EPN Escuela Politécnica Nacional: Proceso de Fundición con Arena

Ruben Silver Martínez Macías

17 Jul 201115:32

Summary

TLDREl video describe el proceso detallado de creación de moldes de fundición utilizando arena y arcilla bentonita como aglutinante. Se explica paso a paso cómo se preparan los moldes, se compactan las capas de arena, y se colocan ductos para el flujo del metal. Luego, se menciona la fusión del bronce a altas temperaturas y las medidas de seguridad necesarias. Finalmente, se detalla el vertido del metal fundido en los moldes y el posterior desmoldeo para obtener las piezas finales, culminando con una escultura de una mascota universitaria usando la técnica de cera perdida.

Takeaways

🔥 La arena de fundición utilizada es una mezcla de base refractaria, compuesta por arena cística y un aglutinante, como la bentonita.
💧 El aglutinante se mezcla con agua en proporciones aproximadas de 8% de arcilla y 6% de agua, relativo al peso de la arena.
📏 La calidad de los acabados y el tamaño de grano de la arena influyen en los porcentajes de mezcla.
🛠 El molde se inicia con un par de cajas, utilizando la caja inferior invertida y colocando los modelos partido en dos.
🏗️ Se coloca arena de contacto progresivamente en capas, compactando para asegurar una buena consistencia y permeabilidad.
🔄 La compactación se realiza de manera ordenada, alternando direcciones para una distribución uniforme de la arena.
🔄 Después de compactar, se nivela el molde y se punciona para mejorar la permeabilidad.
🔄 Se invierte la caja inferior, se colocan los otros mitades de los modelos y se aspera granos de arena seca para evitar la adhesión entre las cajas.
🚰 Se colocan tubos que serán los ductos para el metal fundido y se rellena la segunda caja siguiendo el mismo procedimiento.
🔧 Se eliminan los excesos de arena y se expanden los ductos con un cono de madera para facilitar la extracción de la arena.
💨 Se compacta nuevamente el fondo del ducto para prepararlo para el choque con el metal al ingresar al molde.
🎨 Se aplica una mezcla de grafito, melaza y agua para mejorar el acabado superficial del molde.
🔥 El molde se seca con una antorcha para eliminar los residuos de agua y prevenir burbujas en la pieza fundida.
📦 Las cajas de moldeo son desarmables y se cierran con ductos y cavidades principales terminadas.
🚫 Se evita el uso de demasiada mezcla de moldeo o moldes poco consistentes para producción en serie.
🌡️ La aleación de bronce y estaño se funde a una temperatura de 1020 grados centígrados.
👔 Se deben usar trajes reflexivos y de asbesto por razones de seguridad al manipular el horno y el crisol.
🗑️ La limpieza del crisol es indispensable después de cada uso.
💧 La colada del metal se realiza a una altura recomendada de 20 cm para evitar porosidades.
🛠️ La limpieza de la moldura y separación de las partes es un paso crucial después de que el metal se solidifique y enfríe.
🎨 Se aplican los acabados finales a la pieza antes de incorporarla a un conjunto de cinco piezas elaboradas con técnica alacera.

