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

• 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