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Instituto Tecnologico Superior de
Misantla
INTEGRANTES:
Aburto Ruiz Iris.
Betanzo Aggi Eduardo.
García Ortiz Yesenia del Carmen.
Gutiérrez Herrera Diego Abel.
Luna Fernández Brenda Edith.
Mirando Alarcón Ángel Armando.
Peralta González Amairani.
Ramírez Nava Ma. Fernanda
MATERIA: Procesos de Fabricación.
TRABAJO: Investigación: Tipo de moldes.
DOCENTE: Leoncio Laíz Trujillo.
GRUPO: 401 “A” Ing. Industrial.
MOLDES Y FABRICACIÓN DE MOLDES.
Moldes de arena.
La arena de fundición es sílice (SiO2) o sílice mezclada con otros minerales. Esta
arena debe tener buenas propiedades refractarias, expresadas como la capacidad
de resistir altas temperaturas sin fundirse o degradarse. Otras características
importantes son: el tamaño del grano, la distribución de tamaños del grano en la
mezcla y la forma de los granos. Los granos pequeños proporcionan mejor
acabado superficial en la fundición, pero os granos grandes son más permeables,
para que los gases escapen durante el vaciado. Los moldes hechos de granos
irregulares tienden a ser más fuertes que los moldes de granos redondos debido al
entrelazado de los granos, pero esto tiende a restringir la permeabilidad.
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%
agua y 7% de arcilla. En el método tradicional para formar la cavidad de molde se
compacta la arena de moldeo alrededor del modelo en la parte superior e inferior
de un recipiente llamad caja de moldeo.
Para determinar la calidad de la arena para el molde se usan varios indicadores
como:
1) Resistencia: es la capacidad del molde para mantener su forma y soportar
la erosión causada por el flujo del metal líquido.
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) Retractilidad: 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.
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Los moldes de arena se clasifican frecuentemente como arena verde, arena seca
o de capa seca. 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 retractilidad,
permeabilidad y reutilización, también son los menos costos. Por consiguiente, son
o más ampliamente usados, aunque también tiene 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 se fabrica con
aglomerantes orgánicos en lugar de arcilla. El molde se cuece en una estufa
grande a temperaturas que fluctúan entre 400° F y 600°F. 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. En moldes de capa seca, la
superficie de la cavidad de un molde de arena verde se seca a un profundidad
entre 0.5 y 1 plg, usando sopletes, lámparas de calentamiento u otros medios,
aprovechando parcialmente las ventajas del molde de arena seca.
Procesos alternativos de fundición en moldeos
desechables
Existen otros procesos de fundición que están tan versátiles como los procesos de
fundición en arena y que han sido desarrollados para cumplir necesidades
especiales. La diferencia entre estos métodos radica en la composición del
material del molde con la en el mérito de fabricación del molde hubo en la forma
como se hace el patrón.
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Moldeo en concha
El moldeo en concha es un proceso de fundición en el cual el molde es una
concha delgada (típicamente 3/8 pulg.) hecho de arena aglutinada con una resina
termofija. Se desarrolló en Alemania durante los años 40.
Hay muchas ventajas en el proceso de MOLDEO en concha. La superficie de la
cavidad del moldeo de concha es más liso que el moldeo convencional de arena
verde, su lisura permite un mayor flujo de metal fundido durante el vacío y mejor
acabado de superficie final de la fundición. Se pueden obtener acabados de 100
µpulgadas y también buena precisión direccional con tolerancias posibles de ±0.10
pulg., en parte de tamaño mediana a pequeño. El buen acabado y la precisión
evitan muchas veces el maquinado posterior. La retractividad del molde es
generalmente suficiente para evitar el desgarramiento y en la fundición.
La desventaja de moldeo en concha es el costo al patrón de metal comparado con
el patrón para moldeo en arena verde. Esto hace difícil de justificar el moldeo por
concha para volúmenes pequeños de producción. El moldeo por concha puede
mecanizarse para producción y es más económico en grandes cantidades. Parece
particularmente adaptado para fundiciones de acero de menos de 20 lb. Varios
engranes, cuerpo de válvulas, manguitos y árboles de levas son ejemplos de
partes hechas con el moldeo en concha.
Moldeo al vacío
El moldeo al vacío, también llamado proceso-V, utiliza moldeo de arena que se
mantiene unido por presión de vacío en lugar de un aglutinante químico. Por
consiguiente, el término vacío en este proceso se refiere a la manufactura del
moldeo, mas no a la operación de fundición en sí.
La recuperación de la arena es una de las múltiples ventajas del moldeo al vacío,
ya que no se usan aglutinantes. Además, la arena no requiere el extensivo
reacondicionamiento que se lleva acabo cuando se usan aglutinantes. Los
defectos causados por la humedad están ausentes del producto, debido a que la
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arena no se mezcla con agua. Las ventas del proceso-V según su relativa lentitud
y que no es fácilmente adaptable a la mecanización.
