TEMA 23: CONFORMACIÓN POR MOLDEO

1. TEMA 23:CONFORMACIÓN POR MOLDEO

2. ÍNDICE • 1. PROCEDIMIENTOS DE FABRICACIÓN. • 2. TÉCNICAS DE MOLDEO. • 3. MOLDEO EN ARENA. • 4. MOLDEO EN COQUILLA. • 4.1. Fundición en coquilla por gravedad. • 4.2. Fundición en coquilla bajo presión. • 4.3. Colada centrífuga. • 5. OTROS PROCEDIMIENTOS DE MOLDEO. • 5.1. Moldeo a la cera perdida • 5.2. Moldeo en cáscara

3. 1. PROCEDIMIENTOS DE FABRICACIÓN. • Desde que se obtiene la materia prima hasta que se finaliza una pieza sólida. Se llevan a cabo distintos procedimientos de fabricación entre los que mencionaremos: • Conformación por moldeo • Conformación por deformación • Conformación por adición • Conformación por arranque del material • Es importante elegir la técnica adecuada que se debe de utilizar para cada caso pues afecta en su calidad, perfección y coste.

4. CONFORMACIÓN POR MOLDEO El moldeo es una técnica que consiste en calentar el material hasta su punto de fusión y, en ese momento, verterlo en un molde con la forma de la pieza que se pretende obtener. Esta técnica se conoce también como fundición o colada. Se aplica esencialmente para metales y plásticos. Un molde es un recipiente que presenta una cavidad en la que se introduce un material en estado de fusión que, al solidificarse, adopta la forma de la cavidad. Luego se deja enfriar el tiempo necesario hasta que se solidifique y se extrae del molde

5. CONFORMACIÓN POR DEFORMACIÓN • Los materiales son golpeados o sometidos a presión, tanto en fríocomo en caliente. • Uno de estos métodos más conocido es la forja.

6. CONFORMACIÓN POR ADICIÓN • Sirve para unir una serie de piezas e integrarlas en otras más complejas. • Dentro de este grupo presenta especial interés la conformación por soldadura.

7. CONFORMACIÓN POR ARRANQUE DE MATERIAL • El material es arrancado en forma de virutas para así quitar el sobrante de acuerdo con el plano de la pieza que se desea obtener. • Para este tipo de conformación se precisa de máquinas-herramienta.

8. 2. TÉCNICAS DE MOLDEO • El moldeo (también conocido como fundición o colada) nos permite dar forma a muchos materiales y obtener piezas acabadas. • El moldeo de piezas metálicas sigue las siguientes etapas:

9. Una vez realizado el diseño de la pieza se necesita construir un modelo. • Los modelos se suelen construir de yeso o madera y son creados de forma artesanal. • A partir del modelo se construye el molde • Una vez construido el molde, éste se rellena con el material elegido para la fabricación de la pieza. Este proceso es denominado colada. • A continuación se espera a que solidifique la pieza hasta su extracción (desmoldeo). • A veces es necesario realizar tratamientos de acabado para perfeccionar la pieza.

10. MATERIALES UTILIZADOS PARA LA CONSTRUCCIÓN DE PIEZAS Los materiales utilizados suelen ser metales y aleaciones: • Aleaciones férricas • Aleaciones de cobre • Aleaciones de aluminio

11. Aleaciones férricas • Son las aleaciones que tienen al hierro como su principal metal de aleación. • Se utilizan las fundiciones y los aceros, procedentes de lingotes, chatarra, piezas moldeadas defectuosas, mazarotas, bebederos, etc. • Se moldean piezas de todo tipo: • Bancadas de motores • Pistones • Levas • Cigüeñales, etc.

12. Aleaciones de cobre • Consiste en combinar cobre con otros metales • Se utilizan para crear bronces y latones • Es necesario regular la atmósfera en el momento de la fusión por su gran tendencia a absorber gases. • Se moldean: • griferías • objetos de adorno • herrajes con latón y campanas • bulones • esculturas con bronce

13. Aleaciones de aluminio • Son aleaciones cuyo principal metal, el aluminio, es combinado con otros metales. • Estas aleaciones suele estar compuestas por aluminio y manganeso o cobre. • También debe realizarse en hornos con atmósfera controlada ya que tienen gran afinidad a combinarse con el oxígeno.

14. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES • Punto de fusión bajo (ahorro de combustible) • Calor latente de fusión bajo (ahorro combustible) • Baja tensión superficial (se reproduce fielmente el molde) • Bajo coeficiente de dilatación en estado líquido (para que la contracción del material sea pequeña) • Bajo coeficiente de dilatación en estado sólido (para disminuir el peligro de formación de grietas durante el enfriamiento) • Densidad elevada (para que el peso del metal compense la tensión superficial y la falta de fluidez)

15. 3. MOLDEO EN ARENA Los moldes se fabrican con arenas compuestas fundamentalmente se sílice (SiO2), cuyos granos se aglomeran con cierta cantidad de agua y arcilla.

16. Formas de emplear la arena • Como en la arena hay una pequeña proporción de agua, se utiliza de las siguientes maneras: • Húmeda: técnica moldeo en verde. • Secada en la estufa: se somete a temperaturas entre 300 y 400 ºC. • Flameada: la arena es secada artificialmente.

