Que es la fundicion
Páginas: 10 (2356 palabras)
Publicado: 30 de mayo de 2010
¿Qué es la fundición?
El proceso de fundición es un proceso de fabricación consistiendo 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.
Se debe tomar en cuenta:
– Flujo del metal fundido (diseño del molde, características del flujo)
– Solidificación (propiedadestérmicas y metalúrgicas del metal)
– Tipo de material del molde (velocidad de enfriamiento).
Solidificación de los metales
La solidificación y la fusión son transformaciones entre estados no cristalográficos y cristalográficos de un metal o aleación.
Es un proceso de nucleación y crecimiento.
• Nucleación: Consiste en el agrupamiento de átomos dispuestos en el orden de la nueva fasepara formar pequeños núcleos en la fase antigua.
• Crecimiento: Es el crecimiento de los nuevos núcleos estables por transporte o movimiento y reordenamiento de los átomos (difusión) de la fase antigua hacia la fase nueva.
En todo proceso de razón de cambio, es necesario superar cierta cantidad de energía, A, llamada energía de activación, para activar el proceso. La probabilidad para formarnúcleos, y el número de lugares donde se pueden formar nos definen el número de núcleos, n, que se pueden formar es aproximadamente igual a:
• Nucleación homogénea: cuando la probabilidad de formar un núcleo es la misma en todas partes.
• Nucleación heterogénea: cuando la probabilidad de formar un núcleo se da sobre alguna superficie.
Nucleación homogénea
Para analizar la nucleaciónhomogénea consideramos un volumen de líquido a una temperatura < Tm (temp. de solidificación) con una energía libre G1 (Fig. 1.1a), en donde un instante después, algunos átomos se agrupan para formar una pequeña esfera sólida, y la energía libre del sistema cambiará a G2 (Fig. 1.1b) dada por:
De donde VS es el volumen de la esfera sólida, VL es el volumen del líquido, ASL es el área superficialsólido/líquido, GVS y GL son las energías libres volumétricas del sólido y líquido respectivamente y γSL es la energía libre superficial sólido/líquido.
Mientras que la energía libre del sistema sin que haya esferas sólidas está dada por:
Por lo tanto la formación del sólido resulta en un cambio de energía libre, por lo que sustituyendo las ecuaciones 1 y 2 nos queda:
Considerando una esferasólida de radio r, la ecuación 3 llega a ser:
Nucleación heterogénea
Para este caso debemos analizar la influencia del crisol (molde que contiene el metal fundido) y la materia extraña que pueda existir en ella, por ejemplo, si la superficie del molde es mojada por el sólido y el líquido como se observa en la Fig. 1.3. La fuerza de equilibrio allí donde se encuentran las tres superficiesestá dada por:
Nucleación heterogénea
De manera similar que en el caso de la nucleación homogénea, la formación de un embrión estará asociada con la energía libre en exceso dada por:
Donde rescribiendo la ecuación (7) en términos de q y r, nos queda:
Nucleación heterogénea en las grietas de la pared del molde.
a) El núcleo crítico.
b) El núcleo superior no puede crecer fuera de lagrieta mientras que la baja si con esto se nota que una grieta efectiva es aquella que tiene la abertura de grieta lo suficientemente grande para permitir que el sólido crezca hacia fuera.
Crecimiento
Crecimiento planar:
* Cuando la temperatura del líquido es mayor a la temperatura de solidificación
* Ocurre por el desplazamiento de la interfase sólido-líquido plana hacia ellíquido.
* El calor es absorbido por el molde.
Crecimiento dendrítico:
* Cuando la nucleación es débil, el líquido se subenfría antes de que se forme el sólido.
* Formándose una protuberancia sólida pequeña llamada dendrita. En metales puros las dendritas son llamadas dendritas térmicas para distinguirlas de las dendritas en aleaciones.
* El calor es absorbido por el líquido...
El proceso de fundición es un proceso de fabricación consistiendo 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.
Se debe tomar en cuenta:
– Flujo del metal fundido (diseño del molde, características del flujo)
– Solidificación (propiedadestérmicas y metalúrgicas del metal)
– Tipo de material del molde (velocidad de enfriamiento).
Solidificación de los metales
La solidificación y la fusión son transformaciones entre estados no cristalográficos y cristalográficos de un metal o aleación.
Es un proceso de nucleación y crecimiento.
• Nucleación: Consiste en el agrupamiento de átomos dispuestos en el orden de la nueva fasepara formar pequeños núcleos en la fase antigua.
• Crecimiento: Es el crecimiento de los nuevos núcleos estables por transporte o movimiento y reordenamiento de los átomos (difusión) de la fase antigua hacia la fase nueva.
En todo proceso de razón de cambio, es necesario superar cierta cantidad de energía, A, llamada energía de activación, para activar el proceso. La probabilidad para formarnúcleos, y el número de lugares donde se pueden formar nos definen el número de núcleos, n, que se pueden formar es aproximadamente igual a:
• Nucleación homogénea: cuando la probabilidad de formar un núcleo es la misma en todas partes.
• Nucleación heterogénea: cuando la probabilidad de formar un núcleo se da sobre alguna superficie.
Nucleación homogénea
Para analizar la nucleaciónhomogénea consideramos un volumen de líquido a una temperatura < Tm (temp. de solidificación) con una energía libre G1 (Fig. 1.1a), en donde un instante después, algunos átomos se agrupan para formar una pequeña esfera sólida, y la energía libre del sistema cambiará a G2 (Fig. 1.1b) dada por:
De donde VS es el volumen de la esfera sólida, VL es el volumen del líquido, ASL es el área superficialsólido/líquido, GVS y GL son las energías libres volumétricas del sólido y líquido respectivamente y γSL es la energía libre superficial sólido/líquido.
Mientras que la energía libre del sistema sin que haya esferas sólidas está dada por:
Por lo tanto la formación del sólido resulta en un cambio de energía libre, por lo que sustituyendo las ecuaciones 1 y 2 nos queda:
Considerando una esferasólida de radio r, la ecuación 3 llega a ser:
Nucleación heterogénea
Para este caso debemos analizar la influencia del crisol (molde que contiene el metal fundido) y la materia extraña que pueda existir en ella, por ejemplo, si la superficie del molde es mojada por el sólido y el líquido como se observa en la Fig. 1.3. La fuerza de equilibrio allí donde se encuentran las tres superficiesestá dada por:
Nucleación heterogénea
De manera similar que en el caso de la nucleación homogénea, la formación de un embrión estará asociada con la energía libre en exceso dada por:
Donde rescribiendo la ecuación (7) en términos de q y r, nos queda:
Nucleación heterogénea en las grietas de la pared del molde.
a) El núcleo crítico.
b) El núcleo superior no puede crecer fuera de lagrieta mientras que la baja si con esto se nota que una grieta efectiva es aquella que tiene la abertura de grieta lo suficientemente grande para permitir que el sólido crezca hacia fuera.
Crecimiento
Crecimiento planar:
* Cuando la temperatura del líquido es mayor a la temperatura de solidificación
* Ocurre por el desplazamiento de la interfase sólido-líquido plana hacia ellíquido.
* El calor es absorbido por el molde.
Crecimiento dendrítico:
* Cuando la nucleación es débil, el líquido se subenfría antes de que se forme el sólido.
* Formándose una protuberancia sólida pequeña llamada dendrita. En metales puros las dendritas son llamadas dendritas térmicas para distinguirlas de las dendritas en aleaciones.
* El calor es absorbido por el líquido...
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