Fundició
Es denomina fundició al procés de fabricació de peces, comunament metàliques pero també de plàstic, consistent en fondre un material i introduir-ho en una cavitat (buidat, molejat), cridada mòle, a on es solidifica. El procés més comú és la fundició en arena, per ser esta un material refractario molt abundant en la naturalea i que, mesclada en argila, adquirix cohesió i moldeabilidad sense perdre la permeabilidad que possibilita evacuar els gasos del mòle a l'hora que s'aboca el metal fos. La fundició en arena consistix en colar un metal fos, típicament aleacions de ferro, acer, bronze, latón i uns atres, en un mòle d'arena, deixar-ho solidificar i posteriorment trencar el mòle per a extraure la peça fosa (pero ya sòlida). Per a la fundició en metals com el ferro o el plom, que són significativament més pesats que el mòle d'arena, la caixa de molege és a sovint coberta en una chapa grossa per a previndre un problema conegut com a «flotació del mòle», que ocorre quan la pressió del metal espenta l'arena per damunt de la cavitat del mòle, causant que el procés no es porte a terme de forma satisfactòria. També es coneix com a fundició al procés d'extraure metals a partir dels seus menas, que sol ser l'etapa prèvia al molejat metàlic (vejau fundició).
Etapes del procés
Dissenye del model
La fundició en arena requerix un model a tamany natural de fusta, cristal, plàstic i metals que definix la forma externa de la peça que es pretén reproduir i que formarà la cavitat interna en el mòle. En lo que atañer als materials amprats per a la construcció del model, es pot amprar des de fusta o plàstics com el uretano i el poliestireno expandit (EPS) fins a metals com el alumini o el ferro fos. Per al disseny del model es deu tindre en conte una série de mides derivades de la naturalea del procés de fundició:
- Deu ser llaugerament més gran que la peça final, ya que es deu tindre en conte la contracció de la mateixa una volta s'haja gelat a temperatura ambiente. El percentage de reducció depén del material amprat per a la fundició. A esta dimensió es deu donar una sobremedida en els casos en el que es done un procés adicional de maquinat o acabament per arrancada de borumballa.
- Les superfícies del model deuran respectar uns ànguls mínims en la direcció de desmoldeo (la direcció en la que s'extraurà el model), a l'objecte de no danyar el mòle d'arena durant la seua extracció. Este àngul es denomina àngul d'eixida. Es recomanen ànguls entre 0,5° i 2°.
- Incloure tots els canals d'alimentació i mazarotas necessaris per a l'omplit del mòle en el metal fos.
- Si és necessari inclourà portades, que són prolongacions que servixen per a la colocació del macho. Els mòles, generalment, es troben dividits en dos parts, la part superior denominada cope i la part inferior denominada draga que es corresponen a sengles parts del mòle que és necessari fabricar. Els mòles es poden distinguir:
- Mòles d'arena verda: estos mòles contenen arena humida.
- Mòles d'arena freda: usa aglutinants orgànics i inorgànics per a enfortir el mòle. Estos mòles no són cuits en forns i tenen com a ventaja que són més precisos dimensionalmente pero també més cars que els mòles d'arena verda.
- Mòles no horneados: estos mòles no necessiten ser cuits pels seus aglutinants (mescla d'arena i resina). Les aleacions metàliques que típicament s'utilisen en estos mòles són elatón, el ferro i l'alumini. Les etapes que es diferencien en la fabricació d'una peça metàlica per fundició en arena comprén:
- Compactación de la arena al voltant del model en la caixa de molege. Per a això primerament es coloca cada semimodelo en una taula, donant lloc a les anomenades taules modele, que garantisen que posteriorment abdós parts del mòle encaixaran perfectament.
- Actualment es realisa el cridat molege mecànic, consistent en la compactació de l'arena per mijos automàtics, generalment per mig de pistones (un o varis) hidràulics o neumàtics.