Q & A

¿Qué es la mezcla de moldeo utilizada en el proceso de fundición?
-La mezcla de moldeo está compuesta por una base refractaria, en este caso arena con un tamaño de grano entre 0,5 mm y 2 mm, y un aglutinante de arcilla bentonita, mezclada con agua en proporciones de aproximadamente 8% de arcilla y 6% de agua, según el peso de la arena.
¿Cuál es el propósito de compactar la arena durante el proceso de moldeo?
-La compactación de la arena se realiza para asegurar que mantenga su forma, proporcione la permeabilidad necesaria y soporte la estructura del molde sin desmoronarse.
¿Por qué se perfora o punciona la arena después de compactarla?
-Se perfora o punciona la arena para mejorar su permeabilidad, lo que ayuda a que los gases se liberen durante la colada y evita la formación de burbujas en la pieza final.
¿Cuál es el propósito de aplicar una mezcla de grafito, melaza y agua al molde antes de verter el metal?
-La mezcla de grafito, melaza y agua se aplica para mejorar el acabado superficial del molde, lo que ayuda a prevenir la formación de imperfecciones en la pieza final al reducir la evaporación de agua y evitar la formación de burbujas.
¿Qué se hace para evitar que la arena de las cajas superior e inferior se adhieran entre sí?
-Se esparce arena seca entre las capas de arena de las cajas superior e inferior para evitar que se adhieran entre sí durante el proceso de moldeo.
¿Cuál es el propósito de los tubos que se colocan en el molde?
-Los tubos sirven como ductos para guiar el metal fundido hacia la cavidad del molde y permitir la salida de gases durante el proceso de colada.
¿Qué precauciones se deben tomar al retirar los moldes del proceso de fundición?
-Es importante retirar los moldes con precaución para no deteriorar la forma exacta del molde, ya que esto afectaría la precisión de la pieza final.
¿Qué ocurre después de que el metal ha sido vertido en los moldes?
-Después de verter el metal, se deja solidificar y enfriar. Luego, se desmolda la pieza, se limpian los residuos de arena y se separan las partes para proceder con los acabados finales.
¿Cuál es la función de los trajes reflexivos que usan los operadores del horno y el crisol?
-Los trajes reflexivos protegen a los operadores del horno y el crisol de las altas temperaturas y del riesgo de quemaduras al manejar metal fundido.
¿Qué aleación se utiliza en el proceso descrito y cuáles son sus componentes?
-Se utiliza una aleación de bronce compuesta por 89% de cobre y 11% de estaño, con una densidad de 8,9 g/cm³. Esta aleación se funde a una temperatura de 1020 °C.

Outlines

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⚙️ Preparación de la arena de moldeo

El proceso comienza con la preparación de la arena de fundición, una mezcla de arena refractaria con partículas entre 0.5 mm y 2 mm, junto con un aglutinante de arcilla bentonita y agua. Los porcentajes aproximados son 8% de arcilla y 6% de agua, ajustándose según el tamaño del grano y la calidad deseada. Se realiza el moldeo en cajas, comenzando con la caja inferior invertida y aplicando capas progresivas de arena compactada. Se debe garantizar la consistencia y permeabilidad de la mezcla mediante apisonado en varias direcciones.

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🛠️ Proceso de compactación y moldeo

Se continúa con la colocación de la arena en capas adicionales en la segunda caja, siguiendo el mismo procedimiento de apisonado para asegurar la consistencia. Una vez llenas las cajas, se colocan los ductos que guiarán el metal fundido. El apisonado progresivo y la compactación permiten una correcta permeabilidad y forma del molde. Se eliminan los excesos de arena, se expanden los conductos de entrada de metal y salida de gases, y se compacta nuevamente la base del ducto para recibir el metal de forma eficiente.

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🔥 Fusión del metal y colada

Se selecciona una aleación de 89% cobre y 11% estaño, fundiéndose a 1020°C en un crisol número 18. El proceso se realiza en un horno fijo a diésel, alcanzando temperaturas hasta 1300°C. Los operadores deben usar trajes protectores. Una vez lista la colada, se vierte el metal en los moldes desde una altura de 20 cm para evitar porosidades. Después de que el metal se enfría y solidifica, se desmoldea, se limpian las piezas, y se les da un acabado final.

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🛡️ Producción final y aplicación artística

Tras el proceso de fundición y acabado, se obtiene una pieza que será parte de un conjunto de cinco. La técnica de fundición a la cera perdida, utilizada para esculturas, es empleada en esta producción. En este caso, se elabora una imagen emblemática que representa la mascota de la facultad de ingeniería mecánica, cerrando el proceso de producción.

Mindmap

Keywords

💡Arena de fundición

La arena de fundición es el material base utilizado en el proceso de moldeado de piezas metálicas. En el video, se describe una mezcla de arena con una granulometría específica (entre 0.5 mm y 2 mm) que es fundamental para formar el molde donde se verterá el metal fundido. Su consistencia y composición aseguran la permeabilidad y estabilidad del molde.

