de Fabricación
     Por              Por fusión y         Por             Por soldadura       Por sinterizado
eliminación de          moldeo         deformación
   material
Arranque de viruta   Metales           Forja libre o con      Soldadura        Compresión axial
                        Moldeado en        estampa             eléctrica
Mecanizados por             arena                                               Compactación
  medios no             Moldeado en      Laminación        Soldadura con gas      isostática
convencionales            coquilla
                       Moldeado bajo      Extrusión          Soldadura por       Extrusión y
                           presión                            medios no          laminación
                     Pláticos              Estirado         convencionales
                         Inyección
                                       Conformado de          Unión por
                                          chapas              abrasivos
Ingeniería de
                                                     Sistemas y
                                                     Automática
  FUSION Y MOLDEO : METALES            Tecnología de Fabricación y
                                       Tecnología de Máquinas



• Introducción
• Terminología
• Diagrama de proceso
  •El Molde
      •Moldeo en arena
      •Moldeo en molde permanente
           •Moldeo a presión
           •Moldeo a la cera perdida
      •Tolerancias en los modelos
  •El metal líquido
  •Tecnología de la colada
  •Enfriamiento y Solidificación
  •Desmoldeo y Limpieza
  •Control de Calidad
Ingeniería de
                                                                          Sistemas y
                                                                          Automática
                  Introducción                              Tecnología de Fabricación y
                                                            Tecnología de Máquinas

El proceso de moldeo es un procedimiento de fabricación de objetos metálicos
basado en verter el metal fundido en la cavidad de un molde, para obtener tras la
solidificación y enfriamiento una pieza que es reproducción de la cavidad del
molde.

Características:
•Puede utilizarse tanto para formas simples como complejas
•Reduce o elimina los costes de otros procesos de fabricación, como el
mecanizado, deformación plástica ...
•Rentable para bajos volúmenes de producción
•Pueden utilizarse un gran número de aleaciones
•Reducido número de desperdicios generados en el proceso, que en cualquier
caso se vuelven a fundir
Ingeniería de
                             Sistemas y
                             Automática
Terminología   Tecnología de Fabricación y
               Tecnología de Máquinas


               Materiales:
               Fundiciones, aceros,
               aleaciones de
               aluminio, el bronce,
               latón, aleaciones de
               magnesio y
               aleaciones de zinc
               Moldes:
               Arena, metal u otro
               material
               Método de vertido:
               Gravedad, vacío, a
               presión por un
               embolo, a presión
               centrífuga ...
Ingeniería de
                                                                                                 Sistemas y
                                                                                                 Automática
                          Diagrama de proceso                                      Tecnología de Fabricación y
                                                                                   Tecnología de Máquinas

      Operaciones          Proyecto y           Operaciones
      auxiliares           diseño               eventuales    (1)   El molde, de forma y tamaño adecuado
                                                                    que debe tener en cuenta la contracción
                           Ejecución                                del metal en la solidificación y el
                           del modelo                               sobremetal necesario en posteriores
                                                                    procesos
                        Preparación de la
                        forma y de los                        (2)   Fundición a la temperatura y cantidad
                        núcleos (1)                                 adecuada
        En arena                             En coquilla      (3)   La técnica de vertido debe permitir la
        (transitoria)                        (permanente)           salida del aire y los gases atrapados, y
                                                                    permitir que el metal llegue a todos los
Preparación del            Colada (3)                               lugares
metal líquido (2)
                        Enfriamiento y                        (4)   Solidificación, debe evitar la formación
                        solidificación (4)                          de defectos, rechupes, poros, grietas ...
                                                              (5)   Separación de la pieza del molde.
                          Desmoldeo y
                          limpieza (5)                        (6)   Control de las especificaciones
                           Control (6)
Ingeniería de
                                                                    Sistemas y
                                                                    Automática
            (1) El Molde                              Tecnología de Fabricación y
                                                      Tecnología de Máquinas




Molde permanente: coquilla. Realizados en fundiciones, aceros
especiales (refractarios) o grafitos. Cada mitad se construye por
separado.



