Fundiciones Por Colada Y Bebederos 3t1x2r

FUNDICIONES POR COLADA Y BEBEDEROS El proceso de fundición lleva un orden definido, donde primero se escoge o construye un modelo que representa el producto terminado, éste siempre tiene la forma de la parte terminada aproximadamente del mismo tamaño que la terminada ligeramente más grande que permite la contracción y tolerancias adicionales. La segunda parte es preparar el molde del material diseñado de tal modo que puede abrirse para quitar el modelo. Puede tener aditamentos que forman pasajes en el moldeo para servir como canales para el flujo del material de cavidad. Si no tiene aditamentos, canales o corredores, debe cortarse en el material de moldeo. En cualquier caso, debe cortarse o formarse una abertura al exterior del molde llamada bebedero. La tercera etapa es donde la cavidad del molde se llena con material líquido, éste se vierte a través de los canales para llenar la cavidad. Después de que ha pasado tiempo para que ocurra la solidificación, se abre el molde. El producto está listo para eliminar el metal en exceso que se ha solidificado en los corredores. Se limpia para sacar cualquier material de moldeo remanente y se inspecciona para determinar si han ocurrido defectos en el proceso. Puede usarse así pero normalmente se necesita procesos adicionales tales como el maquinado para mejorar la calidad de la superficie y las dimensiones. DISEÑO DE LA FUNDICIÓN Lo primero que debe considerarse para obtener buen fundiciones es el diseño de la fundición. 

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SOLIDIFICACIÓN PROGRESIVA COMPARADA A DIECCIONAL La solidificación progresiva, es la solidificación de un líquido del exterior hacia el centro. La solidificación direccional, describe la solidificación de una parte de la fundición a otra, ésta es importante para la calidad de la fundición, debido a la necesidad de aportar metal líquido para compensar las contracciones del líquido y la que ocurre durante la solidificación. El diseño y proceso de vaciado deben lograr que el metal más alejado del punto de entrada sea el primero que solidifica. LOS PUNTOS CALIENTES SON PUNTOS FOCALES PARA LA SOLIDIFICACIÓN Las áreas más calientes después de la colada, se llaman puntos calientes y deben localizarse tan cercanos como sea posible a fuentes de alimentación de metal. Si estos puntos se ubican en secciones que solidifican anticipadamente, pueden afectar la buena solidificación direccional, obteniendo porosidades, grietas, roturas que dañaran la calidad del moldeo. EN GENERAL, SE CONTROLAN LOS PUNTOS CALIENTES POR DISEÑO ADECUADO Los puntos calientes usualmente se localizan en los puntos de mayores dimensiones seccionales. Algunos moldes crean dificultades en la producción de fundiciones de alta calidad, la solución es un cambio de diseño, o colar la fundición de tal modo que esos puntos no provoquen problemas. LOS ESPESORES UNIFORMES DE SECCIÓN SON DESEABLES Los cambios de sección deben reducirse al mínimo tanto como sea posible a fin de aproximarse a reacciones uniformes de enfriamiento.

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MÍNIMO ESPESOR DE SECCIÓN La delgadez permitida de secciones depende de los siguientes factores: o Fluidez del metal o Tipo de molde o Efecto en las reacciones de enfriamiento TOLERANCIAS PARA MAQUINADO Las superficies que requieren alta calidad de acabado o exactitud dimensional que necesitan maquinarse deben diseñarse con metal extra (tolerancias de maquinado) que se eliminarán después. LOS REQUISITOS DE ÁNGULO DE RETIRO Por lo general, los ángulos más grandes de retiro simplifican y disminuyen el costo de separación del modelo, pero puede aumentar el costo global de la parte si se agregan a la dificultad o cantidad de maquinado requerido.