Procesos con poliestireno expandido
El proceso de fundición con poliestireno expandido utilizar un molde de arena
compactado alrededor de un patrón de espuma de poliestireno que se vaporiza al
vaciar meta fundido dentro del molde. El proceso y sus variaciones se conocen
con otros nombres como proceso de espuma perdida, procesos de patrón o
modelo perdido, proceso evaporativo de espuma y el Full-mold Process. El modelo
de poliestireno incluye el bebedero de colada, el sistema de vaciado y las
mazarotas, y también puede contener corazones (si se necesita), eliminando así la
necesidad de hacer corazones por separado. Debido a que el modelo de espuma
se convierte en la cavidad del moldeo, se pueden ignorar las consideraciones del
plano de separación. El molde no tiene qué ser abierto en la sección superior e
inferior.
Se pueden usar varios métodos para hacer los patrones, dependiendo del
volumen de producción. Para fundiciones únicas, la espuma se corta
manualmente en tiras largas y se ensamblan para formar el modelo. En corridas
grandes de producción se emplea una operación automatizada que pueden
producir los modelos antes de hacer los moldes. Los modelos se recubren
normalmente con un compuesto refractario para darle una superficie más lisa al
patrón y mejorar su resistencia a la temperatura. Las arenas de moldeo incluyen
usualmente agentes aglutinantes. Sin embargo, en algunos procesos de este
grupo se usa arena seca, lo cual ayuda a recuperarla para su reutilización.
Una ventaja significativa de este proceso es que el modelo no necesita de
removerse del molde, estos simplifican y facilitan la fabricación del molde. En los
moldes convencionales de arena verde se requieren dos mitades con su plano de
separación, así como los dibujos de las tolerancias para el diseño del molde,
además se tienen que insertar los corazones y añadir los sistemas de vaciado y de
mazarotas. En el proceso de polietileno expandido, todos esos pasos se hacen en
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un modelo. La desventaja del método es que se necesita un nuevo patrón para
cada fundición. La justificación económica del proceso de poliestireno expandido
depende del costo de producción de los modelos. El proceso de fundición con
poliestireno expandido se ha aplicado para fundiciones de motores de automóvil
producidos en masa. Existen instalaciones con sistemas de producción
automática, destinadas para aplicaciones al moldeo de patrones de espuma de
poliestireno.
Impulsores para bombas y turbinas, y otras partes cuyas formas son relativamente
intricadas. Los tamaños de las fundiciones varían desde menos de una onza hasta
varios cientos de libras; las partes que pesan menos de 20 lb son las más
comunes. Las ventajas de los moldes de yeso para estas aplicaciones son un
buen acabado superficial, su precisión dimensional y su capacidad para hacer
fundiciones de sección transversal delgada.
Los moldes cerámicos para fundición son similares a los moldes de yeso, excepto
que los materiales cerámicos refractarios de que están hechos pueden soportar
temperaturas más altas que el yeso. Así, los moldes cerámicos pueden usarse
para fundiciones de acero, hierro y otras aleaciones de alta temperatura. Sus
aplicaciones (moldes y piezas relativamente intrincadas) son similares a las de los
moldes de yeso excepto por los metales que se funden. Sus ventajas (buena
precisión y acabado) son también similares.
FUNDICION POR REVESTIMIENTO.
En la fundición por revestimiento, el molde es hecho de cera, se recubre con
material refractario, para fabricar el molde, después de esto la cera se funde y
evacua antes de vaciar el metal fundido. El termino revestimiento viene de la
palabra revestir, que significa “cubrir completamente”, esto se refiere al
revestimiento de material refractario alrededor del molde de cera. El proceso de
fundición capaz de hacer piezas de alta precisión.
Como los moldes de cera se funden después que se hace el molde refractario, se
debe fabricar un molde para cada fundición. La producción de modelos se realiza
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mediante un operación de molde que consiste en vaciar o inyectar cera caliente en
un dado maestro, diseñado con las tolerancias apropiadas para la contracción de
la cera y del metal de fundición.
PASOS EN LA FUNDICION POR REVESTIMIENTO:
Se producen los patrones o modelos de cera
Se adhieren varios modelos a un bebedero para formar el modelo de árbol
El modelo de árbol se recubre con una capa delgada de material refractario
Se forma el molde entero, cubriendo el árbol revestido con suficiente
material para hacerlo rígido.
El molde se sostiene en posición invertida y se calienta para fundir la cera y
dejar que escurra fuera de la cavidad.
El molde se precalienta a una alta temperatura para asegurar la eliminación
de todos los contaminantes del molde, esto también facilita que el metal
fluya dentro de la cavidad y sus detalles, el metal se vacía y solidifica.
El molde se rompe y se separa de la fundición terminada.
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En operaciones de alta producción se pegan varios patrones a un bebedero de
colada, hecho también de cera, para formar un modelo de árbol.
El recubrimiento con refractario se hace generalmente por inmersión de árbol
patrón en un lodo de sílice u otro. El molde se deja secar al aire, aproximadamente
ocho horas para que endurezca el aglutinante.
LAS VENTAJAS DE LA FUNDICION POR REVESTIMIENTO:
Capacidad para fundir piezas complejas e intricadas.
Estrecho control dimensional con posibles tolerancias.