Molde perdido: hechos de arena y arcilla o cerámicos. Necesidad de un
modelo.
                          Modelo: fabricados en madera, metal o plástico.
                          Sobredimensionados por:
                            •Contraccion de la pieza en el periodo de
                            enfriamiento
                            •Angulos de salida para evitar derrumbes o
                            arrastres de material
                            •Sobremetal para posteriores mecanizados
Ingeniería de
                                                                           Sistemas y
                                                                           Automática
      (1) El Molde. Moldeo en arena                          Tecnología de Fabricación y
                                                             Tecnología de Máquinas

Es un procedimiento de molde perdido y de vertido por gravedad. La arena está
formada por silice (88%), arcilla (9%) como aglutinante, agua (3%) y algún material
orgánico.
Ingeniería de
                                                                                    Sistemas y
       (1) El Molde. Moldeo en molde                                                Automática
                                                                      Tecnología de Fabricación y
                permanente                                            Tecnología de Máquinas

Hecho en fundición gris, acero refractario o grafito. Vertido por gravedad.
•Reutilizable                                        •No moldean piezas complejas
•Indice de producción rápido                         •Coste elevado
•Buenos acabados superficiales                       •Tiempo de construcción del molde
•Buena precisión dimensional                         elevado

•Baja cantidad desperdicios
•Direccionamiento de la solidificación
•Enfriamiento rápido             mayor resistencia en las piezas.
Ingeniería de
                                                                           Sistemas y
                                                                           Automática
      (1) El Molde. Moldeo a presión                         Tecnología de Fabricación y
                                                             Tecnología de Máquinas

En este proceso el metal líquido se inyecta a presión en un molde metálico
(matriz), la inyección se hace a una presión entre 10 y 14 Mpa.


Las piezas logradas con este procedimiento son de gran calidad en lo que se
refiere a su terminado y a sus dimensiones.


Este procedimiento es uno de los más utilizados para la producción de
grandes cantidades de piezas fundidas.


La presión permite conseguir paredes muy finas y detalles pequeños. Se utilizan
aleaciones de cobre, aluminio y zinc.
Necesidad de un ciclo tiempo-presión para cada etapa del proceso
Ingeniería de
                                                                         Sistemas y
                                                                         Automática
     (1) El Molde. Moldeo a presión                        Tecnología de Fabricación y
                                                           Tecnología de Máquinas

Se pueden utilizar dos tipos de sistema de inyección en la fundición en
matrices


        Cámara caliente                      Cámara fría
Ingeniería de
                                               Sistemas y
                                               Automática
(1) El Molde. Moldeo a presión   Tecnología de Fabricación y
                                 Tecnología de Máquinas




 Fundición con cámara caliente
Ingeniería de
                                               Sistemas y
                                               Automática
(1) El Molde. Moldeo a presión   Tecnología de Fabricación y
                                 Tecnología de Máquinas




 Ejemplos de moldes
Ingeniería de
                                                                            Sistemas y
       (1) El Molde. Moldeo a la cera                                       Automática
                                                              Tecnología de Fabricación y
                  perdida                                     Tecnología de Máquinas

Molde cerámico formado por una mezcla de material refractario, silicato de etilo
hidrolizado y alcohol, que se moldea utilizándose un gel sobre el modelo de cera o
plástico.
Ingeniería de
                                                                               Sistemas y
        (1) El Molde. Moldeo a la cera                                         Automática
                                                                Tecnología de Fabricación y
                   perdida                                      Tecnología de Máquinas




                                             El molde, antes en escayola o en
                                             gelatina, se hace en la actualidad en
Modelo en escayola                           silicona reforzado por una especie de
                                             contramolde en escayola




                     El modelo quitado, el molde se cierra. Se llena y luego se vacía de
                     cera caliente líquida que al enfriarse, se fija y deja sobre las
                     paredes interiores una capa de cierto espesor. La operación se
                     repite varias veces hasta que la capa de cera tenga el grosor que se
                     desea dar al bronce. Cuando el tamaño y el peso del molde hagan
                     imposible su manejo, la cera se estampará a pincel
Ingeniería de
                                                                                    Sistemas y
          (1) El Molde. Moldeo a la cera                                            Automática
                                                                      Tecnología de Fabricación y
                     perdida                                          Tecnología de Máquinas




Una vez tapizado de cera, el
molde se llena con una materia
refractaria liquida, que al
                                                                            Modelo retocado
solidificarse constituye el      El molde se abre de nuevo y se ve
"Macho" interior                 aparecer una escultura, donde la
                                 epidermis de cera reproduce
                                 exactamente el modelo original. Es
                                 en este momento, si el escultor lo
                                 desea ó una persona cualificada,
                                 intervienen para efectuar retoques
                                 sobre la cera
Ingeniería de
                                                                                 Sistemas y
(1) El Molde. Moldeo a la cera                                                   Automática
                                                                 Tecnología de Fabricación y
           perdida                                               Tecnología de Máquinas

