UNIDAD 1. Aplicación Tecnologica de las Fundiciones

FUNDICIONES

En la fundición, las piezas coladas de hierro y acero, de casi cualquier forma y tamaño, se fabrican colando el metal fundido en el interior de moldes y arena.

Clasificación de las Fundiciones.

Por ser muchos y muy diferentes los factores que hay que tener en cuenta para la calificación y selección de las fundiciones, es difícil establecer una clasificación simple y clara de las mismas. La más antigua y conocida de las clasificaciones establece cuatro grupos: fundición blanca, gris, atruchada y maleable. A estos cuatro grupos se añade en la actualidad otro grupo, el de las funciones especiales, en el que se pueden incluir las fundiciones aleadas que contienen elementos especiales, las fundiciones nodulares, aciculares, inoculadas, etc...

Clasificación de las funciones por su micro estructura: Las fundiciones que se obtienen en los altos hornos y en los cubilotes se pueden clasificar de acuerdo con la microestructura en tres grandes grupos:

Fundiciones en las que todo el carbono se encuentra combinado, formando cementita y que al romperse presentan fractura de fundición blanca.

Fundiciones en las que todo el carbono ser encuentra en estado libe, formando grafito. Son fundiciones ferríticas.

Fundiciones en las que parte del carbono se encuentra combinado formando cementita y parte libre en forma de grafito. A este grupo que es el más importante de todos pertenece la mayoría de las fundiciones que se fabrican y utilizan normalmente, como son las fundiciones grises, atruchadas, perlíticas, etc... Es interesante señalar que en la práctica es muy difícil encontrar fundiciones en las que todo el carbono aparezca en forma de grafito. Con un criterio amplio, también se podrían incluir en este segundo grupo, auque no encajan exactamente en él, las fundiciones maleables, cuya matriz es de ferrita y en las que el grafito se presenta en forma de nódulos. La fundición maleable se obtiene en dos etapas: primero se fabrica la fundición blancas y hierro nodular.

Propiedades de las Fundiciones. El empleo de la fundición para la fabricación de piezas para usos muy diversos, ofrece, entre otras las siguientes ventajas:

Las piezas de fundición son, en general más baratas que las de acero, y su fabricación es también más sencilla por emplearse instalaciones menos costosas y realizarse la fusión a temperaturas relativamente poco elevadas, siendo menores que las correspondientes a los aceros.

Las fundiciones son, en general, mucho más fáciles de mecanizar que los aceros.

Se pueden fabricar con relativa facilidad piezas de grandes dimensiones y también piezas pequeñas y complicadas, que se pueden obtener con gran precisión de formas y medidas, siendo además en ellas mucho menos frecuentes la aparición de zonas porosas que en las piezas fabricadas con acero fundido.

Para numerosos elementos d motores, maquinaria, etc., son suficientes las características mecánicas que poseen las fundiciones. Su resistencia a la compresión es muy elevada (50 a 100 Kg./mm²) y su resistencia a la tracción (12 a 90 Kg./mm²) es también aceptable para muchas aplicaciones. Tienen buena resistencia al desgaste y absorben muy bien (mejor que el acero) las vibraciones de máquinas, motores, etc., a que a veces están sometidas.

Su fabricación exige menos precauciones que la del acero.

UNIDAD 1. Aplicación Tecnologica de Colada

COLADA

Lingotes y colada continua    

Para fabricar los diferentes objetos útiles en la industria metal metálica, es necesario que el hierro se presente en barras, láminas, alambres, placas, tubos o perfiles estructurales, los que se obtienen de los procesos de rolado. El proceso de rolado consiste en pasar a un material por unos rodillos con una forma determinada, para que al aplicar presión el material metálico adquiera la forma que se necesita. El material metálico que se alimenta a los rodillos debe tener una forma determinada, esta forma se obtiene al colar en moldes el metal fundido que será procesado, a estos productos se les llama lingotes o lupias y pueden ser secciones rectangulares, cuadradas o redondas. Los lingotes (cilindros con un extremo menor que el otro) o lupias (lingotes de gran tamaño con secciones rectangulares) pueden tener desde 25 kg hasta varias toneladas, todo dependerá de para qué se van a utilizar y para con qué tipo de rodillos se van a procesar.