💡Aglutinante

El aglutinante es el material que se utiliza para unir las partículas de la arena de fundición. En el caso presentado en el video, se utiliza arcilla bentonita, la cual se mezcla con agua para darle cohesión a la arena. Esto permite que el molde mantenga su forma durante el proceso de colado del metal.

💡Compactación

La compactación es el proceso mediante el cual se comprime la arena para asegurarse de que el molde sea lo suficientemente fuerte y no se desmorone durante la fundición. En el video, se menciona la compactación progresiva por capas, lo que garantiza que cada capa de arena tenga la densidad y consistencia necesarias.

💡Permeabilidad

La permeabilidad de la arena de fundición es su capacidad para permitir que el gas o aire escape durante el proceso de colado, evitando la formación de burbujas o defectos en la pieza final. En el video, se hace referencia a la punción del molde para mejorar la permeabilidad de la arena y evitar que los gases queden atrapados.

💡Caja de moldeo

La caja de moldeo es el contenedor donde se coloca la arena y los modelos que darán forma a la cavidad del molde. En el video, se describen dos cajas: una inferior y otra superior, que juntas contienen la mezcla de moldeo y permiten la creación de la pieza metálica final. La caja debe ser estable para soportar el metal fundido.

💡Tuberías de colada

Las tuberías de colada son los conductos que permiten el flujo del metal fundido hacia la cavidad del molde. En el video, se colocan tubos en las cajas de moldeo para guiar el metal hacia la cavidad, y se amplían con conos de madera para facilitar la entrada del metal y la salida de gases.

💡Crisol

El crisol es el recipiente en el que se funde el metal antes de verterlo en el molde. En el video, se describe el uso de un crisol de tamaño 18 para fundir una aleación de bronce (89% cobre y 11% estaño) a una temperatura de 1020°C. El crisol debe ser lo suficientemente resistente para soportar el calor extremo del metal fundido.

💡Aleación

Una aleación es una mezcla de dos o más metales que se funden juntos para obtener propiedades específicas. En el video, se menciona una aleación de bronce compuesta de 89% cobre y 11% estaño, seleccionada para fabricar una pieza emblemática. La composición de la aleación afecta la durabilidad y apariencia del producto final.

💡Desmolde

El desmolde es el proceso de retirar el molde de arena una vez que el metal fundido se ha solidificado. En el video, se explica cómo se limpia el molde y se separan las partes para extraer la pieza terminada. Este proceso es crucial para evitar daños a la pieza recién creada.

💡Colada

La colada es el proceso de verter el metal fundido en el molde para formar la pieza. En el video, se detalla cómo se realiza la colada con una altura recomendada de 20 cm para evitar salpicaduras y garantizar que el metal fluya correctamente dentro del molde. La precisión en este paso es vital para la calidad de la pieza final.

Highlights

La mezcla de moldeo se compone de arena de fundición con bentonita y agua.

La cantidad de arcilla y agua en la mezcla depende del tamaño del grano de la arena y de la calidad del acabado deseado.

El moldeo se inicia con un par de cajas invertidas donde se colocan los modelos divididos en dos partes.

Se utiliza una arena más fina y uniforme para cubrir los modelos, asegurando que la arena tenga la consistencia adecuada.

La arena se compacta en capas, asegurando la permeabilidad necesaria para el moldeo.

El apisonador debe penetrar la arena ordenadamente para garantizar un moldeo uniforme.

Se invierte la caja inferior y se colocan las mitades superiores de los modelos.

Se añaden ductos para que el metal fluya dentro de la cavidad que se está construyendo.

Se compacta y nivela la arena nuevamente en capas sucesivas para obtener un molde resistente.

Se retiran los modelos con cuidado para no dañar la forma del molde y se preparan los canales de metal.

La mezcla de grafito, melaza y agua mejora el acabado superficial del molde.

El molde se seca con una antorcha para eliminar los residuos de agua antes de verter el metal.

Se colocan pesos en la parte superior de los moldes para evitar que la presión del metal los deforme.

Se funde una aleación de cobre y estaño a una temperatura de 1020°C en un horno de diésel.

El metal se vierte en los moldes desde una altura promedio de 20 cm para evitar burbujas.

Transcripts

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[Música]

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