17. Características de la arena Para la elaboración del molde es necesario que la arena tenga estas propiedades: • Plasticidad: en estado húmedo, para que pueda reproducir los detalles de los moldeos • Permeabilidad: para permitir el paso a través de ella del aire y de los gases que se producen durante la colada • Refractariedad: para resistir las altas temperaturas de la colada • Cohesión: para que el molde y el macho conserven su forma al retirar el modelo

18. Conductividad calorífica adecuada: para que el metal o la aleación se enfríe en el molde a la velocidad deseada • Deformidad suficiente: que permita la contracción de la pieza al enfriarse • Tener en precio aceptable

19. PASOS DEL MOLDEO EN ARENA 1. Se divide el modelo por la mitad y una de las partes se coloca sobre una tabla (tabla de moldeo). Sobre esta parte de adapta una caja sin fondo y se rellena con arena, se apisona fuertemente para evitar su expansión. Se tapa herméticamente y se da la vuelta.

20. 2. Se repite el proceso con la otra mitad del modelo, incorporando en este caso el bebedero, la mazarota y el canal de colada: • Bebedero: conducto en forma de embudo por donde se vierte el metal fundido para rellenar el molde. • Mazarota: conducto pequeño que se encuentra comunicado con el molde y asegura su completo llenado y permite la evacuación de gases. • Canal de colada: conduce el metal fundido desde el bebedero hasta el molde.

21. 3. Se abre el molde y se extrae el moldeo de su interior cerrándolo de nuevo y colocando un cuerpo pesado sobre él.

22. 4. Se vierte el metal fundido hasta rellenar el hueco originado por el modelo. Se deja que el material se solidifique. A continuación se rompe el molde y se elimina la arena que se haya quedado adherida a la pieza

23. 4. MOLDEO QUE COQUILLA • El inconveniente del moldeo en arena es la necesidad de fabricar un molde por cada pieza fundida, ya que no es reutilizable. Por ello es preferible disponer de coquillas, que son unos moldes metálicos permanentes que permiten obtener un número elevado de piezas iguales utilizando el mismo molde. • Las coquillas son mucho más caras que los moldes de arena por ello para que sea rentable es necesario fabricar un número elevado de piezas, como mínimo 20.000 • El metal es mejor conductor de calor que la arena, por ello la velocidad de enfriamiento de la pieza será mayor y sus propiedades mecánicas finales serán mejores. Además se consigue una mayor precisión en las piezas fundidas

25. Modalidades de moldeo en coquilla según su colada • Colada por gravedad • Colada bajo presión • Colada centrifugada

26. Fundición en coquilla por gravedad La colada se realiza por acción exclusiva de la gravedad, sin aplicar presión suplementaria ( de la misma manera que el moldeo en arena) Existen tres diversas maneras: - Directa ( en caída o en descenso) - En fuente - Por el costado

27. Directa • Se lleva a cabo por la parte superior del molde. Solo se emplea cuando la altura es pequeña, se recomienda verter el material con suavidad sobre una pared. • El inconveniente es que pueda aparecer inclusiones de aire o de espuma.

28. En fuente • El llenado debe efectuarse rápidamente por medio de uno o más bebederos que llegan desde la superficie superior hasta la base del molde de coquilla.

29. Por el costado • Transcurre de forma mas suave que la colada directa. Los bebederos pueden ponerse inclinados o adoptar diferentes formas. • Este procedimiento también se utiliza en el moldeo en arena.

30. Fundición en coquilla bajo presión El metal se introduce en el inferior del molde bajo presión. Esta presión provoca que el metal fundido se comporte como un líquido muy fluido que llena el molde rápidamente y reproduce con exactitud sus menores detalles. • Es realizada mediante dos máquinas, que son de dos tipos: • De cámara fría • De cámara caliente

31. TIPOS DE MÁQUINAS De cámara fría De cámara caliente • El horno donde se encuentra el metal fundido y la unidad de inyección están totalmente separados. • El horno y la unidad de inyección forman un único elemento.

32. Este método presenta las ventajas de que pueden fundirse piezas de formas complicadas de una manera bastante económica. Se obtienen piezas con gran precisión, buen acabado y excelentes propiedades mecánicas. • El único inconveniente es que resultan bastante costosos, por lo que resultan rentables si se hacen como mínimo 10.000 piezas.

33. Colada centrifugada • Se realiza haciendo girar el molde alrededor de un eje de simetría horizontal o vertical, con lo que la fuerza centrífuga hace rellenar todas la cavidades. • Se utiliza para moldear piezas de revolución (tubos). • Ofrece la ventaja de que la presión a la que la fuerza centrífuga somete al metal produce el mismo efecto que si aumentase su fluidez. Además las piezas obtenidas presentan pocas grietas • El inconveniente es que el molde es muy costoso

34. 5. OTROS PROCEDIMIENTOS DE MOLDEO Existen múltiples procedimientos de moldeo, entre los que destacan: • Moldeo a la cera perdida • Moldeo en cáscara

35. Moldeo a la cera perdida • Pasos: • Se crea el modelo en cera y posteriormente se recubre con una mezcla de un 70% de arena de sílice y un 30% de yeso. En ocasiones se introduce en un recipiente que contiene sílice mezclada con un agente aglomerado. • Se deja secar la arena para que tome la forma del modelo y se calienta en conjunto a unos 100ºC: • La cera se funde y se recoge, ya que puede ser reutilizada. • Finalmente se realiza la colada del metal y se le deja solidificar, se rompe el molde y se extrae la pieza.

36. EJEMPLO (FABRICACIÓN DE UNA VELA):

37. MOLDEO EN CÁSCARA • El moldeo en cáscara, también conocido como shell-moulding, se mezcla arena con una resina plástica. • La arena mezclada se pone en contacto con el modelo previamente calentado a mas de 200 ºC • Por efecto del calor la resina aglomera a la arena en un espesor de 5 a 8 mm.

38. Realizado por: • Iván Seldas Perulero • Santiago Gutiérrez Sánchez