Práctica 9 Proceso de fundición Objetivo Conocer el proceso de fundición y moldeo en arena, para la elaboración de piezas coladas. Preguntas detonantes 1.- Cuál es la importancia de la fundición en el proceso industrial? 2.- Cuales son las principales ventajas del proceso de fundición sobre otros procesos de manufactura? 3.- Cuales son algunas de las características que se deben tomar en cuenta antes de elegir un horno para fundición? Fundamento teórico El proceso de fundición es el proceso más antiguo que se utiliza para dar forma a los metales y convertirlos en productos útiles. Se dice que el proceso de fundición se utilizó por primera vez alrededor de 4000 años a.c. para la manufactura de ornamentos, puntas de flechas de cobre y otros objetos (Groover, 2007). El mismo autor redacta que el proceso de fundición involucra el vaciado de metal fundido en la cavidad de un molde donde se solidifica, adquiere la forma de la cavidad. Los procesos de fundición son los que se seleccionan más a menudo, en comparación con otros métodos de manufactura, debido a las siguientes razones: Se pueden fundir una amplia diversidad de productos, incluso aquellas que cuentan con cavidades internas. Pueden producirse piezas muy grandes. Laboratorio de Procesos de Manufactura / 2016 1
Pueden utilizarse materiales para la pieza de trabajo que serían difíciles o no económicos de producir utilizando otros procesos. La fundición es competitiva en comparación con otros métodos. Se pueden fundir mucho una gran diversidad de metales. Kalpajian y Schmidt (2008) señalan que en todos los procesos de fundición, debe calentarse el metal hasta el estado fundido para poder vaciarlo en el molde. El calentamiento y la fusión se realizan en hornos; los hornos que se emplean con mayor frecuencia en los talleres de fundición son: Hornos de crisol: En estos hornos se funde el metal, sin entrar en contacto directo con los gases de combustión. Por esta razón se llaman algunas veces hornos calentados indirectamente. Hay tres tipos de hornos de crisol que se usan en los talleres de fundición: a) Horno de crisol móvil: El crisol se coloca en un horno que usa aceite, gas o carbón pulverizado para fundir la carga metálica. Cuando el metal se funde, el crisol se levanta del horno y se usa como cuchara de colada. b) Horno de crisol estacionario con quemador integrado, el horno es estacionario y el metal fundido se cucharea fuera del recipiente. c) El horno de crisol basculante con quemador integrado: El dispositivo entero se puede inclinar para vaciar la carga. Los hornos de crisol se usan para metales no ferrosos como el bronce, el latón y las aleaciones de zinc y de aluminio. Figura 4: Tipos de hornos de crisol a) Crisol móvil, b) Crisol estacionario y c) Crisol basculante Fuente: Groover (2002). Laboratorio de Procesos de Manufactura / 2014 2
Material y equipo Metal de bajo punto de función (aluminio). Molde de arena (elaborado en la práctica 8). Equipo de seguridad: Guantes. Mangas. Mandil. Protector facial. Mangas para piernas. Zapato de piel ( debe ser traído por el alumnos). Cucharon mediano. Pinzas largas. Laboratorio de Procesos de Manufactura / 2016 3
Removedor de escoria. Soplete. Caldera. Procedimiento 1. Preparación del horno a) Cuidar que el interior del horno se encuentre libre de obstrucciones. b) Conectar el controlador del horno al suministro de energía eléctrica. c) Abrir la válvula principal del gas y verificar que las válvulas de gas se encuentren en la posición marcada. d) Encender la campana extractora. e) Encender los ventiladores extractores. NOTA: Este paso lo hace el maestro con el encargado del laboratorio antes de iniciar la clase. Laboratorio de Procesos de Manufactura / 2016 4
2.- Cargar cuidadosamente el crisol, con el aluminio (ver nota 1). 3.-Encender el horno, para fundir el aluminio. (Ver nota 2). 3.- Precalentar el cucharon aproximadamente 10 min. 4. Preparación del molde. a) Quemar el molde con el soplete para obtener la cavidad de la pieza a formar. b) Colocar el molde en un lugar cercano en la caldera. Laboratorio de Procesos de Manufactura / 2016 5
5.-Una vez fundido el metal, apagar el horno. 6.- Inclinar el horno 45 aproximadamente 7.- Eliminar la escoria con el removedor de escoria superficial. 8.- Aproximar el cucharon mediano a la boca del horno e inclinar suavemente el horno. (Ver nota 3) Laboratorio de Procesos de Manufactura / 2016 6
9.- Llevar el cucharón cargado hasta la ubicación del molde y vaciar el contenido. (Ver nota 4). 10.-Permitir que el metal llene uniformemente las cavidades del molde y dejar que solidifique. 11.- Una vez que solidifique y se enfrié el modelo extraerlo del molde. 12.- Asegúrese de extraer toda la escoria del horno, limpiando su interior cuidadosamente evitando golpear y/o raspar el crisol. Notas: 1.- Cuidar que el aluminio no tenga pintura, esmaltes o lubricantes. 2.- El aluminio tarda aproximadamente 20 min. En fundirse. 3.- Asegurarse que el metal fluya sin formar turbulencia. Laboratorio de Procesos de Manufactura / 2016 7
4.- Cuidar no derramar el metal fundido y tener mucho cuidado al momento de vaciar el metal para evitar cualquier tipo de accidente. Resultados esperados en el desarrollo Que los alumnos conozcan el proceso de piezas fundición en molde de arena verde y con el uso de un horno de crisol basculante; y de esta manera obtengan una pieza fundida. Propuesta para reporte del alumno Investigar: a) Por qué razón el aluminio debe estar libre de pintura, esmaltes o lubricantes? b) Cómo afecta la temperatura del aluminio al momento de colarlo en el molde? c) Por qué es importante precalentar el cucharón? d) Cómo afecta a la pieza final, el contenido de humedad de la arena? e) Cómo afecta la compactación de la arena a la calidad de las piezas? f) Elaborar una lista de verificación de los diferentes tipos de defectos e imperfecciones presentes en la pieza colada. g) Qué tipo de acabado requerirá la pieza fundida? Conclusiones: Bibliografía Groover, M. (2007). Fundamentos de manufactura moderna. Ciudad de México: McGraw Hill. Kalpajian, S., & Schmid, S. (2008). Manufactura, Ingeniería y Tecnología. Ciudad de México: Pearson Educación. Laboratorio de Procesos de Manufactura / 2016 8