FUNDICIONES Y PRENSAS
Mary Cruz Cartaya 1 Servicio de Manufactura. 45-9.686.376 Mary Cruz Cartaya 45-9.686.376
TABLA DE CONTENIDO 1. FUNDICIONES 1.1. Que es una Fundición 1.2. Etapas de la Fundición 1.3. Tipos de Fundición del Hierro 1.4. Que es una Aleación 1.5. Tipos de Aleaciones 1.6. Fundición en Arena 1.7. Arenas para Fundición
2. BALANCIN 2.1. Que es un Balancín 2.2. Partes de un Balancín
3. PRENSAS 3.1. Prensa Hidráulica 3.2. Pates de Prensa Hidráulica 3.3. Prensa Excéntrica 3.4. Diferencias entre Prensa Hidráulica y Prensa Excéntrica
4. PROCESOS DE CONFORMADO
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1. FUNDICIONES 1.1. ¿Qué es una Fundición? Se denomina fundición o esmelter (del inglés smelter, 'fundidor') al proceso de fabricación de piezas, comúnmente ente metálicas, pero también de plástico, consistente en fundir un material e introducirlo en una cavidad (vaciado, moldeado), llamada molde, donde se solidifica El proceso más común es la fundición en arena, por ser ésta un material refractario muy abundante en la naturaleza y que, mezclada con arcilla, adquiere cohesión y moldeabilidad sin perder la permeabilidad que posibilita evacuar los gases del molde al tiempo que se vierte el metal fundido. La fundición en arena consiste en colar un metal fundido, típicamente aleaciones de hierro, acero, bronce, latón y otros, en un molde de arena, dejarlo solidificar y posteriormente romper el molde para extraer la pieza fundida (pero ya sólida).
También se conoce como fundición al proceso de extraer metales a partir de sus menas, que suele ser la etapa previa al moldeado metálico Las fundiciones se suelen denominar de acuerdo con la apariencia de su fractura. En este sentido, las fundiciones se clasifican principalmente en fundición gris (la superficie de rotura presenta un gris oscuro), fundición blanca (blanco brillante) o atruchada (superficie de rotura color grisáceo). La fundición dúctil o nodular se caracteriza por sus notables propiedades mecánicas (elasticidad, resistencia a los golpes, alargamiento…) lo que la diferencia de las fundiciones grises tradicionales. Estas propiedades se consiguen gracias a la forma esferoidal o de nódulos de las partículas de grafito
Para la fundición con metales como el hierro o el plomo, que son significativamente más pesados que el molde de arena, la caja de moldeo es a menudo cubierta con una chapa gruesa para prevenir un problema conocido como «flotación del molde», que ocurre cuando la presión del metal empuja la arena por encima de la cavidad del molde, causando que el proceso no se lleve a cabo de forma satisfactoria.
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1.2. Etapas de la Fundición 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 semi modelo 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.
1.3. Tipos de Fundición de Hierro Las fundiciones de hierro están compuestas por una matriz de hierro con un alto contenido de carbono. El porcentaje más
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bajo de carbono de una fundición puede ser de 2.08%. Las fundiciones más conocidas comercialmente llegan hasta un 4.5% pero se conocen casos que superan esta cantidad. Existen tres tipos de fundiciones de hierro que son los más conocidos a nivel industrial.
nódulos. Ha sido bastante aceptada debido a sus buenas propiedades mecánicas, similares a las de un acero al carbono. Se conoce como fundición nodular o dúctil y es bastante fácil de producir.
1.4. ¿Qué es una Aleación? Fundición blanca: presenta carbono y silicio en su composición. Estas fundiciones son conocidas como insoldables. Esto se debe a que en su estructura el carbono cristaliza combinado con el hierro formando la cementita. Esta fase es bastante dura y frágil, con alta tendencia a la fisuración. Las fundiciones blancas son bastante utilizadas por su alta dureza. Aunque se han conocido casos exitosos de reparaciones sobre ellas, no se recomienda este tipo de procedimiento. Fundición gris: en la fundición gris el carbono está en forma de laminillas, lo que hace que esta fundición sea soldable. Tiene buena resistencia a la compresión. Sus propiedades mecánicas son adecuadas para un gran número de actividades. Es un material satisfactorio para maquinarias. Aunque sus propiedades son superadas por la fundición nodular, la fundición gris sigue siendo ampliamente utilizada. Las aplicaciones típicas del hierro gris incluyen: pedestales para máquinas, herramientas, herramientas de arado, bloques de motores de automóvil, piezas que necesiten un maquinado final, entre otros. Fundición nodular: a diferencia de la gris y la blanca, la fundición nodular contiene magnesio en su estructura. Este elemento hace que el carbono se cristalice en forma de
Se conoce como aleación a la combinación de dos o más elementos metálicos, para constituir un nuevo material que tenga las propiedades de sus ingredientes. Las aleaciones suelen considerarse por lo general como mezclas, dado que no se producen reacciones químicas entre los elementos juntados, es decir, sus átomos no se entrelazan ni cambia la constitución de sus moléculas. Por lo general, se combina en las aleaciones distintos materiales metálicos, aunque también pueden combinarse uno metálico con otro no metálico, para alterar así sus propiedades. Pero el material resultante siempre tendrá características metálicas: brillo, buena conducción térmica y eléctrica, mayor o menor dureza, maleabilidad y ductilidad, etc. Este es un procedimiento usual en la industria siderúrgica y de los materiales, y es la única forma de obtener sustancias como el bronce o el latón. Toda aleación se compone de dos ingredientes como mínimo: un material de base al cual se le añaden los materiales aleantes, que pueden ser uno solo o varios. Las propiedades puntuales del resultado dependerán directamente de las propiedades de los elementos
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involucrados, así entre ellos.