- Colocació del mascle o cors. Si la peça que es vol fabricar és hueca, serà necessari dispondre machos, també cridats cors que eviten que el metal fos reblixca dites oquedades. Els mascles s'elaboren en arenes especials degut a que deuen ser més resistents que el mòle, ya que és necessari manipular-els per a la seua colocació en el mòle. Una volta colocat, es junten abdós cares del mòle i se subjecten. Sempre que siga possible, es deu prescindir de l'us d'estos cors ya que aumenten el temps per a la fabricació d'una peça i també el seu cost.
- Colada. Abocada del material fos. L'entrada del metal fos cap a la cavitat del mòle es realisa per mig de la copa o bebedero de colada i varis canals d'alimentació. Estos seran eliminats una volta solidifique la peça. Els gasos i vapors generats durant el procés són eliminats per mig de l'arena permeable.
- Refredat i solidificació. Esta etapa és crítica de tot el procés, ya que un refredat excessivament ràpit pot provocar tensions mecàniques en la peça, i inclús l'aparició de clavills, mentres que si és massa llent disminuïx la productivitat. Ademés un refredat desigual provoca diferències de durea en la peça. Per a controlar la solidificació de l'estructura metàlica, és possible localisar plaques metàliques gelades en el mòle. També es pot utilisar estes plaques metàliques per a promoure una solidificació direccional. Ademés, per a aumentar la durea de la peça que es va a fabricar es poden aplicar tractaments tèrmics o tractaments de compressió.
- Desmolde. Trencament del mòle i extracció de la peça. En el desmolde també deu retirar-se l'arena del macho. Tota esta arena es recicla per a la construcció de nous mòles.
- Desbarbado. Consistix en l'eliminació dels conductes d'alimentació, mazarota i rebarbas procedents de la junta d'abdós cares del mòle.
- Acabament i neteja dels restants d'arena adherits. Posteriorment la peça pot requerir mecanisat, tractament tèrmic.
Variants
La precisió de la peça fosa està llimitada pel tipo d'arena i el procés de molege utilisat. La fundició feta en arena verda grossa proporcionarà una textura asprosa en la superfície de la peça. No obstant, el molege en arena seca produïx peces en superfícies molt més planes. Per a un millor acabament de la superfície de les peces, estes poden ser polides o recobertes en un residu d'òxits, silicat i atres composts que posteriorment s'eliminarien per mig de distints processos, entre ells el granallado.
- Molege en arena verda. L'arena verda és una mescla d'arena de sílice, argila, humitat i atres aditius. Est molege consistix en l'elaboració del mòle en arena humida i colada directa del metal fos. És el método més amprat en l'actualitat, en tot tipo de metals, i per a peces de tamany chicotet i mig. No és adequat per a peces grans o de geometria complexes, ni per a obtindre bons acabaments superficials o tolerància reduïdes.
- Molege en arena químic. Consistix en l'elaboració del mòle en arena preparada en una mescla de resines i catalisadors, el forjat d'estes resines pot ser per un tercer component líquit o gaseós, o per autofraguado. D'esta manera s'incrementa la rigidea del mòle, lo que permet fondre peces de major tamany i millor acabament superficial.
- Molege en arena seca. L'arena seca és una mescla d'arena de sílice seca, fixada en atres materials que no siga l'argila usant adhesius de curat ràpit. Abans de la colada, el mòle se seca a elevada temperatura (entre 200 i 300 °C). D'esta manera s'incrementa la rigidea del mòle, lo que permet fondre peces de major tamany, geometria més complexes i en major precisió dimensional i millor acabament superficial.
- Molege mecànic. Consistix en l'automatisació del molege en arena verda. La generació del mòle per mig de prenses mecàniques o hidràuliques, permet obtindre mòles densos i resistents que subsanen les deficiències del molege tradicional en arena verda. Es distinguix en:
- Molege Horisontal. A finals dels anys 50 els sistemes de pistones alimentats hidráulicamente varen ser usats per a la compactació de l'arena en els mòles. Estos métodos proporcionaven major estabilitat i precisió en els mòles. A finals dels anys '60 es va desenrollar la compactació dels mòles en aire a pressió llançat sobre el mòle d'arena precompactado. La major desventaja d'estos sistemes és la gran cantitat de peces de recanvi que es consumixen per la multitut de parts mòvils, ademés de la producció llimitada uns 90-120 mòles per hora.
