En forma general los procesos de transformación de los polímeros son los que participan en la conversión de los gránulos o polvos a productos de uso práctico. Hay varios procesos de transformación, aquí en Todo en Polímeros hemos decidido dividirlos en proceso de moldeo para los procesos que requieren un molde o proceso de extrusión para los que requieren un dado y el proceso es contínuo.
Existen diferentes procesos de transformación por moldeo, aquí hablaremos de los más utilizados o comunes: Moldeo por Inyección
Co-Inyección y Bi-Inyección
Sobremoldeo
Moldeo por Compresión
Moldeo Rotacional o Rotomoldeo
Para Inyección Soplo (IBM) e Inyección Estirado Soplo (ISBM) ir a Procesos 3 – Soplado
Para la transformación de gránulos o polvos a productos terminados se requiere energía térmica y cinética (fricción y presión).
Todos los procesos de transformación observan tres fases:
1. Plastificación: Es el proceso por el cual el material pasa del estado sólido al estado plástico utilizando para ello energía calorífica.
La temperatura a la cual se funde el polímero se le llama punto de fusión y su desarrollo es diferente entre los polímeros amorfos y los cristalinos.
La plastificación ocurre dentro de un equipo llamado unidad de plastificación la cual en general está formada por un cañón o cilindro con un tornillo interno encargado de la fricción y presión.
Un buen proceso de plastificación se basa en la calidad de la masa fundida la cual es fundamental para formar una pieza.
2. Formado: Es la etapa del proceso en la cual la masa fundida pasa de la unidad de plastificación hacia el espacio geométrico definido por la herramienta de formación la cual puede ser un molde o un dado dependiendo el proceso.
3. Solidificación: Es la etapa del proceso en la cual la masa fundida y formada pierde energía calorífica por conducción a través de la herramienta solidificandose como producto final.
El moldeo por inyección es un proceso de fabricación para la producción de piezas mediante la inyección de material en un molde. La resina en forma de gránulos se alimenta por medio de una tolva a un cilindro (cañón) calentado con un tornillo (husillo) interno que funde y plastifica el plástico por medio de calor y fricción para luego inyectarlo a presión en las cavidades de un molde, donde se enfría y se solidifica a la configuración de las cavidades del molde. El moldeo por inyección consiste en la inyección de alta presión de la materia prima en un molde que da forma el polímero en la forma deseada. Los moldes pueden ser de una sola cavidad o múltiples cavidades. En moldes de cavidades múltiples, cada cavidad de preferencia debe ser idéntica para que esté balanceado pero también los hay con múltiples geometrías para formar un set durante un solo ciclo. Los moldes se hacen generalmente de aceros para herramientas, pero los aceros inoxidables y moldes de aluminio son adecuados para ciertas aplicaciones. Cuando se moldean termoplásticos, la materia prima en forma de gránulos se alimenta a través de una tolva a un cilindro o cañón calentado con un tornillo rotatorio interno. A la entrada al cañón la energía calorífica aumenta fundiendo la resina disminuyendo su viscosidad y permitiendo que el polímero fluya con la fuerza y movimiento de la unidad de inyección. El tornillo manda el material hacia adelante homogenizándo tanto su viscosidad como su temperatura y reduce su tiempo de calentamiento con la fricción mecánica del tornillo sumando calentamiento por fricción al polímero. Por rotación del tornillo el material fundido se mueve hacia adelante y se acumula en la parte delantera del tornillo por medio de una válvula check en un volumen conocido como un disparo. Un disparo es el volumen de material que se utiliza para llenar la cavidad del molde, compensar la contracción y proporcionar un colchón para transferir la presión desde el tornillo a la cavidad del molde. Cuando se ha reunido suficiente material, éste es forzado a alta presión y velocidad en la cavidad para formar una pieza. El colchón es de aproximadamente 10% del volumen total de disparo y permanece en el cañón al término del disparo para evitar que el tornillo pegue con el frente del cañón.