    Toda una red de bastones
    de cera está puesta en                                      Hecho esto, la cera se
    plaza. Al fundir, ellos                                     recubre progresivamente
    formarán canales: Las                                       con una materia
    salidas por donde la cera                                   refractaria muy fina,
    se escapará las entradas                                    susceptible de reproducir
    por las que el metal en                                     con fidelidad hasta una
    fusión, se introducirá y los                                huella digital.
    aires que permitirán que
    salgan los gases


                             Salidas, entradas, aires, se unen entre ellos con cañerías de
                             cera. Nuevas capas de materia refractaria más gruesas que la
                             primera se van poniendo hasta hacer un molde compacto.
                             "Molde de fundición", que aguantará las altas temperaturas del
                             bronce al fundir. El molde de fundición se meterá en una
                             mufla a una temperatura de aproximadamente 200º a 300º,
                             donde la cera se marchará, y después a 600 º C que endurecerá
                             el molde y el "macho" del interior. Este último se queda en un
                             sitio una vez ha desaparecido la cera gracias a unos clavos
                             puestos anteriormente
Ingeniería de
                                                                                                Sistemas y
          (1) El Molde. Moldeo a la cera                                                        Automática
                                                                                Tecnología de Fabricación y
                     perdida                                                    Tecnología de Máquinas


                                         La colada. La aleación en fusión (alrededor de 1.000º C, a
                                           veces más), está en el crisol, y este dentro del horno de
                                          fundir. Una vez alcanzada la temperatura necesaria, y el
                                           bronce está en el punto de fusión, se saca del horno el
                                             crisol, y se llena con el bronce líquido el molde de
                                        fundición, del que ya ha desaparecido la cera. El molde hay
                                          que dejarle enfriar al menos 1 hora ó 2 . Entonces se va
                                            rompiendo con cuidado la materia refractaria y se va
                                           viendo el modelo en bronce, vacío, lleno de tuberías y
                                        asperezas. El macho sigue en el interior, y se va quitando a
                                                                     trozos




                                                                            Pátina que se da en caliente y
                                                                            con diferentes ácidos, esto es
                                                                            el último trabajo que se hace
                                                                            antes de que la figura está
trabajo de desbarbar, serrar, soldar,                                       totalmente acabada, con su
   repasar y cincelar, etapa muy                                            aspecto definitivo
             delicada.
Ingeniería de
                                                                                        Sistemas y
       (1) El Molde. Tolerancias en los                                                 Automática
                                                                         Tecnología de Fabricación y
                  modelos                                                Tecnología de Máquinas




Tolerancias en los modelos

En el diseño de los modelos que se utilizan para construir un molde es necesario tener en
consideración varias tolerancias.

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.
Ingeniería de
                                                                                      Sistemas y
        (1) El Molde. Tolerancias en los                                              Automática
                                                                        Tecnología de Fabricación y
                   modelos                                              Tecnología de Máquinas




Tolerancias en los modelos

Tolerancia por acabado. Cuando una pieza es fabricada en 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.
Ingeniería de
                                                                   Sistemas y
                                                                   Automática
                (2) El metal líquido                 Tecnología de Fabricación y
                                                     Tecnología de Máquinas


Factores determinantes             Aleaciones utilizadas en el
de la calidad del líquido:         moldeo:
•Fusión                            •Fundiciones: aleaciones Fe-C
                                   con C>2%
•Refinado
                                   •Aceros: Fe-C con C<2%
•Protección
                                   •Aleaciones basadas en Cu:
•Desoxidación
                                   series C-200 (Cu-Zn); C-300
•Desgasificación                   (Cu-Sn); C-400 (Cu-al); C-500
                                   (Cu-Pb, o Ni, o Be o Si)
•Inoculación
                                   •Aleaciones basadas en Al:
                                   Series L-200 (Al-Cu, Al-Mg,
                                   Al-Si, Al-Sn)
                                   •Aleaciones basadas en Mg:
                                   Series L-500 (Mg-Al, Mg-Zn)
Ingeniería de
                                                       Sistemas y
                                                       Automática
           (3) Tecnología de la colada   Tecnología de Fabricación y
                                         Tecnología de Máquinas