- Molege vertical. En 1962 la companyia danesa Dansk Industri Syndikat (DISA) va implementar una ingeniosa idea de molege sense caixa aplicant verticalment pressió. Les primeres llínees d'este tipo podrien produir 240 mòles per hora i hui en dia les més modernes apleguen a uns 550 mòles per hora. Aparte de l'alta productivitat, dels baixos requeriments de mà d'obra i de les precisió en les dimensions, este método és molt eficient.
- Molege en arena «matchplate». Este método va ser desenrollat i patentat en 1910. No obstant, no va ser fins a principi dels anys '60 quan la companyia nortamericana Hunter Automated Machinery Corporation va llançar la seua primera llínea basada en esta tecnologia. El método és similar al método vertical. El principal proveïdor és DISA i actualment este método és utilisat massivament, particularment en Estats Units, China i l'Índia. Una gran ventaja és el baix preu dels models, facilitat per a canviar les peces dels mòles i ademés, l'idoneïtat per a la fabricació de séries curtes de peces en la fundició.
- Molege a la cera perduda o microfusión. En este cas, el model es fabrica en cera o plàstic. Una volta obtingut, es recobrix d'una série de dos capes, la primera d'un material que garantise un bon acabament superficial, i la segona d'un material refractario que proporcione rigidea al conjunt. Una volta que s'ha completat el mòle, es calfa per a endurir el recobriment i derretir la cera o el plàstic per a extraure-la del mòle en el que es verterá posteriorment el metal fos.
- Fundició en coquilla. En este cas, el mòle és metàlic.
- Fundició a baixa pressió: És un sistema de fundició que consistix colocar un cresol de metal fos en un recipient a pressió. Un tubo d'alimentació conecta el metal de cresol en l'entrada del mòle. S'injecta aire comprimit o un gas inerte en el recipient a una pressió de 20-105 kN/m². En injectar-ho l'única eixida del metal serà el tubo per lo que es genera el fluix de metal, que ompli la matriu i forma la peça. La pressió es manté durant la solidificació per a compensar la contracció volumètrica. No són necessàries ni mazarotas ni alimentació de colada.
Modelació de processos de fundició
La simulació de processos de fundició utilisa métodos numèrics per a calcular la calitat resultant dels components fosos, tenint en conte l'omplit del mòle, la cristalisació i el refredat, i proporciona una predicció quantitativa de les propietats mecàniques de la fundició, les tensions tèrmiques i les deformacions. La simulació descriu en precisió les característiques finals de la fundició, abans de l'inici de la producció. El mòle i els paràmetros de la fundició poden ser dissenyats tenint en conte les propietats del resultat. Açò genera ventages no solament en la reducció de les proves de producció preliminars, sino també conduïx a l'aforro d'energia, materials i ferramentes. El software assistix a l'usuari en el disseny de components, la definició de pràctiques de fundició i métodos de fundició, aixina com en la fabricació de models i mòles, tractament tèrmic i acabament final. Açò permet reduir els costs en tot el camí del procés de fundició. La simulació del procés de fundició va ser desenrollada per primera volta en les universitats, començant a principis dels anys 70, principalment en Europa i en els EE. UU., i es considera la innovació més important en la tecnologia de fundició en els últims 50 anys. Des de finals dels anys 80, estan disponibles vàries versions de software comercial que permeten a les fundició obtindre una nova comprensió de lo que succeïx dins del mòle o la ferramenta de fundició durant el procés de fundició.[1]
Vore també
Referències
- ↑ researchgate. net/publication/290761769_Thirty_Years_of_Casting_Process_Simulation «Thirty Years of Càsting Process Simulation».International Journal of Metalcasting.doi:10.1007/BF03355463.
Enllaços externs
Fundició en el Viccionari.
Tens que especificar títul = i url = al usar {{cita web}}..
Tens que especificar títul = i url = al usar {{cita web}}..
Referències
- Este artícul conté una traducció derivada de «Fundición» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.