Colado El colado o vaciado es el proceso que da forma a un objeto al hacer entrar material liquido en un agujero o cavidad formado que se llama molde y dejar que se solidifique el liquido. Cuando el material se solidifica en la cavidad retiene la forma deseada. Después, se retira el molde y queda el objeto sólido conformado. Los procesos se clasifican, primero, por la forma en la cual se hacen entrar los materiales a la cavidad del molde. Los sistemas básicos se realizan por gravedad y a presión. La segunda clasificación de los procesos de colada es según el material del molde. Este se puede hacer con arena y se destruye después de sacar el objeto o moldes fijos. SISTEMAS DE COLADO. Los sistemas de coladas son dispositivos necesarios para conducir el metal liquido a la cavidad del molde. Los elementos básicos del sistema de colada, pueden apreciarse en el siguiente esquema donde se destaca: COLADO O BEBEDERO: Conductor vertical a través del cual el metal entra en el canal. POZO DE COLADO: Sección usualmente redondeada al final del bebedero, utilizando para ayudar a controlar el flujo de metal que entra en la canal. CANAL: Sección comúnmente horizontal a través de la cual el metal fluye o es distribuido mediante entradas a la cavidad del molde. PORTADAS O ENTRADAS: Canales secundarios variables en número de acuerdo al diseño de la pieza a través de las cuales el metal deja el canal para penetrar en la cavidad del molde. CAVIDAD DE COLADO: Sección colocada en muchas ocasiones en la parte superior del bebedero de manera de darle facilidad al operador para mantener el metal dentro y permitir el flujo continuo, así mismo minimiza o evita la turbulencia y promueve la entrada al bebedero solo de metal limpio para ello usualmente emplean filtros. FILTROS: Pequeños dispositivos empleados en la cavidad de colada en coacciones en el pozo de colada, de manera de separar la escoria del metal y de esta forma permitir un flujo de metal limpio. OBJETIVOS DEL SISTEMA DE COLADO. Los elementos del sistema de colada antes mencionados permiten ejercer las siguientes funciones: Llevar el metal liquido al molde de forma de llenar la cavidad. Regular la velocidad de entrada del metal a la cavidad del molde. Conducir los gases al exterior. Introducir el metal liquido en el molde con la mínima turbulencia (erosión y absorción) Establecer los mejores gradientes de temperatura. EL ACABADO DEL MOLDE. Este proceso no es más que la recomposición de la forma del mismo. Tratándose de cajas de moldeo pequeñas la operación es fácil y rápida, se colocan en las portadas las almas, fijándolas eventualmente con puntas o con apoyos, se limpian las cavidades con un pincel suave soplando con un fuelle o con un chorro de aire; se comprueba visualmente o con un calibre o una regla, la correcta disposición de cada parte y guiándose con las espigas de las cajas se superpone las superiores procediendo con cuidad; luego se sujetan con tirantes o grampas. Se cargan con lingotes y finalmente se produce a la colada. VACIADO DEL METAL. La practica común consiste en dejar correr el metal fundido del cubilete o del horno, hasta un cucharón receptor grande. El metal se distribuye, desde aquí, a cucharones para colar de dimensiones menores. Estos varían de tamaño desde los que puede manejar un solo hombre hasta los enormes cucharones movidos por grúa que contienen ciento de toneladas de material. Los fondos de los cucharones y los costados de los mismos grandes están revestidos de ladrillo refractario. El fondo y los lados de un cucharón están forrados por un revestimiento interior de arena y arcilla refractaria endurecidas por horneado. En talleres de producción y fundición pequeñas, los moldes se alinean en el piso conforme se va haciendo, y el metal es tomado entonces en pequeñas cucharas de vaciado. Cuando se requiere mas metal, o si un metal mas pesado es vaciado, se han diseñado cucharas para ser usadas por dos hombres. En fundiciones grandes que están comprometidas en la producción en masa de piezas fundidas, el problema del manejo de moldes y de vaciado de metal se resuelve colocando los moldes sobre transportadores y haciéndolos pasar lentamente por una estación de vaciado. La estación de vaciado puede ser localizada permanentemente cerca del horno o el metal puede ser traído a ciertos puntos por equipos de manejo aéreo. Los transportadores sirven como un almacén de lugar para los moldes, los cuales son transportados a un cuarto de limpieza. DESMOLDEO. Después que la pieza de fundición se ha solidificado y enfriado a una temperatura deseable para su manejo se procede al desmoldeo, que consiste en abrir el molde y quitar las piezas. Si el molde es de coquilla, para las pequeñas piezas en aleaciones de aluminio, de cobre o de cinc, las varias parte son montadas sobre guías de modo que actuando sobre palancas adecuadas a mono o adecuadamente, la coquilla se habré y la pieza puede ser extraída. Si el moldeo es en cajas, es preciso antes que nada librar a estas de los pesos de los cuales han sido cargadas y aflojar los tirantes y tornillos que las unen sólidamente; luego, abiertas las cajas a mono o con la grúa se extraen la pieza desprendida de la arena. LIMPIEZA Y ACABADO. Libres de las partes antes mencionadas, es decir, portadas, canales, bebederos y cargadores, las piezas pueden ser acabadas totalmente, es decir, limpiadas a mano con cepillo, con el chorro de arena u oro método más severo y luego rebanadas. Para limpiar las piezas de fundición se utilizan métodos severos, dependiendo del tamaño, género y formas de las piezas. El equipo más comúnmente usando es el rotatorio, molino cilíndrico de caída. Las piezas se limpian por la acción de la caída de unas sobre otras cuando el molino esta rotando, generalmente los equipos limpian de 30 a 45 kilogramos de pieza fundición