Colada continua

Cuando se requiere un material de sección constante y en grandes cantidades se puede utilizar el método de la colada continua, el cuan consiste en colocar un molde con la forma que se requiere debajo de un crisol, el que con una válvula puede ir dosificando material fundido al molde. Por gravedad el material fundido pasa por el molde, el que está enfriado por un sistema de agua, al pasar el material fundido por le molde frío se convierte en pastoso y adquiere la forma del molde. Posteriormente el material es conformado con una serie de rodillos que al mismo tiempo lo arrastran hacia la parte exterior del sistema. Una vez conformado el material con la forma necesaria y con la longitud adecuada el material se corta y almacena. Por este medio se pueden fabricar perfiles, varillas y barras de diferentes secciones y láminas o placas de varios calibres y longitudes. La colada continua es un proceso muy eficaz y efectivo para la fabricación de varios tipos de materiales de uso comercial.

UNIDAD 1. Aplicación Tecnologica de Moldeado

MOLDEADO

Piezas de Hierro Colado: El lingote para colar las piezas se funde en un cubilote, el cual, es un horno de cuba, muy semejante a un pequeño horno alto, en el cual el coque y el lingote de hierro se cargan por la parte alta y el aire se inyecta cerca del fondo. El hierro fundido se puede sangrar periódicamente o, en los grandes cubilotes, en forma continua, siendo recibido en una gran cuchara. Los cubilotes varían mucho en cuanto al tamaño, dependiendo de la cantidad de hierro consumido en la fundición.

Los moldes se hacen apisonando arenas apropiadas sobre un modelo colocado en el interior de una caja. La caja consiste simplemente en un recipiente formado por dos o más elementos, que permite sacar el modelo. El modelo se retira y el espacio por él ocupado se llena con el metal fundido. Los modelos pueden ser de madera o metálicos; son reproducciones exactas las piezas que se trata de fabricar, exceptuando que son ligeramente más grandes para compensar la contracción del metal durante su enfriamiento.

Piezas de acero moldeado: las piezas de acero moldeado, producto de las acererías, tienen formas mas o menos intrincadas y se cuelan casi exclusivamente en moldes de arena, si bien en ciertos casos se cuelan en moldes metálicos centrifugados. El tamaño de las piezas de acero moldeado puede varia de 6 mm a 1200 mm, que pesan mas de 200 toneladas.

Aunque el acero se funde en hornos Siemens, Bessemer, crisol y eléctricos, en la actualidad el horno eléctrico es el medio de fusión aceptado en las acererías y domina hoy en el campo de la fundición en capacidad y producción.

Los moldes empleados para colar acero deben poseer propiedades especiales, y debido a las altas temperaturas que deben resistir se presentan dificultades cuando se trata de fabricar moldes y piezas perfectas. Las arenas empleadas deben ser de elevado porcentaje de sílice, y generalmente están constituidas por mezclas de arena con agentes aglomerantes añadidos para conseguir la correcta cohesión de los granos de arena. La porosidad y la formación de sopladuras son defectos que aparecen en las piezas de acero moldeado a causa de contracciones internas, y gases que no han podido escapar, óxidos, escorias, etc. Algunos de los defectos encontrados en las piezas moldeadas en arena pueden eliminarse con el colado centrifugo.

Las piezas de acero moldeado se suelen someter a tratamientos térmicos para mejorar sus propiedades. Estos tratamientos incluyen la normalización, recocido, eliminación de tensiones internas y templado.

UNIDAD 2y3. Proceso de Cortes de Metales y Taladradoras

Corte de Metal: Consiste en separar las partículas de material sobrante de acuerdo a la forma requerida, mediante el uso de herramienta de corte.