•Sistema de distribución:
•Cono de colada o cavidad de
vertido
•Filtros
•Bebedero
•Canal de colada o de
distribución
•Ataques
•Respiraderos o mazarotas
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                                                                                Sistemas y
                                                                                Automática
          (3) Tecnología de la colada                            Tecnología de Fabricación y
                                                                 Tecnología de Máquinas

Circulación del metal líquido por el sistema de distribución:
                                                                       ρvD
Régimen turbulento con R: [2000, 20000]                           R=
                                                                        υ
Evitar la rotura de la piel del metal líquido y la erosión de las paredes del
molde por arrastre de arena o gases.

Tiempo de llenado: depende de la fluidez del metal líquido, de los gradientes
    térmicos, del peso de la pieza y de su forma.
Condiciones:
1.    Lo suficientemente bajo para que el molde esté lleno antes de empezar la
      solidificación. Ecuación de Chworinoff.
                                                    t = tiempo de llenado
                     V 2
               t = k( )                             k = coeficiente experimental
                     S                              V/S = módulo de enfriamiento
2.    Lo suficientemente bajo para que el calor radiante del metal no origine
      los defectos superficiales debidos a la dilatación de la arena.
Ingeniería de
                                                                              Sistemas y
                                                                              Automática
         (3) Tecnología de la colada                            Tecnología de Fabricación y
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Escalonamiento de las secciones transversales de los conductos de un sistema
de distribución:
                                             Sc     S
Índice de reducción o relación de la colada;    Sb : aS
                                                        b

Sb= sección transversal del bebedero en su parte más estrecha
Sc =suma de las secciones tranversales de los canales
Sa =suma de las secciones tranversales de los ataques




        Sistema convergente o a presión       Sistema divergente o sin presión
                   Sb>Sc>Sa                              Sb<Sc<Sa
Ingeniería de
                                               Sistemas y
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   (3) Tecnología de la colada   Tecnología de Fabricación y
                                 Tecnología de Máquinas




Simulación de colada
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                                                                                  Sistemas y
                                                                                  Automática
          (3) Tecnología de la colada                             Tecnología de Fabricación y
                                                                  Tecnología de Máquinas

Rendimiento de la fundición:
                                                                         M    p
Masa de metal necesaria Mt =Mp+Md+Ms                              ρ=
                                                                          Mt
Masa de la propia pieza Mp
Masa del sistema de distribución Md
Masa de margen de seguridad Ms (5~10 % de Mp+Md)


Presión metalostática:
Presión estática ejercida por un fluido:       p = ρgh
Esfuerzo normal a la superficie:            Fn = ρghg S
•Esfuerzos en determinadas superficies
•Esfuerzos verticales en la parte inferior y superior del molde
•Resultantes horizontales sobre las paredes del molde
•Esfuerzos sobre los machos
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                                                                             Sistemas y
                                                                             Automática
     (4) Enfriamiento y Solidificación                        Tecnología de Fabricación y
                                                              Tecnología de Máquinas

Del proceso de solidificación depende en gran parte la estructura metalográfica y
por lo tanto las propiedades de las piezas moldeadas, así como la aparición de gran
tipo de defectos.
Etapas de la solidificación:
•Nucleación
•Crecimiento de los granos
Cálculo de las mazarotas:
Se trata de emplear la cantidad mínima de material, cumpliendo con la función
de las mazarotas.
•Regla de las contracciones. Que el volumen del metal líquido de la mazarota
sea superior a la contracción de la pieza, es decir Vm = nV p c / 100
n: coef. de seguridad (1,5~3)
c: coef. de contracción                         M m = Vm / S m > M p = V p / S p
•Regla de los módulos. El tiempo de solidificación de la mazarota debe ser
superior al de la pieza. En la práctica Mm=1.2 Mp
Ingeniería de
                                                                            Sistemas y
                                                                            Automática
         (5) Desmoldeo y Limpieza                             Tecnología de Fabricación y
                                                              Tecnología de Máquinas


Si el molde es una coquilla, actuando sobre palancas a mano o mecánicamente, la
coquilla se abre y se procede a la extracción.