gris y maleable en un tiempo de 5 a 8 minutos. Máquinas grandes de este tipo tienen capacidades por encina de una tonelada por carga. La máquina consiste en un barril de limpiado formado por un transportador de cortina continúo. El trabajo consiste en que debajo de la caída se localiza la unidad de soplado justo alrededor de la carga y un tiro metálico es soplado sobre las piezas de fundición. Después que se golpea la carga, el tiro cae a través de los agujeros en el transportador y es llevado con toda la carga a un separador y al almacén de tolva. Desde allí éstas son alimentadas a la unidad de soplado. La unidad es descargada por el movimiento en reversa del transportador de cortina. Un colector de impurezas es instalado con la máquina par eliminar polvos que originen un riesgo. Las unidades de soplado se pueden usar separadamente para la limpieza de fundición. Si los objetos son pequeños y mazisos se introducen al momento después del desmoldeo en cubas o cedazos junto con estrellas de puntas de fundición dura; después de unos minutos de rotación se paran las cubas y se descargan las piezas y completamente limpias. A las piezas medias y grandes con oquedades, es preciso quitarles la arena de los machos. Esto se hace a mano con cinceles, o puntas o barras vibratorias. Si la pieza es grande y pesada se deposita en un banco de parrilla, a ser posible con aspiración; aquí frecuentemente la pieza es cepillada con cepillos metálicos. La arena para las limpiadoras de chorro de arena debe ser cuarzosa de gramo conveniente y sin polvo; la presión de aire debe ser cerca de 6 Kg/cm2. La lanza de chorro de arena puede ser manejada también mecánicamente. En las piezas de fundición que van a ser planteadas o galvanizadas frecuentemente se hace la limpieza de éstas, en una solución de ácido diluido y luego se enjuagan en agua caliente. En complemento de estos procesos de limpieza muchas piezas de fundición requieren de un rebanado, el cual puede ser ejecutado con cinceles de mano o neumáticos, con limadoras, o con esmeril para eliminar la tez de fundición y cortar algunos defectos. INSPECCION DE LA PIEZA Y PROCESO DE ACABADO. INSPECCIÓN. Durante el curso de la limpieza y especialidades en el acabado del proceso se requiere la inspección de la pieza de manera de comprobar que el nivel de calidad de diseño se ha logrado y mantenido a través de todas las etapas del proceso de fabricación. La inspección entonces, comprenderá el conjunto de operaciones necesarias para chequear o comprobar la calidad de las piezas fundidas. Los procedimientos de inspección pueden ser clasificados de la siguiente manera: Examen visual. Control dimensional. Control de especificaciones: el cual a su vez comprende: a.- análisis químico. b.- Evaluación metalográfica. c.- Ensayos mecánicos. d.- Ensayos no destructivos. El examen visual sirve para detectar ciertos tipos de defectos de fundición son inmediatamente descubiertos bajo una simple inspección ocular de las piezas tales como: Faltas de unidad. Deformaciones. Superficies rugosas. Rechupes. Grietas. Sopladuras extendidas al exterior y muchas más. Indudablemente que el método de inspección visual es más sencillo y más empleado de todos los métodos existentes, pero su confiabilidad depende exclusivamente de la experiencia y habilidad del operario inspector. En cuanto al control dimensional de fundiciones incluye las principales mediciones tal como se realiza en cualquier elemento de máquina. Calibradores, galgas de altura y de profundidad, calibradores pasa - no - pasa; niveles y en fin todos los instrumentos de mediciones dimensionales pueden ser utilizados en la comprobación de las medidas de las piezas fundidas. Algunas piezas se eligen a menudo según los procedimientos de control de la industria, con el fin de medir estas piezas deben de ser seccionadas. El control de especificaciones: incluye una serie de pruebas y ensayos variables de acuerdo a las piezas en fabricación y su nivel de calidad. En los aspectos que incluye este proceso tenemos que los métodos de: Análisis químicos Evaluación metalográfica Ensayos Mecánicos Ensayos no destructivo Pruebas de presión: Indispensables para piezas destinadas a contener líquidos, vapores o gases a presión. L a prueba se realiza de ordinario con líquido, usualmente agua por ser más económico, sin embargo, el petróleo y la bencina se emplean a veces para revelar porosidades y grietas pequeñas. Se somete la pieza a una presión hidráulica predeterminada según las especificaciones del material y se comprueba su resistencia en la misma. Inspección radiográfica: Sistema que permite poner de manifiesto defectos sólidos ocultos, internos sin destruir la pieza. Se basa en la percusión por los electrones emitidos por un filamento fijado al cátodo capaz de atravesar cuerpos opacos y de impresionar una laca fotográfica. Interponiendo la pieza a explorar entre la ampolla y un diafragma de platinocianuro de bario el cual se hace fluorescente, se verá proyectada sobre el diafragma la imagen de la pieza y las eventuales inclusiones o soluciones de continuidad serán reveladas por manchas. Examen magnético: Revela también grietas y soluciones de continuidad por pequeñas que sean. Se somete la pieza trabajada con la maquina - herramienta a un campo magnético y se rocía las zonas sospechosas con una suspensión de limaduras de hierro y aceite, cuando coinciden con un defecto, las líneas magnéticas se desvían y se condensan en el aceite, donde la limadura se agruma y revela por un trozo más oscuro el defecto. Ultrasonido: Se vale de un transmisor de ondas ultrasonoras, de un receptor y de un contador de los intervalos entre emisión y recepción. Las exploraciones pueden ser hechas por métodos de sombras o por métodos de ecos. En el primer caso el transmisor trasmite la onda ultrasonora y