COLADO 

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LA MAYORIA DE LOS COLADOS SE REALIZAN CON CUCHARONES. Normalmente se usan cucharones para transportar el metal caliente del equipo de fusión a moldes. Aunque muchas instalaciones de alta producción usan una estación automática de colado donde se posicionan vertederos sobre los moldes que liberan las cantidades correctas de metal para llenar las cavidades. ELFLUJO TURBULENTO ES DAÑINO El flujo turbulento que se forma por colar desde una altura muy grande o a cantidades excesivas de flujo en el molde se puede evitar. La turbulencia causa la captura de gas que puede aparecer como cavidades o bolsas en la fundición terminada y puede también oxidar al metal caliente para formar inclusiones de óxido metálicos. Además de que puede hacer erosionar el molde. RELACIÓN DE COLADO Si el metal entra en la cavidad con demasiada lentitud, puede solidificarse antes de que el molde esté lleno. Las secciones delgadas que se enfrían con demasiada rapidez en o con las paredes del molde pueden solidificarse antes de que el metal cubra su trayectoria completa, o el metal que fluye en otra dirección puede solidificarse contra el metal que fluye en otra trayectoria para formar un defecto conocido como junta fría. Aunque cuando el molde esté lleno, la junta fría mostrará una costura en la superficie de la fundición y el metal no queda unido sólidamente, y, por lo tanto, está expuesto a romperse con facilidad. Si la relación de colado es muy alta, erosionará las paredes del molde con inclusiones de arena resultantes y pérdida de detalle en la fundición. El alto choque térmico en el molde puede causar grietas y pandeos. La relación de colado se controla por el diseño del molde y la boca de llenado, bebedero, corredores y dimensiones de puerta. El sistema de puertas debe diseñarse de modo que cuando la boca de llenado se mantenga llena, el resto del sistema se llene por completo mediante un flujo uniforme de meta. EL SOBRECALOR AFECTA LA CALIDAD DE LA FUNDICIÓN Los metales se sobrecalientan de 100° a 500° arriba de su temperatura de fusión, para aumentar la fluidez y permitir las pérdidas de calor antes de que estén en su posición final

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en el molde. Para buenas fundiciones, el metal debe tener el correcto sobrecalor en el momento en que se cuela en el molde. Si la temperatura es demasiado baja, las falsas corridas y juntas frías aparecerán como defectos de la fundición, o el metal puede aún solidificarse en el cucharón. Si la temperatura es demasiado alta, el metal puede penetrar en la arena y causar acabados muy burdos en la fundición, además, de causar porosidad excesiva o desarrollo de aumento de gas, que conduce a vacíos y contracciones aumentanda por los gradientes térmicos 1 que rompen la adecuada solidificación direccional. Más tiempo a alta temperatura permite mayor crecimiento de grano, de modo que la fundición se enfriará con una estructura de grano más débil. *LEVANTAR EL MARCO SUPERIOR DEL MOLDEO PUEDE PERMITIR LA FUGA DEL METAL El metal líquido en un molde de arena ejerce una fuerza de levantamiento en el marco superior del molde, debido a la diferencia en densidad entre el metal y la arena y la acción dinámica del metal que fluye durante el colado. La fuerza estática debe ser igual a la densidad del metal, multiplicada por el área de colado en la línea de partición y la altura del bebedero. El aumento en la fuerza estática de una a una y media o dos veces, evitará que la presión dinámica abra el molde en la línea de partición. Este valor, menos el peso real del marco superior es el peso adicional necesario para evitar la flotación. Para fundiciones muy grandes pueden fijarse las dos mitades con abrazaderas o pernos.

SISTEMA DE PUERTAS El metal se alimenta a la cavidad que forma la fundición por medio de un sistema de puertas que consiste en una boca de llenado, un bebedero, corredores y puertas de entrada. Con frecuencia se necesitan las características de un sistema de puertas que reduzcan la turbulencia y el aire atrapado, la velocidad y la erosión de la arena, y eliminen materiales extraños o la escoria. 

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FLUJO VERTICAL A TRAVÉS DE BEBEDEROS El bebedero descendiente es un canal vertical desde el tope hasta molde, normalmente se usa para restringir el flujo del metal. En general, está coronado por la boca de llenado que acumula el metal conforme se cuela del cucharón para asegurar que permanezca lleno una vez que se inicia el colado. Para fundiciones como el hierro, la unión entre el bebedero y el corredor deben tener un cambio de sección suave y gradual para reducir las turbulencias y el aire atrapado que causa formación de escoria. FLUJO HORIZONTAL A TRAVÉS DEL CANAL DE COLADA Los canales que llevan y distribuyen el material en todo el molde se les llaman canales de colada. Los canales de colada necesitan estar proporcionados por los bebederos y las puertas de entrada para permanecer llenos con un mínimo de flujo turbulento. Si el metal fluye en la cavidad en varios puntos, las dimensiones de las secciones transversales de los canales de colada necesitan variarse gradualmente para mover flujo uniforme. LA CAVIDAD DEL MOLDE SE LLENA A TRAVÉS DE PUERTAS