como de
la
proporción
Por ende, al añadir más cantidad de material aleantes se modifican más las características del material de base. Dependiendo del caso, la proporción entre unos y otros puede consistir en porcentajes mínimos (0,2 a 2%) o mucho más elevados y notorios.
cobre, independientemente de cuáles sean los demás ingredientes).
Sin embargo, también se las divide conforme a la cantidad de ingredientes involucrados, del siguiente modo:
1.5. Tipos de Aleaciones Las aleaciones se clasifican comúnmente atendiendo a la predominancia de un elemento sobre los demás en la mezcla (por ejemplo, se habla de las aleaciones del
Aleaciones binarias. Integran dos elementos (elemento base y elemento aleantes). Aleaciones ternarias. Integran tres elementos (elemento base y dos aleantes). Aleaciones cuaternarias. Integran cuatro elementos (elemento base y tres aleantes). Aleaciones Complejas. Integran cinco o más elementos (elemento base y cuatro o más aleantes).
Por último, suele distinguirse entre aleaciones pesadas y aleaciones ligeras, dependiendo de las propiedades del elemento de base. Así, las aleaciones del aluminio son ligeras, mientras que las del hierro son pesadas.
1.6. Fundición en Arena La fundición en arena, el proceso de moldeo más generalizado, utiliza moldes de arena desechables para formar piezas metálicas complejas que pueden fabricarse prácticamente con cualquier aleación. Puesto que el molde de arena se puede destruir para extraer la pieza, denominada pieza de fundición, en general, el moldeo en arena posee una tasa baja de producción. El proceso de fundición en arena involucra el uso de hornos, metales, patrones y moldes de arena. El metal se funde en el horno y luego se vierte en la cavidad del molde de arena
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formado mediante el molde. El molde de arena se separa a lo largo de la línea de unión y se puede extraer la pieza solidificada. La fundición en arena se utiliza para producir una amplia variedad de componentes de metal con geometrías complejas. Estas piezas pueden variar enormemente en tamaño y peso, desde un par de onzas hasta varias toneladas. Algunas piezas pequeñas de fundición en arena incluyen engranajes, poleas, cigüeñales, bielas y hélices. Las aplicaciones de mayor magnitud incluyen bastidores para equipos grandes y bases para maquinaria pesada. La fundición en arena también se usa frecuentemente en la producción de componentes automotrices como bloques de motor, colectores de gases de escape, cabezales de cilindro y cajas de transmisión.
1.7. Arenas para Fundición Desde distintas partes del mundo traemos arenas especiales de calidad y altas prestaciones, para la fabricación de moldes y almas de arena, manteniendo un stock permanente en nuestras bodegas. Nuestra planta de secado y separación, nos permiten entregar arenas de distintas granulometrías, adecuándonos a las distintas exigencias de cada cliente.
Arena Cromita Arena natural de color negro utilizada para moldeo de almas y contacto metal-molde, que presenta una baja dilatación térmica y una alta refractariedad que ayudan a direccionar la solidificación del metal. Esta arena se puede utilizar con todos los procesos de moldeo y es aplicable para todos los tipos de aceros.
Arena de Olivino Arena de carácter básico, lo que la hace altamente recomendada como arena de contacto en la fabricación de piezas fundidas de aceros al manganeso. Arena de Sílice
Arenas Artificiales Arenas sintéticas compuestas principalmente por alúmino silicatos, presentan una alta refractariedad y una baja dilatación térmica. Esta arena se puede utilizar con todos los procesos de moldeo y es aplicable para todos los tipos de aceros. Sus propiedades y su alta densidad aparente, evitan la reacción metal – molde y aumentan la velocidad de solidificación.
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2. BALANCIN 2.2 PARTES BALANCIN
2.1. ¿Qué es un Balancín? Este tipo de prensa se usa básicamente para el estampado de las láminas metálicas, es decir, para dar la forma deseada, y también para dar el corte a las láminas. Este proceso lo realiza el troquel por medio de sus dos elementos: el macho (o punzón) y la matriz En el mercado se dispone de prensas troqueladoras de varias capacidades, sistemas de potencia y clases de armazón. Dentro de la variada gama, los diseños más simples y menos rigurosos comprenden los llamados balancines o prensas excéntricas. En algunos países estos dos términos se manejan como sinónimos. En otros, se reconocen diferencias mínimas entre ambos, en el sentido que los balancines ejercen menor presión, pero poseen mayor velocidad que otras prensas. Y finalmente, estas máquinas también se conocen con el nombre de prensas mecánicas, troqueladoras mecánicas, prensas excéntricas inclinables o balancines mecánicos. A los fines prácticos, en este artículo vamos a unificar la denominación como balancín.
