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Procesos de Fabricación
2.1 Introducción a la fundición

Solidificación y enfriamiento
Después de que se vierte al molde, el metal derretido se enfría y
solidifica.
Los temas asociados con la solidificación incluyen: el tiempo que
necesita un metal para solidificarse, las contracciones, la
solidificación direccional y el diseño de la mazarota.

Solidificación de los metales
La solidificacióninvolucra la transformación del metal derretido
de nuevo al estado sólido.
El proceso de solidificación difiere en función de si el metal es un
elemento puro o una aleación.

Temperatura de
fusión
Metal en estado
solido

Sobrecalentamiento

Un metal puro se solidifica a una temperatura constante, igual a
su punto de adhesión, el cual es el mismo punto de fusión. Los
puntos de fusión de losmetales puros se conocen y están bien
documentados

+ Sobrecalentamiento = +
fluidez

El proceso ocurre a lo largo del tiempo, como se ilustra en la
gráfica que aparece en la figura, que se denomina curva de
enfriamiento. La solidificación real toma tiempo, llamado tiempo
local de solidificación del fundido, durante el cual el calor de fusión
latente del metal se libera hacia el molde que lo rodea.El tiempo total de solidificación es aquel que transcurre entre el
vertido y la solidificación completa. Después de que el fundido se
ha solidificado por completo, el enfriamiento continúa a la tasa
indicada por la pendiente hacia abajo de la curva de enfriamiento.

Debido a la acción enfriadora de la pared del molde, al principio se
forma una capa delgada de metal sólido en la interfazinmediatamente después del vertido.
El espesor de esta capa se incrementa y forma una costra
alrededor del metal derretido conforme la solidificación avanza
hacia el centro de la cavidad. La tasa a la que la solidificación
sucede depende de la transferencia de calor al molde, así como de
las propiedades térmicas del metal.

Arena verde (Silice y Bentonita)
Metal fundido

Es de interés examinar laformación de granos metálicos y su
crecimiento durante el proceso de solidificación.
El metal que forma la capa inicial se ha enfriado con rapidez por la
extracción de calor a través de la pared del molde. Esta acción de
enfriamiento ocasiona que los granos de la capa sean finos, de
ejes iguales y orientados al azar.

Metal fundido

Conforme el enfriamiento continúa, se forman más granos ycrecen en dirección opuesta a la de la transferencia de calor.
Como ésta ocurre a través de la capa y pared del molde, los
granos crecen hacia el interior como agujas o espinas de metal
sólido. Conforme estas espinas crecen se forman ramas laterales,
y mientras éstas también crecen se forman otras ramas a
ángulos rectos de las primeras. Este tipo de crecimiento de
granos se conoce comocrecimiento dendrítico, y ocurre no
sólo en la solidificación de los metales puros sino también en la
de aleaciones.

Estas estructuras parecidas a árboles se llenan en forma gradual
durante la solidificación, conforme se deposita más metal en las
dendritas, hasta que ocurre la solidificación completa. Los granos
que resultan de este crecimiento dendrítico adoptan una
orientación preferente, tiendena ser gruesos y hay granos
alargados en dirección del centro del fundido.

La mayor parte de aleaciones se solidifican en un rango de
temperaturas en vez de a una temperatura única. El rango
exacto depende del sistema de aleación y la composición
particular.

a) Diagrama de fase para un sistema de aleación cobre-níquel y
b) curva de enfriamiento asociada para una composición de 50% Ni y 50%Cu, durante la
fundición.

Conforme la temperatura cae, comienza la solidificación a la
temperatura indicada por el liquidus y termina cuando se
alcanza el solidus. El comienzo de la solidificación es similar a la
de un metal puro. Se forma una capa delgada en la pared del
molde debido al gradiente de temperatura mayor en esa
superficie. Luego, la solidificación continúa igual que se
describió...