OPERACIONES DE FORMADO
El formado de partes con la aplicación de fuerza mecánica, se considera uno de
los procesos de formación más importantes, en términos del valor de la
producción y del método de producción. El formado de partes se puede efectuar
con el material frío (formado en frío) o con material caliente (formado en
caliente).
Las fuerzas utilizadas para formar las partes
pueden ser de tipo de flexión, compresión o cizallado y tensión. Los procesos
de formado se pueden clasificar sobre la base de la forma en que se aplica la
fuerza. Su característica principal es la aplicación controlada de fuerzas, con
o sin la presencia de altas temperaturas, para conseguir un cambio en la forma
del material.
Fundición
La fundición de metales es el proceso
de fabricación de piezas mediante el colado del material derretido en un molde.
El proceso tradicional es la fundición en arena, por ser ésta un material
refractario muy abundante en la naturaleza y que, mezclada con arcilla,
adquiere cohesión y maleabilidad sin perder la permeabilidad que posibilita
evacuar los gases del molde al tiempo que se vierte el metal fundido. El
proceso comienza con la elaboración del modelo que es la pieza que se desea
reproducir; cuando la producción es en masa se la maquina en metales “blandos”
como el aluminio. Este procedimiento de fabricación se aplica para producir
piezas (moldeadas por colada). Para el moldeo por colada se usa un molde que
corresponda a la configuración de la pieza deseada. Los moldes para la colada
pueden ser: moldes permanentes y moldes no permanentes.
Diseño del modelo
La fundición en arena
requiere un modelo a tamaño natural de madera, plástico y metales que define la
forma externa de la pieza que se pretende reproducir y que formará la cavidad
interna en el molde.
En lo que atañe a los
materiales empleados para la construcción del modelo, se puede emplear
desde madera o plásticos como el uretano y
el poliestireno expandido (EPS) hasta
metales como el aluminio o
el hierro fundido.
Para el diseño del
modelo se debe tener en cuenta una serie de medidas derivadas de la naturaleza
del proceso de fundición:
· Debe ser ligeramente más grande que la
pieza final, ya que se debe tener en cuenta la contracción de la misma una vez
se haya enfriado a temperatura ambiente. El porcentaje de reducción depende del
material empleado para la fundición.
A esta dimensión se
debe dar una sobremedida en los casos en el que se dé un proceso adicional de
maquinado o acabado por arranque de viruta.
· Las superficies del modelo deberán
respetar unos ángulos mínimos con
la dirección de desmoldeo (la dirección en la que se extraerá el modelo), con
objeto de no dañar el molde de arena durante su extracción. Este ángulo se
denomina ángulo de salida. Se recomiendan ángulos entre 0,5º y 2º.
· Incluir todos los canales de
alimentación y mazarotas necesarios
para el llenado del molde con el metal fundido.
· Si es necesario incluirá portadas,
que son prolongaciones que sirven para la colocación del macho.
Los moldes,
generalmente, se encuentran divididos en dos partes, la parte superior
denominada cope y la parte inferior denominadadraga que
se corresponden a sendas partes del molde que es necesario fabricar. Los moldes
se pueden distinguir:
Moldes de arena verde: estos moldes
contienen arena húmeda.
Moldes de arena fría: usa aglutinantes
orgánicos e inorgánicos para fortalecer el molde. Estos moldes no son cocidos
en hornos y tienen como ventaja que son más precisos dimensionalmente pero
también más caros que los moldes de arena verde.
Moldes no horneados: estos moldes no
necesitan ser cocidos debido a sus aglutinantes (mezcla de arena y resina). Las
aleaciones metálicas que típicamente se utilizan con estos moldes son el latón,
el hierro y el aluminio.
Las etapas que se
diferencian en la fabricación de una pieza metálica por fundición en arena
comprende:
- Compactación de la arena alrededor del modelo en la caja de moldeo. Para ello primeramente se coloca cada semimodelo en una tabla, dando lugar a las llamadas tablas modelo, que garantizan que posteriormente ambas partes del molde encajarán perfectamente.
Actualmente se
realiza el llamado moldeo mecánico, consistente en la compactación de la arena
por medios automáticos, generalmente mediante pistones (uno o varios) hidráulicos o neumáticos.
- Colocación del macho o corazones. Si la pieza que se quiere fabricar es hueca, será necesario disponer machos, también llamados corazones que eviten que el metal fundido rellene dichas oquedades. Los machos se elaboran con arenas especiales debido a que deben ser más resistentes que el molde, ya que es necesario manipularlos para su colocación en el molde. Una vez colocado, se juntan ambas caras del molde y se sujetan. Siempre que sea posible, se debe prescindir del uso de estos corazones ya que aumentan el tiempo para la fabricación de una pieza y también su coste.
- Colada. Vertido del material fundido. La entrada del metal fundido hacia la cavidad del molde se realiza a través de la copa o bebedero de colada y varios canales de alimentación. Estos serán eliminados una vez solidifique la pieza. Los gases y vapores generados durante el proceso son eliminados a través de la arena permeable.
- Enfriamiento y solidificación. Esta etapa es crítica de todo el proceso, ya que un enfriamiento excesivamente rápido puede provocar tensiones mecánicas en la pieza, e incluso la aparición de grietas, mientras que si es demasiado lento disminuye la productividad. Además un enfriamiento desigual provoca diferencias de dureza en la pieza. Para controlar la solidificación de la estructura metálica, es posible localizar placas metálicas enfriadas en el molde. También se puede utilizar estas placas metálicas para promover una solidificación direccional. Además, para aumentar la dureza de la pieza que se va a fabricar se pueden aplicar tratamientos térmicos o tratamientos de compresión.
- Desmolde. Rotura del molde y extracción de la pieza. En el desmolde también debe retirarse la arena del macho. Toda esta arena se recicla para la construcción de nuevos moldes.
- Desbarbado. Consiste en la eliminación de los conductos de alimentación, mazarota y rebarbas procedentes de la junta de ambas caras del molde.
- Acabado y limpieza de los restos de arena adheridos. Posteriormente la pieza puede requerir mecanizado, tratamiento térmico, etc.
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