Fundamentos de fundicion de metales

FUNDAMENTOS DE LA FUNDICIÓN DE METALES

10.1 Introducción
10.2 Solidificación de los metales
10.3 Flujo del fluido
10.4 Fluidez del metal fundido
10.5 Transferencia de calor
10.6 Defectos

10.1 INTRODUCCIÓN

El proceso de fundición básicamente se trata de (a) vaciar metal fundido en un molde construido siguiendo la forma de la pieza a manufacturarse, (b) dejar que se enfríe y (c)extraer el metal del molde. Al igual que en todos los demás procesos de manufactura, es esencial comprender los fundamentos, tanto para la producción de fundiciones de buena calidad y económicos, como para establecer las técnicas adecuadas para el diseño del molde y la práctica de la fundición.

Los puntos importantes a tomar en cuenta en operaciones de fundición son los siguientes:

• El flujodel metal fundido en la cavidad del molde;

• La solidificación y enfriamiento del metal en el molde;

• La influencia que tiene el tipo de material del molde.

Este capítulo describe la relación entre los muchos factores involucrados en la fundición. El flujo de los metales fundidos en la cavidad del molde se analiza en función al diseño del molde y a las características del flujo del fluido.La solidificación y el enfriamiento de los metales en el molde se ven afectados por varios factores, incluyendo las propiedades térmicas y metalúrgicas del metal. El tipo de molde tiene una influencia importante ya que afecta la velocidad de enfriamiento del metal dentro del molde. También se describen factores que tienen influencia en la formación de defectos.
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10.2 Solidificación de losMetales

Después que un metal es vaciado en un molde, ocurren una serie de eventos durante la solidificación de la fundición y su enfriamiento hasta la temperatura ambiente. Estos eventos influencian de manera importante, el tamaño, forma, uniformidad, y composición química de los granos formados en toda la fundición, lo que a su vez tiene influencia sobre sus propiedades generales. Los factoresde significación que afectan a estos eventos son el tipo de metal, las propiedades térmicas tanto del metal como del molde, la relación geométrica entre el volumen y área de superficial de la fundición y la forma del molde.

10.2.1 Metales puros

Dado que un metal puro tiene un punto de fusión (o de solidificación) claramente definido, se solidifica a temperatura constante. El aluminio puro,por ejemplo, se solidifica a 660 º C (1220 º F), el hierro a 1537 º C (2798 º F), y el tungsteno a 3410 º C (6170 º F).

Después que la temperatura del metal fundido baja a su punto de solidificación, la temperatura se mantiene constante mientras el calor latente de fusión se disipa. El frente de solidificación (interfaz sólido líquido) se mueve a través del metal fundido, solidificándose apartir de las paredes del molde hacia el centro. Una vez ocurrida la solidificación en cualquier punto, se reanuda el enfriamiento. El metal solidificado, conocido como la fundición, es extraído del molde y dejado enfriarse a la temperatura ambiente.
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La estructura de grano de un metal puro fundido en un molde cuadrado aparece en la fig. 10. la. En las paredes delmolde, que están a temperatura ambiente, el metal se enfría con rapidez. Un rápido enfriamiento produce una piel o cáscara de granos finos equidimensionados. Los granos crecen en dirección opuesta a la de la transferencia de calor a través del molde. Aquellos granos que tengan una orientación favorable crecerán de manera preferencial y se conocen como granos columnares (fig. 10.2).[pic]
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FIGURA 10.1 Ilustración esquemática de tres estructuras fundidas de metales solidificados en un molde cuadrado: (a) metales puros; (b) aleaciones de solución sólida; y (c) estructura obtenida utilizando agentes de nucleación. Fuente: G. W. Form, J. F. Wallace, J. L. Walker y A. Cibula.

FIGURA 10.2 Desarrollo de una textura...