Si el molde es una en caja de arena, abiertas las cajas se extraen las piezas de la
arena, operación siempre fatigosa y contaminante por la cantidad de polvo silíceo
que se desprende.
Ingeniería de
                                                                         Sistemas y
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             (6) Control de Calidad                        Tecnología de Fabricación y
                                                           Tecnología de Máquinas


•Defectos advertibles desde el exterior de la pieza
•Defectos ocultos.

  Defectos que afectan a la forma de la pieza:

                                         Presión
                       Deformación       metalostática



                                              Pérdida de
                                              registro
                               aplastamiento
Ingeniería de
                                                                     Sistemas y
                                                                     Automática
          (6) Control de Calidad                       Tecnología de Fabricación y
                                                       Tecnología de Máquinas



Defectos que afectan a la superficie de la pieza:




                 erupciones
                                                    exfoliaciones

                                               Inclusiones de arena
     Falsa exfoliación
Ingeniería de
                                                                     Sistemas y
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Defectos que afectan al conjunto de la pieza:

                                    discontinuidades


 Soldaduras e
                        Escapes y
 intermitencias
                        falta de metal            Hendiduras,
                                                  grietas
Arranques de
parte del molde
Ingeniería de
                                                           Sistemas y
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Defectos ocultos:

                             sopladuras


  Porosidades,
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Moldeo metales

  • 1. Ingeniería de Procesos de fabricación; Sistemas y Automática Conformado por moldeo Tecnología de Fabricación y Tecnología de Máquinas Tecnología de Fabricación y Tecnología de Máquinas
  • 2. Ingeniería de Sistemas y Clasificación de las Tecnologías Automática Tecnología de Fabricación y de Fabricación Tecnología de Máquinas Tecnologías de Fabricación Por Por fusión y Por Por soldadura Por sinterizado eliminación de moldeo deformación material Arranque de viruta Metales Forja libre o con Soldadura Compresión axial Moldeado en estampa eléctrica Mecanizados por arena Compactación medios no Moldeado en Laminación Soldadura con gas isostática convencionales coquilla Moldeado bajo Extrusión Soldadura por Extrusión y presión medios no laminación Pláticos Estirado convencionales Inyección Conformado de Unión por chapas abrasivos
  • 3. Ingeniería de Sistemas y Automática FUSION Y MOLDEO : METALES Tecnología de Fabricación y Tecnología de Máquinas • Introducción • Terminología • Diagrama de proceso •El Molde •Moldeo en arena •Moldeo en molde permanente •Moldeo a presión •Moldeo a la cera perdida •Tolerancias en los modelos •El metal líquido •Tecnología de la colada •Enfriamiento y Solidificación •Desmoldeo y Limpieza •Control de Calidad
  • 4. Ingeniería de Sistemas y Automática Introducción Tecnología de Fabricación y Tecnología de Máquinas El proceso de moldeo es un procedimiento de fabricación de objetos metálicos basado en verter el metal fundido en la cavidad de un molde, para obtener tras la solidificación y enfriamiento una pieza que es reproducción de la cavidad del molde. Características: •Puede utilizarse tanto para formas simples como complejas •Reduce o elimina los costes de otros procesos de fabricación, como el mecanizado, deformación plástica ... •Rentable para bajos volúmenes de producción •Pueden utilizarse un gran número de aleaciones •Reducido número de desperdicios generados en el proceso, que en cualquier caso se vuelven a fundir
  • 5. Ingeniería de Sistemas y Automática Terminología Tecnología de Fabricación y Tecnología de Máquinas Materiales: Fundiciones, aceros, aleaciones de aluminio, el bronce, latón, aleaciones de magnesio y aleaciones de zinc Moldes: Arena, metal u otro material Método de vertido: Gravedad, vacío, a presión por un embolo, a presión centrífuga ...
