Estrategias de Diseño para Piezas de Fundición de Alta Calidad
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Recomendaciones Clave para el Diseño de Piezas de Fundición
Al diseñar piezas que se obtengan por fundición, es fundamental **redondear las aristas** y **evitar los ángulos vivos**. Esto tiene varios propósitos:
- Reducir la **concentración de tensiones** en la pieza.
- Eliminar la formación de **grietas**.
- Lograr esquinas más **moldeables**.
- Eliminar **puntos calientes**.
El **espesor de las paredes** de la pieza debe ser **constante**, lo que ayuda a eliminar zonas de **rechupes**. El **rechupe** es una disminución de volumen que produce un defecto por falta de material, una cavidad que se forma en la zona de mayor masa, debido a que esta es la última en solidificar.
Diseño de Secciones Específicas
Secciones en L
Evitar las aristas interiores y exteriores.
Secciones en T
Se recomienda evitar el cruce de secciones. La zona de intersección de la pieza poseerá un espesor mayor, por lo tanto, será la zona donde se forme el **rechupe**.
Secciones en X
El caso es similar al de las secciones en T. Lo primero es dar **radios de valor R** en las aristas.
Secciones en V o Y
Diseñarlas siempre para permitir un **radio generoso**, evitando zonas de acumulación de masa.
Evitar Cambios Bruscos de Sección
Es crucial eliminar **bordes vivos** en la unión de secciones. Se debe ajustar la diferencia en el **espesor relativo** de las secciones, que conviene que sea mínima y no sobrepasar la relación de **2:1**. Cuando sea inevitable, considerar un diseño con **partes postizas**.
Diseño de Nervios de Refuerzo
Los nervios cumplen dos funciones principales:
- **Incrementar la rigidez**.
- **Disminuir el peso**.
Nervios mal diseñados podrían resultar perjudiciales o ser ineficaces si son poco profundos.
Círculos de Heuver
Se utilizan para determinar las características de **alimentación** en piezas de espesor variable.
Solidificación Dirigida
Para que una pieza resulte sana y sin defectos de **rechupes**, la **solidificación** debe realizarse de forma progresiva, comenzando desde la sección más delgada hacia la más gruesa. Las secciones delgadas solidifican primero.
Capacidad de Enfriamiento y Módulo
Para conocer la **capacidad de enfriamiento** de una zona de la pieza, se deben considerar dos aspectos:
- Si es una zona de mucha masa: más material implica más tiempo de enfriamiento.
El **módulo** es la relación entre el volumen y la superficie de la pieza. Cuanto mayor sea el módulo, más tardará en enfriar.
Tensiones Internas
Las **tensiones internas** pueden causar **roturas, grietas y deformaciones**. Para que una pieza moldeada esté libre de tensiones internas, toda su masa debe solidificar a la misma temperatura.
Resumen de Normas y Factores Clave en el Diseño de Piezas de Fundición
A continuación, se resumen los factores a tener en cuenta en el diseño de piezas de fundición:
- Si se trata de una pieza compleja, es preferible investigar la posibilidad de dividirla en secciones.
- Evitar ángulos agudos y **radiar las aristas** de la pieza.
- Diseñar secciones de **espesor uniforme**.
- Procurar que se encuentren el menor número de secciones.
- Evitar la **multiplicidad de nervios**.
- Evitar el **cruce de nervios**.
- Utilizar nervios solo donde se requiera mayor resistencia.
Diseño para la Reducción de Tensiones y Distorsiones
- Diseñar el molde para que la temperatura sea homogénea.
- Evitar la **multiplicidad de machos**.
- Evitar secciones muy desuniformes.
Construcción del Modelo
El **modelo** se utiliza para crear la huella en el molde de arena, formando la cavidad que se rellenará con metal fundido.
El Proceso de Fundición Metálica
El proceso de **fundición metálica** consiste en fundir metal e introducirlo, con o sin presión, en una cavidad con la forma del objeto a fabricar. Una vez que el metal se solidifica, se obtiene el objeto deseado. El metal fundido se vierte por un **bebedero** hasta la cavidad del molde mediante **canales de alimentación**. Después de solidificar, se procede a la extracción de la pieza del molde. Al salir del molde, es un sólido que, además de la pieza, contiene los conductos de alimentación de metal y, en algunos casos, otros elementos como las **mazarotas**.
Ventajas y Limitaciones de la Fundición
Ventaja Principal:
La **facilidad para fabricar piezas con formas complejas**, difíciles de obtener mediante otros métodos.
Limitaciones:
- **Precisión y acabado**: Pueden requerir procesos adicionales.
- **Productividad**: Puede ser un proceso lento.
- **Defectos en la pieza**: Posible **poca fiabilidad mecánica** debido a porosidades o inclusiones.
- Las **cotas funcionales** a menudo requieren **mecanizado posterior**.
Proceso de Fundición en Arena
El proceso de **fundición en arena** sigue los siguientes pasos:
- Se coloca la **caja inferior** sobre la mesa o tabla.
- Se posiciona el **medio modelo**, centrándolo dentro de la caja.
- Se rellena con arena y se compacta.
- Se da vuelta la caja inferior.
- Se coloca la **caja superior** y el otro medio modelo.
- Se rellena con arena y se compacta.
- Se separan las cajas y se retiran los medios modelos, creando la cavidad del molde.
- Se colocan los **corazones** (si son necesarios) en la cavidad.
- Se vuelve a colocar la caja superior.
- Se vierte el **metal fundido** a través del bebedero.
- Una vez solidificado, se abren las cajas y se retira la fundición.
- Se eliminan los corazones y los conductos de alimentación.
Posteriormente, la pieza se somete a un proceso de **desbarbado** y **mecanizado** si fuese necesario, y pasa por los **controles de calidad**.