MODELOS PARA FUNDICIÓN

DefinicionesEl moldeado mecánico es el arte de elaborar los modelos empleados en la fundición para el moldeo de las piezas que se han de fabricar.La fundición es una técnica de fabricación de piezas metálicas que consiste en vaciar el metal fundido, en un molde refractario. La elaboración del molde se realiza valiéndose de un modelo que, muy aproximadamente da la forma de la pieza que ha de fabricarse. (Fig. 10)

MODELO: Dispositivo para obtener en el molde una impresión ó cavidad correspondiente a la configuración de la pieza de fundición.

Modelo para fundición de Freno eléctrico de camión

JUEGO DE MODELOS: Son todos los dispositivos necesarios para obtener en el molde la impresión del modelo de la pieza, consta de:

a) Modelo de la pieza de la fundiciónb) Elementos del sistema de coladac) Cajas de corazones d) Placas – modeloe) Dispositivos para el acabado de los moldes y machos. (escantillones y plantillas)f) Cajas de moldeog) Tarimas para la caja

OBJETIVO DEL MODELISTAEl modelista es un técnico de fabricación, es decir, construye los modelos. Su trabajo constituye la primera etapa de la ejecución de las formas estudiadas por el área técnica, que los define por medio de dibujos o planos de fabricación.

Al modelista corresponde la traducción correcta de estos documentos. Con frecuencia como primer ejecutante, habrá de poner de manifiesto los errores u omisiones que hayan podido pasar inadvertidos en los diseños y que se hacen tangibles en las formas concretas materializadas por el modelo.

CUALIDADES TECNICAS DE UN BUEN MODELISTAEl modelo proporciona al moldeador un medio rápido y exacto de ejecución del molde. Es una herramienta puesta en manos del moldeador para facilitar su tarea.Para cumplir esta condición, el modelo debe estar elaborado de modo que, entre los diferentes métodos de moldeo y colada, tenga más probabilidad de mejor resultado.Las formas del modelo deben ser exactas, pues el moldeador las ha de reproducir fielmente; por tanto, el trabajo del moldeador depende del modelista en cuanto a la precisión de las formas. Por ultimo, es necesario que el modelo conserve su original exactitud, y para ello debe soportar las manipulaciones del moldeo. El model o ha de ser, pues, muy sólido.El modelista debe poseer algunos conocimientos sobre la fundición. Gracias a ello podrá realizar los modelos de un modo inteligente.

CONSTRUCCIÓN DE MODELO MODELO TERMINADO

CUALIDADES TÉCNICAS DE LOS MODELOS

Las características técnicas de un buen modelo son: La aptitud para el moldeo, la precisión, la resistencia y el acabado.

Aptitud para el moldeo.- Un modelo es apto para el moldeo cuando puede extraerse del molde sin arrancar parte alguna de la impresión obtenida.Esta es la condición esencial que se satisface mediante una buena disposición de los ángulos de salida y, en los casos complicados, con el empleo de las partes desmontables y plantillas. (Fig. 83, 84, 85)La disposición de estos diversos elementos depende también de la posición de las juntas de moldeo, que son las superficies de separación de las diferentes partes del molde. (Fig. 86). La posición de las juntas de moldeo depende, a su vez, del sentido del moldeo adoptado, para cuya elección se observarán las reglas siguientes:

Si solo consideramos la facilidad de moldeo, el sentido de moldeo será el que haga que el modelo alcance la menor altura posible en el molde superior

Esto será, por lo tanto, la menor dimensión de la pieza. Las juntas de moldeo deberán, por consiguiente, disponerse de modo que queden lo más perpendiculares que sea posible al sentido de moldeo adoptado. Se dispondrán de modo que afecten a la sección máxima de la pieza.

Aplicando esta regla se ha determinado que la posición de la junta de moldeo de la pieza representada en la Fig. 132 debe ser la que indica la Fig. 133, en vez de adoptar cualquiera de las otras posiciones posibles, indicadas en la Fig. 134.

Las juntas deben ser, con preferencia, planas pero, si es necesario, pueden ser alabeadas.Una vez decidido el sentido del moldeo y la posición de las juntas el modelo debe fabricarse de modo que todas las partes situadas al mismo lado de la junta tengan la salida en el mismo sentido.

Se observara en las figuras 133, 134,136 y 137, que la manera de disponer la salida con respecto al sentido de moldeo y la colocación de las juntas, satisfacen por completo la regla anterior.

Cuando es necesario emplear varias juntas de moldeo, el modelo deberá fraccionarse en el sentido del moldeo y en tantas partes como juntas se hayan prescrito.

La determinación de la aptitud para el moldeo, en ciertos casos delicados, debe ser objeto de un previo acuerdo entre el modelista y el fundidor; por ultimo, se observara que cualquiera que sea la complicación de sus formas, no hay pieza que no se pueda moldear.

Precisión.- La precisión depende de:a) De la exactitud de las formas y de las dimensiones establecidas en el dibujo.