  • 6. Ingeniería de Sistemas y Automática Diagrama de proceso Tecnología de Fabricación y Tecnología de Máquinas Operaciones Proyecto y Operaciones auxiliares diseño eventuales (1) El molde, de forma y tamaño adecuado que debe tener en cuenta la contracción Ejecución del metal en la solidificación y el del modelo sobremetal necesario en posteriores procesos Preparación de la forma y de los (2) Fundición a la temperatura y cantidad núcleos (1) adecuada En arena En coquilla (3) La técnica de vertido debe permitir la (transitoria) (permanente) salida del aire y los gases atrapados, y permitir que el metal llegue a todos los Preparación del Colada (3) lugares metal líquido (2) Enfriamiento y (4) Solidificación, debe evitar la formación solidificación (4) de defectos, rechupes, poros, grietas ... (5) Separación de la pieza del molde. Desmoldeo y limpieza (5) (6) Control de las especificaciones Control (6)
  • 7. Ingeniería de Sistemas y Automática (1) El Molde Tecnología de Fabricación y Tecnología de Máquinas Molde permanente: coquilla. Realizados en fundiciones, aceros especiales (refractarios) o grafitos. Cada mitad se construye por separado. Molde perdido: hechos de arena y arcilla o cerámicos. Necesidad de un modelo. Modelo: fabricados en madera, metal o plástico. Sobredimensionados por: •Contraccion de la pieza en el periodo de enfriamiento •Angulos de salida para evitar derrumbes o arrastres de material •Sobremetal para posteriores mecanizados
  • 8. Ingeniería de Sistemas y Automática (1) El Molde. Moldeo en arena Tecnología de Fabricación y Tecnología de Máquinas Es un procedimiento de molde perdido y de vertido por gravedad. La arena está formada por silice (88%), arcilla (9%) como aglutinante, agua (3%) y algún material orgánico.
  • 9. Ingeniería de Sistemas y (1) El Molde. Moldeo en molde Automática Tecnología de Fabricación y permanente Tecnología de Máquinas Hecho en fundición gris, acero refractario o grafito. Vertido por gravedad. •Reutilizable •No moldean piezas complejas •Indice de producción rápido •Coste elevado •Buenos acabados superficiales •Tiempo de construcción del molde •Buena precisión dimensional elevado •Baja cantidad desperdicios •Direccionamiento de la solidificación •Enfriamiento rápido mayor resistencia en las piezas.
  • 10. Ingeniería de Sistemas y Automática (1) El Molde. Moldeo a presión Tecnología de Fabricación y Tecnología de Máquinas En este proceso el metal líquido se inyecta a presión en un molde metálico (matriz), la inyección se hace a una presión entre 10 y 14 Mpa. Las piezas logradas con este procedimiento son de gran calidad en lo que se refiere a su terminado y a sus dimensiones. Este procedimiento es uno de los más utilizados para la producción de grandes cantidades de piezas fundidas. La presión permite conseguir paredes muy finas y detalles pequeños. Se utilizan aleaciones de cobre, aluminio y zinc. Necesidad de un ciclo tiempo-presión para cada etapa del proceso
  • 11. Ingeniería de Sistemas y Automática (1) El Molde. Moldeo a presión Tecnología de Fabricación y Tecnología de Máquinas Se pueden utilizar dos tipos de sistema de inyección en la fundición en matrices Cámara caliente Cámara fría
  • 12. Ingeniería de Sistemas y Automática (1) El Molde. Moldeo a presión Tecnología de Fabricación y Tecnología de Máquinas Fundición con cámara caliente
  • 13. Ingeniería de Sistemas y Automática (1) El Molde. Moldeo a presión Tecnología de Fabricación y Tecnología de Máquinas Ejemplos de moldes
  • 14. Ingeniería de Sistemas y (1) El Molde. Moldeo a la cera Automática Tecnología de Fabricación y perdida Tecnología de Máquinas Molde cerámico formado por una mezcla de material refractario, silicato de etilo hidrolizado y alcohol, que se moldea utilizándose un gel sobre el modelo de cera o plástico.
  • 15. Ingeniería de Sistemas y (1) El Molde. Moldeo a la cera Automática Tecnología de Fabricación y perdida Tecnología de Máquinas El molde, antes en escayola o en gelatina, se hace en la actualidad en Modelo en escayola silicona reforzado por una especie de contramolde en escayola El modelo quitado, el molde se cierra. Se llena y luego se vacía de cera caliente líquida que al enfriarse, se fija y deja sobre las paredes interiores una capa de cierto espesor. La operación se repite varias veces hasta que la capa de cera tenga el grosor que se desea dar al bronce. Cuando el tamaño y el peso del molde hagan imposible su manejo, la cera se estampará a pincel