el receptor dispuesto bajo la pieza, la revela profundamente atenuada. TOLERANCIAS DE LOS MODELOS. Generalmente los modelos presentan pequeñas diferencias con las formas y dimensiones de la pieza a producir. Estas diferencias internacionales incorporadas a los modelos se llaman «tolerancias de los modelos» y se pueden clasificar en la forma siguiente: Tolerancia de castración: A medida que un metal se solidifica y enfría, se encoge y se contrae. Por lo tanto el metal al reproducir la forma del molde en cual ha sido colado tendrá unas dimensiones algo menores entonces, deben proveer restas contracciones por tanto sus dimensiones deben ser algo mayores; esta variación en las dimensiones va a depender de la aleación o del metal que se ha de utilizar en la fundición. Tolerancia de mecanizado: Generalmente las piezas fundidas presentan una superficie dura e irregular (superficie rugosa) de modo que para obtener una superficie lisa tiene que ser mecanizadas y por lo tanto debe compensar la cantidad de material que se desprende del mecanizado. Este exceso de material dependerá de la clase de metal empleado, de la forma en la cual se funde la pieza y también de los métodos de limpieza 3. Tolerancia de salida del modelo o facilidad de desmoldeo. El modelo debe ser de fácil extracción de molde ya que la fricción del modelo contra la arena unido al menor movimiento efectuado transversal a la dirección en la cual se va sacando dicho modelo, harían que se desprendiera partículas de arena del molde y por consiguiente este se danzaría. Es por ello que comúnmente a los modelos se les da una forma ligeramente cónica, afín de evitar este problema. Tolerancia de deformación Existen ciertos tipos de piezas que son propensas a la deformación cuando se produce la solidificación ocasionando tensiones internas en el material. Un ejemplo común es el de las secciones en forma de U, en el cual la base de la U tiene libertad para contraerse mientras que las ramas están restringidas por el molde; inclinándose hacia fuera de la base. Como era distorsión depende de la forma y de las condiciones particulares involucradas, el moldeador debe poner de manifiesto su experiencia y su capacidad de juicio para determinar la tolerancia por deformación necesaria. Tolerancia dimensional: Se refiere a la construcción en sí del modelo, de manera tal que la pieza salga dentro de las especificaciones requeridas por el cliente. Generalmente las dimensiones tienen una tolerancia de no más de la mitad de la tolerancia de contracción. Metales: Se utiliza metal cuando se desea obtener un gran número de vaciados por medio de un modelo o cuando las condiciones de trabajo son demasiado severas para los modelos de madera. Usando modelos metálicos se evita también las deformaciones del modelo durante el almacenamiento. Yesos: Cuando se requiere fabricar piezas de poca precisión y se dispone de buenos moldes originales (Por ejemplo Metálicos) se utiliza generalmente modelos de yeso mate o yeso de París. Sin embargo el yeso es quebradizo y no es adecuado para moldear un gran número de vaciados de arena; se utiliza principalmente modelos sueltos y placas modelo para el moldeo a maquina'; es practica usual recubrir estos modelos con resinas fenólicas o epóxicas para aumentar su durabilidad. Polímeros: Las resinas y las mezclas a base de ellas (fenólicas, acetílicas, polivinílicas) son muy poco usadas en la construcción de modelos, a pesar de que su costo y duración ocupa un lugar intermedio entre el metal y la madera. Moldeo por InyecciónEl moldeo por inyección es un proceso de fabricación para la producción de piezas mediante la inyección de material en un molde. La resina en forma de gránulos se alimenta por medio de una tolva a un cilindro (cañón) calentado con un tornillo (husillo) interno que funde y plastifica el plástico por medio de calor y fricción para luego inyectarlo a presión en las cavidades de un molde, donde se enfría y se solidifica a la configuración de las cavidades del molde. El moldeo por inyección consiste en la inyección de alta presión de la materia prima en un molde que da forma el polímero en la forma deseada. Los moldes pueden ser de una sola cavidad o múltiples cavidades. En moldes de cavidades múltiples, cada cavidad de preferencia debe ser idéntica para que esté balanceado pero también los hay con múltiples geometrías para formar un set durante un solo ciclo. Los moldes se hacen generalmente de aceros para herramientas, pero los aceros inoxidables y moldes de aluminio son adecuados para ciertas aplicaciones. Cuando se moldean termoplásticos, la materia prima en forma de gránulos se alimenta a través de una tolva a un cilindro o cañón calentado con un tornillo rotatorio interno. A la entrada al cañón la energía calorífica aumenta fundiendo la resina disminuyendo su viscosidad y permitiendo que el polímero fluya con la fuerza y movimiento de la unidad de inyección. El tornillo manda el material hacia adelante homogenizándo tanto su viscosidad como su temperatura y reduce su tiempo de calentamiento con la fricción mecánica del tornillo sumando calentamiento por fricción al polímero. Por rotación del tornillo el material fundido se mueve hacia adelante y se acumula en la parte delantera del tornillo por medio de una válvula check en un volumen conocido como un disparo. Un disparo es el volumen de material que se utiliza para llenar la cavidad del molde, compensar la contracción y proporcionar un colchón para transferir la presión desde el tornillo a la cavidad del molde. Cuando se ha reunido suficiente material, éste es forzado a alta presión y velocidad en la cavidad para formar una pieza. El colchón es de aproximadamente 10% del volumen total de disparo y permanece en el cañón al término del disparo para evitar que el tornillo pegue con el frente del cañón.
