FUNDICONES

1.       Definición de fundiciones

        Es un proceso en el que metal derretido fluye por gravedad u otra fuerza hacia un molde en el que se solidifica con la forma de la cavidad de este. El término de fundición también se aplica al objeto que se fabrica por medio de este proceso. El principio de la fundición parece sencillo: se derrite metal, se vierte en un molde y se deja enfriar y solidificar, no obstante, hay muchos factores y variables que deben considerarse a fin de lograr una operación de fundido exitosa.

2.       Tipos de fundiciones (grises, blancas, maleables y nodulares)

ü  Fundiciones grises: presentan el carbono en forma de grafito laminar. Suelen estar aleados con silicio (elemento muy gratificante). Una lenta velocidad de enfriamiento favorece la formación de una fundición gris ya que la lentitud en las reacciones favorece que se formen los constituyentes más estables: la cementita se transforma en ferrita y grafito (grafitización). Son fácilmente mecanizables ya que el grafito favorece la salida de la viruta.

ü  Fundiciones blancas: el carbono aparece en forma de cementita. La cantidad de silicio es mínima. Las velocidades rápidas de enfriamiento favorece la formación de la cementita. Tienen una alta resistencia mecánica y dureza, pero también gran fragilidad (propiedades debidas a la cementita), por lo que son difíciles de mecanizar.

ü  Fundiciones maleables: Los hierros maleables son tipos especiales de hierros producidos por el tratamiento térmico de la fundición blanca. Estas fundiciones se someten a rígidos controles y dan por resultado una microestructura en la cual la mayoría del carbono está en la forma combinada de cementita, debido a su estructura la fundición blanca es dura, quebradiza y muy difícil de maquinar.

ü  Fundición nodular,dúctil o esferoidal se produce en hornos cubilotes, con la fusión de arrabio y chatarra mezclados con coque y piedra caliza. La mayor parte del contenido de carbono en el hierro nodular, tiene forma de esferoides. Para producir la estructura nodular el hierro fundido que sale del horno se inocula con una pequeña cantidad de materiales como magnesio, cerio, o ambos. Esta microestructura produce propiedades deseables como alta ductilidad, resistencia, buen maquinado, buena fluidez para la colada, buena endurecibilidad y tenacidad. No puede ser tan dura como la fundición blanca, salvo que la sometan a un tratamiento térmico, superficial, especial. Este tipo de fundición se caracteriza porque en ella el grafito aparece en forma de esferas minúsculas y así la continuidad de la matriz se interrumpe mucho menos que cuando se encuentra en forma laminar, esto da lugar a una resistencia a la tracción y tenacidad mayores que en la fundición gris ordinaria. La fundición nodular se diferencia de la fundición maleable en que normalmente se obtiene directamente en bruto de colada sin necesidad de tratamiento térmico posterior.

3.       Proceso productivo de las fundiciones

Los procesos de producción de una fundición, en general, se separan por procesos del tipo continuo o de fabricación de piezas específicas. Es principalmente en este último punto donde toma real importancia el proceso de fundir una pieza, puesto que se pueden fabricar piezas de formas complejas, que resultan imposibles de construir con las herramientas tradicionales de fabricación (tornos, fresas, etc.).

El proceso de fundición se compone de cuatro etapas principales. La primera etapa consiste en la carga de las materias primas en un horno de fundición especial (chatarras, ferrosas o no ferrosas y los materiales aleantes), donde luego se calientan hasta su punto de fundición. Cada equipo (horno) tiene un proceso específico de fusión, ya que cada fundición utiliza distintos metales y aleaciones (que poseen distintas temperaturas de fusión).

En una segunda etapa, se procede a separar la escoria del metal e introducirlo dentro del molde. Este proceso es conocido como "colada" o llenado de moldes. Los moldes se producen a partir de patrones (modelos), que tienen la forma del producto terminado, pueden ser permanentes (metálicos) o no permanentes, es decir compuestos de material refractario (arenas), aglomerantes y otros aditivos. Las almas son aquellos elementos que llenan los espacios necesarios para obtener orificios al interior del molde. Para la construcción de almas, se utilizan los mismos materiales, pero con una menor cantidad de aglomerante, ya que las almas deben ser duras y colapsables. Por lo general, se utilizan arenas nuevas en la construcción de las almas y luego se reciclan en la confección del molde exterior. Al saturar las arenas, éstas son desechadas.

En la tercera etapa del proceso, una vez cerrado es con mucho la categoría más importante de las operaciones productivas de fundición.

Tan pronto como el netal fundido llega al molde, comienza a enfriarse. Cuando la temperatura baja lo suficiente, empieza a solidificarse. La solidificación involucra un cambio de fase del metal. Se requiere de tiempo para completar el cambio de fase, y en el proceso se pierde una cantidad considerable de calor. Es durante esta etapa del proceso que el metal adopta la forma sólida de la cavidad del molde, y también cuando se establecen muchas de las propiedades y características del fundido.

Una vez que el fundido se ha enfriado lo suficiente, se retira del molde. En función del método de fundido y el metal empleado, podría requerirse un procesamiento adicional.  

4.       Molde de fundiciones y hierro dúctil

Moldes temporales o permanentes: Los recipientes con la forma deseada se conocen como moldes, éstos se fabrican de diferentes materiales como: arena, yeso, barro, metal, etc. Los moldes pueden servir una vez o varias. Es el que se utiliza una vez y otra para producir muchos fundidos. Esta hecho de metal que soporte las temperaturas elevadas de la operación de fundido. En la fundición con molde permanente, este consiste en dos o más secciones que se abren para permitir el retiro de la pieza terminada.

Moldes desechables y removibles:Los moldes se fabrican por medio de modelos los que pueden ser de madera, plástico, cera, yeso, arena, poliuretano, metal, etc. Si los modelos se destruyen al elaborar la pieza, se dice que éstos son disponibles o desechables y si los modelos sirven para varias fundiciones se les llama removibles.

·      Moldeo en cascaron o concha: es un proceso de fundición en el que el molde es un cascaron delgado hecho de arena y que se mantiene cohesionado por medio de resina termofija

    Moldeo vacío: utiliza un molde de arena que se mantiene unido por medio de una presión de vacío en lugar de emplear un aglutinante químico. En consecuencia el término vacío se refiere en el contexto de este proceso a la fabricación del molde en lugar de a la operación de fundido en  sí.

El hierro dúctil o nodular se obtiene mediante la introducción controlada de magnesio en el hierro fundido, y bajas proporciones de azufre y fósforo.

Se obtiene de este modo una extraordinaria modificación en la micro-estructura del metal, ya que el carbono se deposita en la matriz ferrítico en forma de esferas al contrario de lo que ocurre en el hierro gris, en el que el carbono toma la forma de láminas.

El resultado de este importantísimo cambio de estructura, es un hierro mucho más fuerte, resistente y elástico.

. Resistencia a la compresión.

. Aptitud al moldeo.

. Resistencia a la abrasión.      

. Maquinabilidad.

. Resistencia a la fatiga.