Las dimensiones exactas y forma correcta de la pieza moldeada se obtiene gracias a ciertas disposiciones que se toman al construir el modelo.

b) De las condiciones del moldeo. La realización exacta de la pieza moldeada depende, de la exactitud con que se ajusten las partes del molde, después de remoldear, a la posición que tenían en el momento del moldeo.

c) Lo mismo ocurre con los corazones que, aun cuando se fabrican por separado, deben encontrar, para su armado o ensamble, el debido alojamiento.Los modelos durante su elaboración, deben sufrir numerosas verificaciones. Se recomienda una nueva verificación del conjunto del modelo ensamblado y de sus accesorios cuando están completamente terminados.

Resistencia.- Esta cualidad es indispensable para los modelos que deben conservar, mientras se utilizan, sus formas y dimensiones.La resistencia depende, de la elección cuidadosa de la clase de material empleado en la construcción del modelo.Es evidente que los modelos han de ser tanto más resistentes cuanto mayor sea el número de piezas que hayan de reproducir.

Acabado.- El acabado lleva consigo la ejecución de superficies lisas que pueden deslizarse sobre la arena sin arrancarla.La calidad del acabado, como la resistencia, dependerá del número de piezas que deban moldearse con el mismo modelo.

Modelos: Unitarios Bipartidos

Modelos placa Modelos integrales

MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN PARA LOS MODELOS

1. Modelos de madera Características:

1. Baja densidad2. Facilidad de elaboración3. Retención de barnices y

pinturas4. Capacidad de aglutinación5. Bajo costo

Aplicaciones: Moldeo manual1. Modelos ligeros (unitarios)2. Modelos para pequeñas series

Fabricación: Madera de ayacahuite, cedro y encino

2. Modelos metálicosCaracterísticas:

1. Mayor durabilidad2. Mejor acabado3. Mayor precisión4. Indeformabilidad

Aplicaciones: Moldeo manual y moldeo con maquina

1. Producción en serie2. Producción a gran escala

Fabricación: Aluminio y Hierro colado

3.Modelos plásticosCaracterísticas:

1. Alta resistencia a la corrosión2. Menor densidad que los metálicos3. Mayor presión dimensional4. Mejor acabado superficial

Aplicaciones: Modelos en serie y a gran escalaFabricación: Resina poliéster (PRFV) y resina epoxica con cargas de aluminio

4.Modelos gasificables Lost foamCaracterísticas:

1. Baja densidad2. Mayor exactitud dimensional3. Temperatura de fusión de 164ºC 4. Se eliminan las cajas de corazones5. Moldeo mas económico6. Facilidad de elaboración

Aplicaciones:1. producción en serie y a gran escala de piezas de fundición de acero y de metales no ferrosos

Fabricación: Espuma de poliuretano

LA CONTRACCION Y LOS ESPESORES PARA MAQUINADO El modelo no es la reproducción exacta de la pieza. Si en algunos casos sencillos lo parece, un examen detallado hará ver que las dimensiones de la pieza moldeada son inferiores a las del modelo. La diferencia se debe a la contracción del metal al enfriarse.Ciertas superficies deben cumplir rigurosas condiciones de calidad y posición (ensamble) que no pueden obtenerse directamente con el moldeo. Las piezas que tienen estas superficies deberán tener un espesor mayor, es decir un espesor suplementario para el maquinado.

Los diseños que se remiten al modelista son los mismos que emplean los mecánicos y, por consiguiente, representan la pieza completamente terminada.

Al modelista le corresponde añadir a las formas y dimensiones propuestas las modificaciones necesarias para que el resultado final este de acuerdo con las indicaciones que se den.

Modificaciones de las dimensiones debidas a la contracciónLa contracción se produce en una disminución de las dimensiones durante el enfriamiento. Esta disminución se manifiesta en todas dimensiones (contracción volumétrica). Al endurecerse y enfriarse la pieza fundida en el molde tiene lugar la reducción de sus dimensiones, lo que se llama contracción. La reducción de las medidas lineales de la pieza, como resultado de la contracción, se denomina contracción lineal. La contracción de las piezas fundidas depende de muchos factores;

De la composición química de la aleación (metales puros, contraen diferente a las aleaciones)

De las condiciones de fusión (temperatura de vaciado) De la estructura de la pieza y el molde (espesores diversos, con corazones) De las propiedades de la mezcla de moldeo, etc... (Compactación excesiva o mezcla

con poca resistencia)

La mayor contracción la tienen las piezas de configuración simple, puesto que ellas no tienen mayor impedimento para la contracción.La contracción de las piezas con paredes de distinto espesor resulta irregular a consecuencia de una solidificación y enfriamiento irregular de toda pieza, puesto que las paredes más gruesas tardan más en solidificarse que las delgadas. Las piezas con un gran número de corazones tampoco tienen una contracción uniforme, la impiden los machos.La contracción real de la pieza, que tiene en cuenta el frenado por parte del molde, los machos, la irregularidad del enfriamiento, se llama contracción de fundición. Generalmente la contracción de fundición se determina por vía experimental y se tiene en cuenta al corregir las dimensiones de trabajo del juego de modelos.