Colado El colado o vaciado es el proceso que da forma a un objeto al hacer entrar material liquido en un agujero o cavidad formado que se llama molde y dejar que se solidifique el liquido. Cuando el material se solidifica en la cavidad retiene la forma deseada. Después, se retira el molde y queda el objeto sólido conformado. Los procesos se clasifican, primero, por la forma en la cual se hacen entrar los materiales a la cavidad del molde. Los sistemas básicos se realizan por gravedad y a presión. La segunda clasificación de los procesos de colada es según el material del molde. Este se puede hacer con arena y se destruye después de sacar el objeto o moldes fijos. SISTEMAS DE COLADO. Los sistemas de coladas son dispositivos necesarios para conducir el metal liquido a la cavidad del molde. Los elementos básicos del sistema de colada, pueden apreciarse en el siguiente esquema donde se destaca: COLADO O BEBEDERO: Conductor vertical a través del cual el metal entra en el canal. POZO DE COLADO: Sección usualmente redondeada al final del bebedero, utilizando para ayudar a controlar el flujo de metal que entra en la canal. CANAL: Sección comúnmente horizontal a través de la cual el metal fluye o es distribuido mediante entradas a la cavidad del molde. PORTADAS O ENTRADAS: Canales secundarios variables en número de acuerdo al diseño de la pieza a través de las cuales el metal deja el canal para penetrar en la cavidad del molde. CAVIDAD DE COLADO: Sección colocada en muchas ocasiones en la parte superior del bebedero de manera de darle facilidad al operador para mantener el metal dentro y permitir el flujo continuo, así mismo minimiza o evita la turbulencia y promueve la entrada al bebedero solo de metal limpio para ello usualmente emplean filtros. FILTROS: Pequeños dispositivos empleados en la cavidad de colada en coacciones en el pozo de colada, de manera de separar la escoria del metal y de esta forma permitir un flujo de metal limpio. OBJETIVOS DEL SISTEMA DE COLADO. Los elementos del sistema de colada antes mencionados permiten ejercer las siguientes funciones: Llevar el metal liquido al molde de forma de llenar la cavidad. Regular la velocidad de entrada del metal a la cavidad del molde. Conducir los gases al exterior. Introducir el metal liquido en el molde con la mínima turbulencia (erosión y absorción) Establecer los mejores gradientes de temperatura. EL ACABADO DEL MOLDE. Este proceso no es más que la recomposición de la forma del mismo. Tratándose de cajas de moldeo pequeñas la operación es fácil y rápida, se colocan en las portadas las almas, fijándolas eventualmente con puntas o con apoyos, se limpian las cavidades con un pincel suave soplando con un fuelle o con un chorro de aire; se comprueba visualmente o con un calibre o una regla, la correcta disposición de cada parte y guiándose con las espigas de las cajas se superpone las superiores procediendo con cuidad; luego se sujetan con tirantes o grampas. Se cargan con lingotes y finalmente se produce a la colada. VACIADO DEL METAL. La practica común consiste en dejar correr el metal fundido del cubilete o del horno, hasta un cucharón receptor grande. El metal se distribuye, desde aquí, a cucharones para colar de dimensiones menores. Estos varían de tamaño desde los que puede manejar un solo hombre hasta los enormes cucharones movidos por grúa que contienen ciento de toneladas de material. Los fondos de los cucharones y los costados de los mismos grandes están revestidos de ladrillo refractario. El fondo y los lados de un cucharón están forrados por un revestimiento interior de arena y arcilla refractaria endurecidas por horneado. En talleres de producción y fundición pequeñas, los moldes se alinean en el piso conforme se va haciendo, y el metal es tomado entonces en pequeñas cucharas de vaciado. Cuando se requiere mas metal, o si un metal mas pesado es vaciado, se han diseñado cucharas para ser usadas por dos hombres. En fundiciones grandes que están comprometidas en la producción en masa de piezas fundidas, el problema del manejo de moldes y de vaciado de metal se resuelve colocando los moldes sobre transportadores y haciéndolos pasar lentamente por una estación de vaciado. La estación de vaciado puede ser localizada permanentemente cerca del horno o el metal puede ser traído a ciertos puntos por equipos de manejo aéreo. Los transportadores sirven como un almacén de lugar para los moldes, los cuales son transportados a un cuarto de limpieza. DESMOLDEO. Después que la pieza de fundición se ha solidificado y enfriado a una temperatura deseable para su manejo se procede al desmoldeo, que consiste en abrir el molde y quitar las piezas. Si el molde es de coquilla, para las pequeñas piezas en aleaciones de aluminio, de cobre o de cinc, las varias parte son montadas sobre guías de modo que actuando sobre palancas adecuadas a mono o adecuadamente, la coquilla se habré y la pieza puede ser extraída. Si el moldeo es en cajas, es preciso antes que nada librar a estas de los pesos de los cuales han sido cargadas y aflojar los tirantes y tornillos que las unen sólidamente; luego, abiertas las cajas a mono o con la grúa se extraen la pieza desprendida de la arena. LIMPIEZA Y ACABADO. Libres de las partes antes mencionadas, es decir, portadas, canales, bebederos y cargadores, las piezas pueden ser acabadas totalmente, es decir, limpiadas a mano con cepillo, con el chorro de arena u oro método más severo y luego rebanadas. Para limpiar las piezas de fundición se utilizan métodos severos, dependiendo del tamaño, género y formas de las piezas. El equipo más comúnmente usando es el rotatorio, molino cilíndrico de caída. Las piezas se limpian por la acción de la caída de unas sobre otras cuando el molino esta rotando, generalmente los equipos limpian de 30 a 45 kilogramos de pieza fundición gris y maleable en un tiempo de 5 a 8 minutos. Máquinas grandes de este tipo tienen capacidades por encina de una tonelada por carga. La máquina consiste en un barril de limpiado formado por un transportador de cortina continúo. El trabajo consiste en que debajo de la caída se localiza la unidad de soplado justo alrededor de la carga y un tiro metálico es soplado sobre las piezas de fundición. Después que se golpea la carga, el tiro cae a través de los agujeros en el transportador y es llevado