Gradiente térmico o gradiente de temperatura es la variación de temperatura por unidad de distancia. Típicamente, la existencia de un gradiente térmico provoca una transferencia de calor desde el cuerpo más caliente hacia el cuerpo más frío. Aumento o disminución gradual de la temperatura a lo largo de un espacio.

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Las puertas de entrada, o puertas, son canales cortos o aberturas que conectan el canal de colada con la cavidad del molde. El metal que finalmente llena la cavidad debe ser el más caliente porque va a estar sometido a las influencias de enfriamiento por el período más corto, y las trayectorias a través de las cuales viaja han sido calentadas por el flujo previo del metal. EL SISTEMA DE PUERTAS DEBE SER FÁCIL DE QUITARSE La puerta en sí algunas veces se diseña para producir una pequeña muesca para facilitar la fractura. Se debe tener cuidado al romper los sistemas de puertas para evitar romper parte de la fundición. Con materiales dúctiles que no se fracturan se utiliza la sierra. El acero fundido se separa con soplete oxiacetilénico. CON FRECUENCIA EL ESMERILADO ES PARTE DE LA LIMPIEZA DE FUNDICIÓN El único maquinado es el esmerilado grueso. El proceso se usa para eliminar protuberancias e imperfecciones y alisar los puntos donde se cortaron las puertas.

REBOSADEROS 

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LOS REBOSADEROS TIENEN PROPÓSITOS MÚLTIPLES Los rebosaderos, alimentadores o compensadores, sirven como pozo de material agregados a la fundición para compensar la contracción antes de que termine la solidificación. El principal propósito de los rebosaderos es reemplazar la contracción de solidificación y facilitar buena solidificación direccional. UN REBOSADERO Y SU CONEXIÓN DEBE SER PESADOS Para que funcione correctamente, un rebosadero y su conexión con la fundición debe solidificarse después de la fundición. En general, esto se realiza diseñando el rebosadero con una masa mayor que la de la sección que se va a alimentar y una relación baja de superficie a volumen. LA SOLIDIFICACIÓN DIRECCIONAL ESTÁ INFLUENCIADA POR EL PUNTO DE CONEXIÓN La solidificación siempre avanza hacia un rebosadero dimensionado adecuadamente, por lo tanto, es importante que la localización de la conexión de rebosadero proporcione la solidificación direccional adecuada para la fundición como un todo. RETRASO DE LA SOLIDIFICACIÓN DEL REBOSADERO Los rebosaderos ciegos, están contenidos en el molde y permanecen líquidos durante más tiempo que los abiertos, los cuales están expuestos al aire en la parte superior del molde. Los aislantes de la arena expulsan humedad que ayuda a permanecer líquido el rebosadero. Si no se logra mantener líquido el rebosadero, se aplica calor o proporcionan aislantes. El calor se puede aplicar con materiales exotérmicos, como thermita (óxido de aluminio y hierro) , con un soplete de gas, o un arco eléctrico.

ENFRIADORES 

LOS ENFRIADORES INICIAN LA SOLIDIFICACIÓN Los enfriadores son dispositivos que absorben el calor insertados en el molde cerca de la cavidad. Para absorber el calor rápidamente, en general los enfriadores se hacen de acero, hierro fundido o cobre y están diseñados para adaptarse a la forma y tamaño de la fundición.

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Además de ayudar a la solidificación direccional, los enfriadores pueden también mejorar las propiedades físicas. El rápido enfriamiento durante y después de la solidificación retarda el crecimiento del grano y produce así estructurad más duras y más fuertes. LA ELECCIÓN DE ENFRIADORES INTERNOS ES IMPORTANTE El enfriador debe ser de un tamaño tal que funcione como dispositivo de enfriamiento, pero al mismo tiempo debe calentarse lo suficiente para que se fusione con el material vertido para convertirse en una parte integral e igualmente fuerte de la fundición.