Fundición en molde permanente

Fundición en molde
permanente
Fundición en molde permanente
Generalidades
• Se usan moldes metálicos que se reutilizan muchas veces.
• Los metales que usualmente se funden en moldes permanentes son el
estaño, plomo, zinc, aluminio, cobre y aleaciones ferrosas cuando se usan
moldes refractarios.
• Se pueden utilizar corazones metálicos (reutilizables) o de arena
(desechables). En este caso se denomina al proceso fundición en molde
semi-permanente.
• Durante el proceso, las caras interiores de los moldes se recubren con
lubricantes o barros refractarios con el fin de controlar la temperatura de la
superficie del molde y facilitar el retiro de la pieza.
• Se obtiene buen acabado superficial y control dimensional estrecho y
buenas propiedades mecánicas debido a que el enfriamiento rápido
produce una estructura de grano fino.
• No se pueden realizar formas tan complejas como las posibles con molde
desechable debido a la necesidad de abrir el molde.
• El costo inicial del molde se justifica en series de producción grandes con el
menor costo por pieza.
Molde permanente, colada por gravedad
Diseño del molde
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La fundición solidificada debe poderse retirar fácilmente de la cavidad de la
matriz. Para ello se requiere que las superficies de la cavidad tengan
ángulos de salida en la dirección de apertura del molde. También se
recurre a diseños de molde de partes múltiples.
Los moldes generalmente se construyen en acero o fundición. La cavidad y
el sistema de vaciado se conforman utilizando maquinados de precisión, a
fin de obtener buen ajuste y acabado superficial.
Los moldes suelen refrigerarse por medio de conductos a través de los
cuales circula un refrigerante o mediante aletas disipadoras.
Se utilizan en muchos casos pernos expulsores para retirar la fundición
solidificada
Las caras del molde deben tener respiraderos que dejen escapar el aire y
gases desplazados por el metal fundido entrante
El material del molde debe resistir el choque térmico y la abrasión que se
produce durante la colada.
Dependiendo del material del molde y material de la fundición, un molde
bien mantenido puede durar decenas de miles o cientos de miles de ciclos
sin tener un desgaste apreciable.
Fundición en molde permanente a baja presión
Fundición en matrices a alta presión
Características:
• Un émbolo fuerza el material dentro de la cavidad del
molde
• Presiones moderadas a elevadas
• Buena precisión dimensional y definición de detalles
superficiales (formas intrincadas y paredes delgadas)
• Piezas de hasta 25 kg
• Velocidad de producción elevada
• Aplicaciones típicas: componentes de motores,
electrodomésticos, herramientas de mano, juguetes.
• Dos procesos básicos:
– Cámara caliente
– Cámara fría
Proceso de cámara caliente
Proceso de cámara caliente
Características:
• El metal se funde en un recipiente adherido a la máquina
• Sistema de inyección sumergido en el metal fundido
• Proceso limitado a metales de bajo punto de fusión. Incluyen al zinc,
aleaciones Al-Zn, estaño, plomo y a veces magnesio
• Velocidades de producción comparativamente altas (hasta 500
ciclos por hora)
• Presiones de inyección de 7 a 35 MPa
Proceso de cámara fría
Proceso de cámara fría
Proceso de cámara fría
Características:
• El metal se funde en un recipiente externo separado de la máquina
• Sistema de inyección entra en contacto brevemente con el metal
fundido
• Se pueden procesar aleaciones con temperaturas de fusión más
altas. Los materiales de trabajo típicos incluyen al magnesio,
aluminio y latón. También se pueden fundir cobre y acero, este
último usando matrices de aleación TZM (molibdeno endurecible
por precipitación)
• Velocidades de producción de hasta 150 ciclos por hora)
• Presiones de inyección de 20 a 150 MPa
• Las matrices se lubrican en cada colada. Los mismos se componen
de grafito o MoS2 en base aceitosa, dispersados en agua.
Máquina de inyección de cámara fría
Máquina de fundición a presión con cámara fría
Vista detallada
Tipos de matrices
Molde de fundición a alta presión típico
Molde de cavidades múltiples
Análisis de la fundición a presión
Fuerza de cierre (Fc)
Fc = p . Sc
donde:
p = Presión de inyección
Sc = Área de la cavidad del molde (incluyendo sistema de alimentación)
proyectada sobre el plano de cierre
Fuerza de inyección (Fi)
F inyección = ¶/4 . Dc2 . p
donde:
p = Presión de inyección
Dc = Diámetro del émbolo
Análisis de la fundición a presión
Variables importantes:
• Temperatura del metal fundido
• Temperatura del molde
• Presión de inyección
• Velocidad del émbolo
• Porcentaje de llenado de la cámara
• Contenido disuelto de gas