con toda la carga a un separador y al almacén de tolva. Desde allí éstas son alimentadas a la unidad de soplado. La unidad es descargada por el movimiento en reversa del transportador de cortina. Un colector de impurezas es instalado con la máquina par eliminar polvos que originen un riesgo. Las unidades de soplado se pueden usar separadamente para la limpieza de fundición. Si los objetos son pequeños y mazisos se introducen al momento después del desmoldeo en cubas o cedazos junto con estrellas de puntas de fundición dura; después de unos minutos de rotación se paran las cubas y se descargan las piezas y completamente limpias. A las piezas medias y grandes con oquedades, es preciso quitarles la arena de los machos. Esto se hace a mano con cinceles, o puntas o barras vibratorias. Si la pieza es grande y pesada se deposita en un banco de parrilla, a ser posible con aspiración; aquí frecuentemente la pieza es cepillada con cepillos metálicos. La arena para las limpiadoras de chorro de arena debe ser cuarzosa de gramo conveniente y sin polvo; la presión de aire debe ser cerca de 6 Kg/cm2. La lanza de chorro de arena puede ser manejada también mecánicamente. En las piezas de fundición que van a ser planteadas o galvanizadas frecuentemente se hace la limpieza de éstas, en una solución de ácido diluido y luego se enjuagan en agua caliente. En complemento de estos procesos de limpieza muchas piezas de fundición requieren de un rebanado, el cual puede ser ejecutado con cinceles de mano o neumáticos, con limadoras, o con esmeril para eliminar la tez de fundición y cortar algunos defectos. INSPECCION DE LA PIEZA Y PROCESO DE ACABADO. INSPECCIÓN. Durante el curso de la limpieza y especialidades en el acabado del proceso se requiere la inspección de la pieza de manera de comprobar que el nivel de calidad de diseño se ha logrado y mantenido a través de todas las etapas del proceso de fabricación. La inspección entonces, comprenderá el conjunto de operaciones necesarias para chequear o comprobar la calidad de las piezas fundidas. Los procedimientos de inspección pueden ser clasificados de la siguiente manera: Examen visual. Control dimensional. Control de especificaciones: el cual a su vez comprende: a.- análisis químico. b.- Evaluación metalográfica. c.- Ensayos mecánicos. d.- Ensayos no destructivos. El examen visual sirve para detectar ciertos tipos de defectos de fundición son inmediatamente descubiertos bajo una simple inspección ocular de las piezas tales como: Faltas de unidad. Deformaciones. Superficies rugosas. Rechupes. Grietas. Sopladuras extendidas al exterior y muchas más. Indudablemente que el método de inspección visual es más sencillo y más empleado de todos los métodos existentes, pero su confiabilidad depende exclusivamente de la experiencia y habilidad del operario inspector. En cuanto al control dimensional de fundiciones incluye las principales mediciones tal como se realiza en cualquier elemento de máquina. Calibradores, galgas de altura y de profundidad, calibradores pasa - no - pasa; niveles y en fin todos los instrumentos de mediciones dimensionales pueden ser utilizados en la comprobación de las medidas de las piezas fundidas. Algunas piezas se eligen a menudo según los procedimientos de control de la industria, con el fin de medir estas piezas deben de ser seccionadas. El control de especificaciones: incluye una serie de pruebas y ensayos variables de acuerdo a las piezas en fabricación y su nivel de calidad. En los aspectos que incluye este proceso tenemos que los métodos de: Análisis químicos Evaluación metalográfica Ensayos Mecánicos Ensayos no destructivo Pruebas de presión: Indispensables para piezas destinadas a contener líquidos, vapores o gases a presión. L a prueba se realiza de ordinario con líquido, usualmente agua por ser más económico, sin embargo, el petróleo y la bencina se emplean a veces para revelar porosidades y grietas pequeñas. Se somete la pieza a una presión hidráulica predeterminada según las especificaciones del material y se comprueba su resistencia en la misma. Inspección radiográfica: Sistema que permite poner de manifiesto defectos sólidos ocultos, internos sin destruir la pieza. Se basa en la percusión por los electrones emitidos por un filamento fijado al cátodo capaz de atravesar cuerpos opacos y de impresionar una laca fotográfica. Interponiendo la pieza a explorar entre la ampolla y un diafragma de platinocianuro de bario el cual se hace fluorescente, se verá proyectada sobre el diafragma la imagen de la pieza y las eventuales inclusiones o soluciones de continuidad serán reveladas por manchas. Examen magnético: Revela también grietas y soluciones de continuidad por pequeñas que sean. Se somete la pieza trabajada con la maquina - herramienta a un campo magnético y se rocía las zonas sospechosas con una suspensión de limaduras de hierro y aceite, cuando coinciden con un defecto, las líneas magnéticas se desvían y se condensan en el aceite, donde la limadura se agruma y revela por un trozo más oscuro el defecto. Ultrasonido: Se vale de un transmisor de ondas ultrasonoras, de un receptor y de un contador de los intervalos entre emisión y recepción. Las exploraciones pueden ser hechas por métodos de sombras o por métodos de ecos. En el primer caso el transmisor trasmite la onda ultrasonora y el receptor dispuesto bajo la pieza, la revela profundamente atenuada. TOLERANCIAS DE LOS MODELOS. Generalmente los modelos presentan pequeñas diferencias con las formas y dimensiones de la pieza a producir. Estas diferencias internacionales incorporadas a los modelos se llaman «tolerancias de los modelos» y se pueden clasificar en la forma siguiente: Tolerancia de castración: A medida que un metal se solidifica y enfría, se encoge y se contrae. Por lo tanto el metal al reproducir la forma del molde en cual ha sido colado tendrá unas dimensiones algo menores entonces, deben proveer restas contracciones por tanto sus dimensiones deben ser algo mayores; esta variación en las dimensiones va a depender de la aleación o del metal que se ha de utilizar en la fundición. Tolerancia de mecanizado: Generalmente las piezas fundidas presentan una superficie dura e irregular (superficie rugosa) de modo que para obtener una superficie lisa tiene que ser mecanizadas y por lo tanto debe compensar