DE
UN
Se trata de una máquina herramienta formada por una cama o bastidor, una mesa fija o desplazable y una corredera o pisón que se mueve verticalmente. Sobre la mesa se coloca la matriz y en la corredera se fija el punzón. La corredera está accionada por un mecanismo de excéntrica unida a una biela, que transforma el movimiento circular del eje accionado por un motor, en un movimiento de vaivén •Volante lateral: en este tipo la excéntrica tiene dos puntos de apoyo y las máquinas pueden ser inclinables. Son los más usados y se emplean para trabajos de mediana magnitud con potencias de 10 a 100 toneladas. •Volante frontal: la excéntrica posee un solo punto de apoyo y por tal razón se emplean en trabajos livianos donde se requiere poca potencia. Existen muchos tipos de prensa hidráulicas y las mismas varían tanto en su uso como en su tamaño. Pueden dividirse en: •Prensas Hidráulicas Manuales. •Prensas Hidráulicas de Pie. •Prensas Hidráulicas Motorizadas. •Prensas Hidráulicas de Banco. •Prensas Hidráulicas de 100 •Prensas Hidráulicas de 200 tonelada
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3. PRENSAS 3.1. Prensa Hidráulica Estas prensas poseen un mecanismo menos complejo que las de otros tipos, pero ejercen más poder de prensado. Consisten en la utilización de conductos que contienen líquido y están divididos en secciones. Cada una de estas secciones cuenta con recipientes sobre los que se ejerce una presión por medio de pistones. Después, mandan dicha presión a un recipiente central donde se encuentra el mecanismo que hará el prensado. las prensas hidráulicas se usan con metales gruesos, ya que su poder de prensado contiene mayor fuerza y aguante que otras. Son muy demandadas en sectores como el de reciclaje, donde se requiere ejercer gran presión sobre materiales muy resistentes, por ejemplo, una trituradora de vehículos. Estas prensas también pueden aportar al proceso de cortado en metales gruesos para dar forma a piezas más grandes como partes para motores de vehículos. Cabe destacar que las prensas hidráulicas, por ser un mecanismo bastante sencillo, son de fácil mantenimiento y reparación. En Matricerias del Centro contamos con las mejores prensas hidráulicas que oscilan entre 25 y 300 toneladas.
3.2 Partes
Existen muchos tipos de prensa hidráulicas y las mismas varían tanto en su uso como en su tamaño. Pueden dividirse en: •Prensas Hidráulicas Manuales. •Prensas Hidráulicas de Pie. •Prensas Hidráulicas Motorizadas. •Prensas Hidráulicas de Banco.
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3.3. Prensa Excéntrica Este tipo de prensa se usa básicamente para el estampado de las láminas metálicas, es decir, para dar la forma deseada, y también para dar el corte a las láminas. Este proceso lo realiza el troquel por medio de sus dos elementos: el macho (o punzón) y la matriz. El primero se usa para darle la forma y, el segundo, para cortar. Este tipo de prensas se caracteriza por su funcionamiento a una velocidad relativamente alta y por ello se usa para trabajos en serie con las láminas. Estas prensas poseen gran demanda en el sector metalúrgico, ya que con ellas se pueden elaborar pequeñas piezas con gran rapidez. En Matricerías del Centro contamos con una gran variedad de prensas excéntricas que van desde 20 y hasta 250 toneladas.
3.4. Diferencias entre Prensas Hidráulica y Prensa Excéntrica Las prensas son máquinas destinadas a trabajar las láminas de metal, ya sea para troquelado, compactado, corte u otra operación fundamentada en la presión por medio de dos plataformas. Hay una gran variedad de prensas, pero básicamente se podría decir que hay prensas excéntricas e hidráulicas, y que a su vez estas varían de acuerdo a su mecanismo de funcionamiento, sistemas de potencia, fuerza nominal, tipo de armazón, entre otros. En Matricerías del Centro somos expertos en prensa excéntrica y prensa hidráulica Madrid. Por ello, te contamos todo sobre ellas en este post.
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4. Procesos de Conformado El conformado superplástico es un método de fabricación basado en el comportamiento extremadamente dúctil de ciertos materiales que permite obtener formas casi acabadas mediante su deformación plástica. Los procesos de conformado de metales comprenden un amplio grupo de procesos de manufactura, en los cuales se usa la deformación plástica para cambiar las formas de las piezas metálicas. En los procesos de conformado, las herramientas, usualmente dados de conformación, ejercen esfuerzos sobre la pieza de trabajo que las obligan a tomar la forma de la geometría del dado.
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