Clasificación:

Con producción o desprendimiento de virutas:

En este caso el material sobrante se separa en pequeñas partículas (Virutas). El aserrado, torneado, fresado, rectificado, taladrado, cepillado etc. Son ejemplos de corte con desprendimientos de virutas.

Sin producción o desprendimiento de virutas:

En este caso el material sobrante se separa sin desprendimiento de partículas adicionales, el material se desgarra formando rebabas en la superficie. En este tipo tenemos entre otros corte con tijeras, cizallado, punzonado, cincelado.

Maquina Taladradora: Su operación consiste en ejecutar agujeros cilíndricos o cónicos mediante una herramienta de corte que penetre en el material desprendiendo virutas.

Según el Tipo de Taladradora:

Manual: El avance lo da el operador (Esfuerzo Muscular).

Automático: El avance lo da la maquina.

UNIDAD 4y5. Proceso de Cepillado y Tornos

Cepilladora: Es una maquina herramienta de mayores dimensiones que la limadora lo que le permite mecanizar superficies largas que pueden llegar a medir varios metros de longitud como por ejemplo bancadas de tornos, guías de limadoras.

Torno: El torno es una de las maquinas herramientas mas antiguas y  la mas versátil. La maquina más importante en la revolución industrial (Principio del siglo XIX).

Con esta maquina herramienta se pueden mecanizar o fabricar una gran variedad de piezas de revolución (Cilindros, Conos, Esferas), además filetes de cualquier perfil.

Tipos de Tornos:

Torno Paralelo: Es el torno más utilizado debido a la universalidad de sus movimientos.

Torno Vertical: Confeccionado para el mecanizado de piezas pesadas y de difícil manejo.

Torno Revolver: Utilizado para cilindrar en serie piezas construidas y cortadas de barras calibradas.

Torno Semiautomático: Los movimientos de trabajos son automáticos, el operador solo se encarga de la alimentación de piezas a mecanizar.

Torno Automático: Todos los movimientos de la herramienta, se obtienen mediante levas.

Torno Paralelo: El nombre de este torno esta dado por la particularidad de que el desplazamiento automático del carro longitudinal permite la fabricación de piezas con generatrices paralelas.

UNIDAD 6y7. Funcionamiento de las Fresadoras y Proceso de Automatización de Equipos

Fresadora: Como maquina de producción nace en América en 1818 (Creada y construida por Eli Whitney), para la manufactura de armas; esta fresadora ha experimentado importantes evoluciones constructivas que le permiten realizar una variada gama de ejecuciones, por lo que se justica su utilización en los talleres mecánicos.

Fresadora Horizontal: El árbol principal esta dispuesto paralelo a la superficie de la masa.

Fresadora Vertical: El árbol principal esta dispuesto de manera perpendicular a la superficie de la mesa.

Fresadora Universal: Permite disponer indistintamente el árbol principal, respecto a la superficie de la mesa (Horizontal – Vertical) pudiendo adoptar además diversas inclinaciones.

Automatización: Es el método eficaz para mantener o mejorar la productividad de talleres que operan con maquinas – herramientas, en la producción masiva de piezas mecanizadas.

Los fines de la automatización son:

Mayor precisión de trabajo.

Seguridad de Funcionamiento.

Disminución de los tiempos de fabricación (Respecto a las maquinas – herramientas convencionales).

Historia y Resumen de las Fundiciones, Colada y Moldeado

FUNDICION

    El siguiente descubrimiento tuvo lugar después de inventarse el horno cerrado de dos cámaras para la cerámica, en el que se logran temperaturas muchísimo más altas que las de los hornos abiertos utilizados para la alfarería a baja temperatura. Esto ocurrió probablemente, casi con seguridad, antes del 4000 a.C. y condujo, unos 500 años más tarde, primero a la fundición de pequeños trozos de cobre y malaquita (de la que, en determinadas condiciones, puede extraerse cobre) y, más adelante, a fundir grandes cantidades de mineral de cobre en hornos que al principio se parecían a los de dos cámaras para cerámica. Hasta el momento en que se pudo fundir, no se produjo un incremento importante en el suministro de cobre y objetos hechos con él.