  • 16. Ingeniería de Sistemas y (1) El Molde. Moldeo a la cera Automática Tecnología de Fabricación y perdida Tecnología de Máquinas Una vez tapizado de cera, el molde se llena con una materia refractaria liquida, que al Modelo retocado solidificarse constituye el El molde se abre de nuevo y se ve "Macho" interior aparecer una escultura, donde la epidermis de cera reproduce exactamente el modelo original. Es en este momento, si el escultor lo desea ó una persona cualificada, intervienen para efectuar retoques sobre la cera
  • 17. Ingeniería de Sistemas y (1) El Molde. Moldeo a la cera Automática Tecnología de Fabricación y perdida Tecnología de Máquinas Toda una red de bastones de cera está puesta en Hecho esto, la cera se plaza. Al fundir, ellos recubre progresivamente formarán canales: Las con una materia salidas por donde la cera refractaria muy fina, se escapará las entradas susceptible de reproducir por las que el metal en con fidelidad hasta una fusión, se introducirá y los huella digital. aires que permitirán que salgan los gases Salidas, entradas, aires, se unen entre ellos con cañerías de cera. Nuevas capas de materia refractaria más gruesas que la primera se van poniendo hasta hacer un molde compacto. "Molde de fundición", que aguantará las altas temperaturas del bronce al fundir. El molde de fundición se meterá en una mufla a una temperatura de aproximadamente 200º a 300º, donde la cera se marchará, y después a 600 º C que endurecerá el molde y el "macho" del interior. Este último se queda en un sitio una vez ha desaparecido la cera gracias a unos clavos puestos anteriormente
  • 18. Ingeniería de Sistemas y (1) El Molde. Moldeo a la cera Automática Tecnología de Fabricación y perdida Tecnología de Máquinas La colada. La aleación en fusión (alrededor de 1.000º C, a veces más), está en el crisol, y este dentro del horno de fundir. Una vez alcanzada la temperatura necesaria, y el bronce está en el punto de fusión, se saca del horno el crisol, y se llena con el bronce líquido el molde de fundición, del que ya ha desaparecido la cera. El molde hay que dejarle enfriar al menos 1 hora ó 2 . Entonces se va rompiendo con cuidado la materia refractaria y se va viendo el modelo en bronce, vacío, lleno de tuberías y asperezas. El macho sigue en el interior, y se va quitando a trozos Pátina que se da en caliente y con diferentes ácidos, esto es el último trabajo que se hace antes de que la figura está trabajo de desbarbar, serrar, soldar, totalmente acabada, con su repasar y cincelar, etapa muy aspecto definitivo delicada.
  • 19. Ingeniería de Sistemas y (1) El Molde. Tolerancias en los Automática Tecnología de Fabricación y modelos Tecnología de Máquinas Tolerancias en los modelos En el diseño de los modelos que se utilizan para construir un molde es necesario tener en consideración varias tolerancias. 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.
  • 20. Ingeniería de Sistemas y (1) El Molde. Tolerancias en los Automática Tecnología de Fabricación y modelos Tecnología de Máquinas Tolerancias en los modelos Tolerancia por acabado. Cuando una pieza es fabricada en 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.
  • 21. Ingeniería de Sistemas y Automática (2) El metal líquido Tecnología de Fabricación y Tecnología de Máquinas Factores determinantes Aleaciones utilizadas en el de la calidad del líquido: moldeo: •Fusión •Fundiciones: aleaciones Fe-C con C>2% •Refinado •Aceros: Fe-C con C<2% •Protección •Aleaciones basadas en Cu: •Desoxidación series C-200 (Cu-Zn); C-300 •Desgasificación (Cu-Sn); C-400 (Cu-al); C-500 (Cu-Pb, o Ni, o Be o Si) •Inoculación •Aleaciones basadas en Al: Series L-200 (Al-Cu, Al-Mg, Al-Si, Al-Sn) •Aleaciones basadas en Mg: Series L-500 (Mg-Al, Mg-Zn)
  • 22. Ingeniería de Sistemas y Automática (3) Tecnología de la colada Tecnología de Fabricación y Tecnología de Máquinas •Sistema de distribución: •Cono de colada o cavidad de vertido •Filtros •Bebedero •Canal de colada o de distribución •Ataques •Respiraderos o mazarotas