Al designar y ejecutar las dimensiones de los modelos se tiene en cuenta la contracción lineal de la aleación. La contracción lineal promedio de los metales y sus aleaciones, son las siguientes:

Fundición: 10 mm por metro (1%) Fundición blanca: 15 mm por metro (1.5%) Aluminio 12 mm por metro (1.2%) Acero fundido y fundición maleable: 20 mm por metro (2%) Fundición de bronce 15 mm (1.5%)

Ejemplos de cálculos1.- ¿Cuál es la cota que conviene establecer en un modelo para obtener una pieza de dimensiones dadas? Este problema se presenta al construir el modelo.

2.- Midiendo una dimensión en el modelo, ¿Cuál será la resultante en la pieza moldeada? Este es el problema que se presenta al efectuar la verificación de los modelos terminados.

Las soluciones son las siguientes:

Sean M la cota del modelo y C la correspondiente de la pieza, expresadas en milímetros; R la contracción, en milímetros por metro ó %, correspondientes al metal de la pieza.En el primer caso:

(1) M = C + %R

Ejemplo 1. ¿A que dimensión debe maquinarse el diámetro del modelo de una pieza de fundición, acotada a 60 mm en el dibujo? Sea M el diámetro que se busca:

M = 60 + (1% de 60) = 60.6 mm Ejemplo 2. ¿Qué dimensiones debe darse al modelo para obtener una pieza de aluminio una cota de 10.5?

M = 107.5 + 1.2% de 107.5 = 108.79 redondeado 108.8 mm

En el segundo caso de la formula (1)

C = M - % de R)Ejemplo:En un modelo que ha de colarse en fundición se ha medido una dimensión de 71.7 mm ¿Cuál será la correspondiente de la pieza?

C = 71.7 – (1.2% de 71.7 )= 70.99 redondeando 71 mm Observación. Los cálculos anteriores sirven también para la determinación de las dimensiones de las cajas de corazón.

Doble contracción.- En los casos donde se fabrican “modelos maestros” de madera, para posteriormente fabricar los modelos para producción, se considera la suma de las contracciones de los dos modelos.

Los espesores suplementarios para maquinadoEn las superficies que se han de maquinar en la pieza y, por consiguiente, en el moldeo, deben de haber sobre espesores para el maquinado.El sobre espesor para el maquinado por corte es la capa de metal que se elimina de la superficie de la pieza en el proceso de labrado, para obtener las dimensiones y rugosidad correspondientes al dibujo de la pieza. Los sobre espesores se dan en todas las superficies de la pieza que se labra. El valor del sobre espesor depende del material de la pieza fundida, sus dimensiones, el tipo de producción (en gran escala, en serie, unitaria), el método del modelo, el grado de complejidad de la moldura, la posición de la superficie que se labra durante el moldeo y la colada.

Los sobre espesores para el labrado por corte de las (partes o piezas) molduras para el moldeado a mano se adoptan mayores que para el moldeado a maquina. Los sobre espesores mas grandes se prevén en las superficies de la pieza fundida, dispuestas en la parte superior del molde, ya que estas suelen tener inclusiones de materiales no metálicos.

Según el destino, las superficies de las piezas mecánicas moldeadas presentan aspectos diferentes.

Unas quedan en bruto, tal como las ha obtenido el fundidor, otras, aunque queden en bruto, pueden regularizarse mediante toques superficiales (esmerilado, pulido etc.). En estos casos no es necesario prever espesores suplementarios para mecanización.Pero las superficies que deban satisfacer condiciones rigurosas en cuanto a su posición y calidad, se han de trabajar por el maquinado.Este trabajo se hace siempre quitando metal, en frió, con herramientas de corte. Por lo tanto han de preverse estos aumentos de espesor para la posterior mecanización.

El orden de magnitud de los espesores suplementarios es de:

3 a 12 mm para los moldeos de fundición y de acero.1 a 6 mm para los moldeos de aluminio y aleaciones de cobre.

Representación convencional de las superficiesPara distinguir en los dibujos el estado en el que deben quedar las superficies, se emplea una representación simbólica. (Fig.141)Si la pieza lleva varias caras, las marcas se colocan en un mismo frente y sobre las líneas representativas de las superficies y, si no hay sitio en su prolongación, lo más cerca posible de las líneas de acotación correspondientes. (Fig. 142) Si en una misma pieza todas las superficies han de tener el mismo grado de acabado, se colocan esos símbolos al lado del número de la pieza o de su designación (Fig. 143), añadiendo, si da lugar, alguna observación especifica sobre el trabajo..El valor del aumento de espesor para mecanización puede indicarse en milímetros, como una sola cifra dispuesta sobre el signo de trabajo (Fig. 142). En el caso de piezas cilíndricas, el valor del aumento de espesor se refiere al radio y no al diámetro (espesor de la pieza). Cuando este valor no va indicado, el modelista debe determinarlo de acuerdo con las consideraciones anteriores y su experiencia sobre casos similares.

Observación.- El número de triángulos que indican la calidad de las superficies mecanizadas, no tiene influencia en los espesores suplementarios.

Conclusión.- Para obtener piezas con las dimensiones determinadas por el diseño, el modelo debe tener medidas mayores que la pieza fundida, para la magnitud de la contracción y también los sobre espesores para el maquinado.