    La realización de este proceso empieza lógicamente con el molde. La cavidad de este debe diseñarse de forma y tamaño ligeramente sobredimensionado, esto permitirá la contracción del metal durante la solidificación y enfriamiento. Cada metal sufre diferente porcentaje de contracción, por lo tanto si la presión dimensional es crítica la cavidad debe diseñarse para el metal particular que se va a fundir. Los moldes se hacen de varios materiales que incluyen arena, yeso, cerámica y metal. Los procesos de fundición se clasifican de acuerdo a los diferentes tipos de colada.

LA COLADA

    Este proceso, utilizado ya en la antigüedad, consiste en verter la pasta vítrea en moldes y dejarla enfriar y solidificar. En la actualidad se han desarrollado procesos de colado por centrifugado en los que la pasta vítrea es propulsada contra las caras de un molde que rota a gran velocidad. Por su capacidad para moldear formas precisas y ligeras, el moldeado centrífugo se usa, por ejemplo, para la producción de los tubos de imagen de la televisión.

Para enfriar el acero utilizamos unos moldes llamados lingoteras. Una vez solidificado obtenemos el lingote del que posteriormente obtendremos otros productos.

     Las lingoteras suelen ser de forma troncopiramidal. Puede ser abierta por una o por las dos bases y, en caso de no tener fondo, se asienta sobre placas de fundición y se rellena la junta con una pasta. Según su espesor, se enfriarán con mayor o menor rapidez.

     El acero se vierte directamente de los convertidores o mediante cuchara. La colada puede realizarse por la parte de arriba disponiendo en fila varias lingoteras, o bien por el fondo llenándolas a través de un bebedero y unas tuberías que van insertadas al fondo de las lingo­teras.  De esta forma (por el fondo9 se obtienen superficies más perfectas. El desmolde se realiza fácilmente por la contracción del acero al enfriarse.

 VACIADO

     En talleres y fundiciones de producción pequeña, los moldes se alinean en el piso conforme se van haciendo y el metal es tomado entonces en pequeñas cucharas de vaciado. Cuando se requiere mas metal o si un metal mas pesado es vaciado, se han diseñado cucharas para ser usadas, por dos hombres. En fundiciones grandes, están comprometidas en la producción en masa de piezas fundidas, el problema de manejo de moldes y vaciado de metal se resuelve colocando los moldes sobre transportadores y haciéndolos pasar lentamente por una estación de vaciado. La estación de vaciado puede ser localizada permanentemente cerca del horno o el metal puede ser traído a ciertos puntos por equipo de manejo aéreo. Los transportadores sirven como un almacén de lugar para los moldes, los cuales son transportados a un cuarto de limpieza.

    El rechupe, debido a la falta de alimentación de la pieza. Las superficies internas de esta cavidad están cubiertas con cristales dendríticos y no están oxidadas

MOLDEADO

     Los lingotes se forman por moldeado o molde vertiendo el metal liquido en unos moldes hechos de madera, de metal o de arena, según los casos. Los últimos tienen la ventajas de su porosidad, que permite la salida de los gases, pero solo pueden emplearse una vez. La colada de los metales se remontan a la edad de bronce y se utilizo durante mucho tiempo para la fabricación de armas, campanas, estatuas, vasos, etc.

     Desde la aparición de las grandes industrias en la segunda mitad del siglo XIX, las fabricas de fundición constan de varias secciones, en las que se llevan a cabo las operaciones de preparación de moldes, fusión o paso de los estados liquido, aleación, si hay combinación con algún otro metal, colada o vaciado en los moldes, desmoldeo, después de enfriar la masa liquida, acabado o desbastado y limpieza de la pieza obtenida .