la cantidad de material que se desprende del mecanizado. Este exceso de material dependerá de la clase de metal empleado, de la forma en la cual se funde la pieza y también de los métodos de limpieza 3. Tolerancia de salida del modelo o facilidad de desmoldeo. El modelo debe ser de fácil extracción de molde ya que la fricción del modelo contra la arena unido al menor movimiento efectuado transversal a la dirección en la cual se va sacando dicho modelo, harían que se desprendiera partículas de arena del molde y por consiguiente este se danzaría. Es por ello que comúnmente a los modelos se les da una forma ligeramente cónica, afín de evitar este problema. Tolerancia de deformación Existen ciertos tipos de piezas que son propensas a la deformación cuando se produce la solidificación ocasionando tensiones internas en el material. Un ejemplo común es el de las secciones en forma de U, en el cual la base de la U tiene libertad para contraerse mientras que las ramas están restringidas por el molde; inclinándose hacia fuera de la base. Como era distorsión depende de la forma y de las condiciones particulares involucradas, el moldeador debe poner de manifiesto su experiencia y su capacidad de juicio para determinar la tolerancia por deformación necesaria. Tolerancia dimensional: Se refiere a la construcción en sí del modelo, de manera tal que la pieza salga dentro de las especificaciones requeridas por el cliente. Generalmente las dimensiones tienen una tolerancia de no más de la mitad de la tolerancia de contracción. Metales: Se utiliza metal cuando se desea obtener un gran número de vaciados por medio de un modelo o cuando las condiciones de trabajo son demasiado severas para los modelos de madera. Usando modelos metálicos se evita también las deformaciones del modelo durante el almacenamiento. Yesos: Cuando se requiere fabricar piezas de poca precisión y se dispone de buenos moldes originales (Por ejemplo Metálicos) se utiliza generalmente modelos de yeso mate o yeso de París. Sin embargo el yeso es quebradizo y no es adecuado para moldear un gran número de vaciados de arena; se utiliza principalmente modelos sueltos y placas modelo para el moldeo a maquina'; es practica usual recubrir estos modelos con resinas fenólicas o epóxicas para aumentar su durabilidad. Polímeros: Las resinas y las mezclas a base de ellas (fenólicas, acetílicas, polivinílicas) son muy poco usadas en la construcción de modelos, a pesar de que su costo y duración ocupa un lugar intermedio entre el metal y la madera.
Existen diferentes procesos de transformación por moldeo, aquí hablaremos de los más utilizados o comunes: Moldeo por Inyección
Co-Inyección y Bi-Inyección
Sobremoldeo
Moldeo por Compresión
Moldeo Rotacional o Rotomoldeo
Para Inyección Soplo (IBM) e Inyección Estirado Soplo (ISBM) ir a Procesos 3 – Soplado
Para la transformación de gránulos o polvos a productos terminados se requiere energía térmica y cinética (fricción y presión).
Todos los procesos de transformación observan tres fases:
1. Plastificación: Es el proceso por el cual el material pasa del estado sólido al estado plástico utilizando para ello energía calorífica.
La temperatura a la cual se funde el polímero se le llama punto de fusión y su desarrollo es diferente entre los polímeros amorfos y los cristalinos.
La plastificación ocurre dentro de un equipo llamado unidad de plastificación la cual en general está formada por un cañón o cilindro con un tornillo interno encargado de la fricción y presión.
Un buen proceso de plastificación se basa en la calidad de la masa fundida la cual es fundamental para formar una pieza.
2. Formado: Es la etapa del proceso en la cual la masa fundida pasa de la unidad de plastificación hacia el espacio geométrico definido por la herramienta de formación la cual puede ser un molde o un dado dependiendo el proceso.
3. Solidificación: Es la etapa del proceso en la cual la masa fundida y formada pierde energía calorífica por conducción a través de la herramienta solidificandose como producto final.
El moldeo por inyección es un proceso de fabricación para la producción de piezas mediante la inyección de material en un molde. La resina en forma de gránulos se alimenta por medio de una tolva a un cilindro (cañón) calentado con un tornillo (husillo) interno que funde y plastifica el plástico por medio de calor y fricción para luego inyectarlo a presión en las cavidades de un molde, donde se enfría y se solidifica a la configuración de las cavidades del molde. El moldeo por inyección consiste en la inyección de alta presión de la materia prima en un molde que da forma el polímero en la forma deseada. Los moldes pueden ser de una sola cavidad o múltiples cavidades. En moldes de cavidades múltiples, cada cavidad de preferencia debe ser idéntica para que esté balanceado pero también los hay con múltiples geometrías para formar un set durante un solo ciclo. Los moldes se hacen generalmente de aceros para herramientas, pero los aceros inoxidables y moldes de aluminio son adecuados para ciertas aplicaciones. Cuando se moldean termoplásticos, la materia prima en forma de gránulos se alimenta a través de una tolva a un cilindro o cañón calentado con un tornillo rotatorio interno. A la entrada al cañón la energía calorífica aumenta fundiendo la resina disminuyendo su viscosidad y permitiendo que el polímero fluya con la fuerza y movimiento de la unidad de inyección. El tornillo manda el material hacia adelante homogenizándo tanto su viscosidad como su temperatura y reduce su tiempo de calentamiento con la fricción mecánica del tornillo sumando calentamiento por fricción al polímero. Por rotación del tornillo el material fundido se mueve hacia adelante y se acumula en la parte delantera del tornillo por medio de una válvula check en un volumen conocido como un disparo. Un disparo es el volumen de material que se utiliza para llenar la cavidad del molde, compensar la contracción y proporcionar un colchón para transferir la presión desde el tornillo a la cavidad del molde. Cuando se ha reunido suficiente material, éste es forzado a alta presión y velocidad en la cavidad para formar una pieza. El colchón es de aproximadamente 10% del volumen total de disparo y permanece en el cañón al término del disparo para evitar que el tornillo pegue con el frente del cañón.