Buen acabado de la superficie.
Recuperación de la cera para reutilizarla.
MOLDES PARA FUNDICION DE YESO Y CERAMICO.
El molde para fundición en yeso son similares a los de fundición en arena, excepto
que el molde está hecho de yeso, en lugar de arena. Se mezclan aditivos como el
talco y la arena de sílice con el yeso para controlar la contracción y el tiempo de
fraguad, reducir los agrietamientos e incrementar la resistencia. Para fabricar el
molde y se deja fraguar.
En este método, los moldes de madera son generalmente insatisfactorios debido
al extenso contacto con el agua del yeso. La consistencia permite a la mezcla de
yeso fluir fácilmente alrededor del patrón, capturando los detales y el acabado de
la superficie.
El curado del molde de yeso es una de las desventajas de este proceso, al menos
para altos volúmenes de producción. El molde debe dejarse fraguar cerca de 20
minutos antes de sacar el modelo y, posteriormente debe cocerse por varias horas
para remover la humedad. Aun cosido el yeso no se desprende de todo el
contenido de humedad.
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Los moldes de yeso no soportan altas temperaturas como los moldes de arena,
por lo tanto están destinados a fundiciones de bajo punto de fusión como aluminio
magnesio y algunas aleaciones d acero.
MOLDES DE CERAMICO.
Los moldes de ceramico son parecidos a los de yeso, excepto q los materiales
ceramicos refractarios de que estan hechos pueden, pueden soportar
temperaturas mas altas quer el yeso.
Los moldes de ceramicos pueden usarse para fundiciones de acero, hierro y otras
aleaciones de altas temperaturas. Sus aplicaciones son parecidas a los de yeso
execto por los materiales que se funden.
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Procesos de fundición en molde permanente
La fundición en molde permanente usa un molde metálico construido en dos
secciones que están diseñadas para cerrar y abrir con precisión y facilidad. Los
moldes se hacen comúnmente de acero o hierro fundido. La cavidad junto con el
sistema de vaciado se forman por maquinado en las dos mitades del molde a fin
de lograr una alta precisión dimensional y un buen acabado superficial. Los
metales que se funden comúnmente en molde permanente son: aluminio,
magnesio, aleaciones de cobre y hierro fundido. Sin embargo, el hierro fundido
requiere una alta temperatura de vaciado 2300°F a 2700°F (1250°C a 1500°C), lo
cual acorta significativamente la vida del molde. Las temperaturas más altas de
vaciado para el acero, hacen inapropiado el uso de moldes permanentes para este
metal, a menos que se hagan en moldes de material refractario.
En este proceso es posible usar corazones para formar las superficies interiores
del producto de fundición. Los corazones pueden ser metálicos, pero su forma
debe permitir la remoción de la fundición, o deben ser mecánicamente
desmontables para permitir esta operación. Si la remoción del corazón metálico es
difícil o imposible se pueden usar corazones de arena, en este caso el proceso de
fundición es frecuentemente llamado fundición en molde semipermanente.
Los moldes se precalientan primero para prepararlos, y se rocía la cavidad con
uno o más recubrimientos. El precalentamiento facilita el flujo del metal a través
del sistema de vaciado y de la cavidad. Los recubrimientos ayudan a disipar el
calor y a lubricar la superficie del molde para separar fácilmente la fundición. Tan
pronto como solidifica el metal, el molde se abre y se remueve la fundición. A
diferencia de los moldes desechables, los moldes permanentes no se retraen, así
que deben abrirse antes de que ocurra la contracción por enfriamiento a fin de
prevenir el desarrollo de grietas en la fundición.
Las ventajas incluyen buen acabado de la superficie y control dimensional
estrecho, como ya se mencionó. Además, la solidificación más rápida causada por
el molde metálico genera una estructura de grano más fino, de esta forma pueden
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producirse fundiciones más resistentes. El proceso está limitado generalmente a
metales de bajo punto de fusión. Las manufacturas de formas geométricas más
simples que las fundidas en molde de arena (debido a la necesidad de abrir el
molde) constituyen otra limitación, además del costo. Debido al costo sustancial
del molde, el proceso se adapta mejor a producciones de alto volumen que
pueden automatizarse. Las partes típicas que se producen con proceso de molde
permanente incluyen pistones automotrices, cuerpos de bombas y ciertas
fundiciones para aviones y proyectiles.
Conclusión:
Con esta investigación se puede apreciar que existen diferentes tipos de moldes,
sin embargo hay que tener en cuenta que la mayoría de los moldes tienen la
misma metodología en cómo ser elaborados, aunque cambian el material con el
que estén hechos, puede variar también su utilización y la temperatura que puede
soportar cada molde puesto que no todos los materiales son muy resistentes a
temperaturas mayores de 500° C. Fue muy importante conocer los materiales con
los que se elaboran dichos moldes para poder realizar nuestro molde y tener más
conocimientos sobre sí.
Bibliografía
Fundamentos de manufactura-materiales, procesos y sistemas. “Procesos de fundición de metales”. Capítulo 13.MIKELL P. GROOVER
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