  • 23. Ingeniería de Sistemas y Automática (3) Tecnología de la colada Tecnología de Fabricación y Tecnología de Máquinas Circulación del metal líquido por el sistema de distribución: ρvD Régimen turbulento con R: [2000, 20000] R= υ Evitar la rotura de la piel del metal líquido y la erosión de las paredes del molde por arrastre de arena o gases. Tiempo de llenado: depende de la fluidez del metal líquido, de los gradientes térmicos, del peso de la pieza y de su forma. Condiciones: 1. Lo suficientemente bajo para que el molde esté lleno antes de empezar la solidificación. Ecuación de Chworinoff. t = tiempo de llenado V 2 t = k( ) k = coeficiente experimental S V/S = módulo de enfriamiento 2. Lo suficientemente bajo para que el calor radiante del metal no origine los defectos superficiales debidos a la dilatación de la arena.
  • 24. Ingeniería de Sistemas y Automática (3) Tecnología de la colada Tecnología de Fabricación y Tecnología de Máquinas Escalonamiento de las secciones transversales de los conductos de un sistema de distribución: Sc S Índice de reducción o relación de la colada; Sb : aS b Sb= sección transversal del bebedero en su parte más estrecha Sc =suma de las secciones tranversales de los canales Sa =suma de las secciones tranversales de los ataques Sistema convergente o a presión Sistema divergente o sin presión Sb>Sc>Sa Sb<Sc<Sa
  • 25. Ingeniería de Sistemas y Automática (3) Tecnología de la colada Tecnología de Fabricación y Tecnología de Máquinas Simulación de colada
  • 26. Ingeniería de Sistemas y Automática (3) Tecnología de la colada Tecnología de Fabricación y Tecnología de Máquinas Rendimiento de la fundición: M p Masa de metal necesaria Mt =Mp+Md+Ms ρ= Mt Masa de la propia pieza Mp Masa del sistema de distribución Md Masa de margen de seguridad Ms (5~10 % de Mp+Md) Presión metalostática: Presión estática ejercida por un fluido: p = ρgh Esfuerzo normal a la superficie: Fn = ρghg S •Esfuerzos en determinadas superficies •Esfuerzos verticales en la parte inferior y superior del molde •Resultantes horizontales sobre las paredes del molde •Esfuerzos sobre los machos
  • 27. Ingeniería de Sistemas y Automática (4) Enfriamiento y Solidificación Tecnología de Fabricación y Tecnología de Máquinas Del proceso de solidificación depende en gran parte la estructura metalográfica y por lo tanto las propiedades de las piezas moldeadas, así como la aparición de gran tipo de defectos. Etapas de la solidificación: •Nucleación •Crecimiento de los granos Cálculo de las mazarotas: Se trata de emplear la cantidad mínima de material, cumpliendo con la función de las mazarotas. •Regla de las contracciones. Que el volumen del metal líquido de la mazarota sea superior a la contracción de la pieza, es decir Vm = nV p c / 100 n: coef. de seguridad (1,5~3) c: coef. de contracción M m = Vm / S m > M p = V p / S p •Regla de los módulos. El tiempo de solidificación de la mazarota debe ser superior al de la pieza. En la práctica Mm=1.2 Mp
  • 28. Ingeniería de Sistemas y Automática (5) Desmoldeo y Limpieza Tecnología de Fabricación y Tecnología de Máquinas Si el molde es una coquilla, actuando sobre palancas a mano o mecánicamente, la coquilla se abre y se procede a la extracción. Si el molde es una en caja de arena, abiertas las cajas se extraen las piezas de la arena, operación siempre fatigosa y contaminante por la cantidad de polvo silíceo que se desprende.
  • 29. Ingeniería de Sistemas y Automática (6) Control de Calidad Tecnología de Fabricación y Tecnología de Máquinas •Defectos advertibles desde el exterior de la pieza •Defectos ocultos. Defectos que afectan a la forma de la pieza: Presión Deformación metalostática Pérdida de registro aplastamiento
  • 30. Ingeniería de Sistemas y Automática (6) Control de Calidad Tecnología de Fabricación y Tecnología de Máquinas Defectos que afectan a la superficie de la pieza: erupciones exfoliaciones Inclusiones de arena Falsa exfoliación
  • 31. Ingeniería de Sistemas y Automática (6) Control de calidad Tecnología de Fabricación y Tecnología de Máquinas Defectos que afectan al conjunto de la pieza: discontinuidades Soldaduras e Escapes y intermitencias falta de metal Hendiduras, grietas Arranques de parte del molde
  • 32. Ingeniería de Sistemas y Automática (6) Control de calidad Tecnología de Fabricación y Tecnología de Máquinas Defectos ocultos: sopladuras Porosidades, burbujas Rechupes y contracciones Gotas frías