Colado El colado o vaciado es el proceso que da forma a un objeto al hacer entrar material liquido en un agujero o cavidad formado que se llama molde y dejar que se solidifique el liquido. Cuando el material se solidifica en la cavidad retiene la forma deseada. Después, se retira el molde y queda el objeto sólido conformado. Los procesos se clasifican, primero, por la forma en la cual se hacen entrar los materiales a la cavidad del molde. Los sistemas básicos se realizan por gravedad y a presión. La segunda clasificación de los procesos de colada es según el material del molde. Este se puede hacer con arena y se destruye después de sacar el objeto o moldes fijos. SISTEMAS DE COLADO. Los sistemas de coladas son dispositivos necesarios para conducir el metal liquido a la cavidad del molde. Los elementos básicos del sistema de colada, pueden apreciarse en el siguiente esquema donde se destaca: COLADO O BEBEDERO: Conductor vertical a través del cual el metal entra en el canal. POZO DE COLADO: Sección usualmente redondeada al final del bebedero, utilizando para ayudar a controlar el flujo de metal que entra en la canal. CANAL: Sección comúnmente horizontal a través de la cual el metal fluye o es distribuido mediante entradas a la cavidad del molde. PORTADAS O ENTRADAS: Canales secundarios variables en número de acuerdo al diseño de la pieza a través de las cuales el metal deja el canal para penetrar en la cavidad del molde. CAVIDAD DE COLADO: Sección colocada en muchas ocasiones en la parte superior del bebedero de manera de darle facilidad al operador para mantener el metal dentro y permitir el flujo continuo, así mismo minimiza o evita la turbulencia y promueve la entrada al bebedero solo de metal limpio para ello usualmente emplean filtros. FILTROS: Pequeños dispositivos empleados en la cavidad de colada en coacciones en el pozo de colada, de manera de separar la escoria del metal y de esta forma permitir un flujo de metal limpio. OBJETIVOS DEL SISTEMA DE COLADO. Los elementos del sistema de colada antes mencionados permiten ejercer las siguientes funciones: Llevar el metal liquido al molde de forma de llenar la cavidad. Regular la velocidad de entrada del metal a la cavidad del molde. Conducir los gases al exterior. Introducir el metal liquido en el molde con la mínima turbulencia (erosión y absorción) Establecer los mejores gradientes de temperatura. EL ACABADO DEL MOLDE. Este proceso no es más que la recomposición de la forma del mismo. Tratándose de cajas de moldeo pequeñas la operación es fácil y rápida, se colocan en las portadas las almas, fijándolas eventualmente con puntas o con apoyos, se limpian las cavidades con un pincel suave soplando con un fuelle o con un chorro de aire; se comprueba visualmente o con un calibre o una regla, la correcta disposición de cada parte y guiándose con las espigas de las cajas se superpone las superiores procediendo con cuidad; luego se sujetan con tirantes o grampas. Se cargan con lingotes y finalmente se produce a la colada. VACIADO DEL METAL. La practica común consiste en dejar correr el metal fundido del cubilete o del horno, hasta un cucharón receptor grande. El metal se distribuye, desde aquí, a cucharones para colar de dimensiones menores. Estos varían de tamaño desde los que puede manejar un solo hombre hasta los enormes cucharones movidos por grúa que contienen ciento de toneladas de material. Los fondos de los cucharones y los costados de los mismos grandes están revestidos de ladrillo refractario. El fondo y los lados de un cucharón están forrados por un revestimiento interior de arena y arcilla refractaria endurecidas por horneado. En talleres de producción y fundición pequeñas, los moldes se alinean en el piso conforme se va haciendo, y el metal es tomado entonces en pequeñas cucharas de vaciado. Cuando se requiere mas metal, o si un metal mas pesado es vaciado, se han diseñado cucharas para ser usadas por dos hombres. En fundiciones grandes que están comprometidas en la producción en masa de piezas fundidas, el problema del manejo de moldes y de vaciado de metal se resuelve colocando los moldes sobre transportadores y haciéndolos pasar lentamente por una estación de vaciado. La estación de vaciado puede ser localizada permanentemente cerca del horno o el metal puede ser traído a ciertos puntos por equipos de manejo aéreo. Los transportadores sirven como un almacén de lugar para los moldes, los cuales son transportados a un cuarto de limpieza. DESMOLDEO. Después que la pieza de fundición se ha solidificado y enfriado a una temperatura deseable para su manejo se procede al desmoldeo, que consiste en abrir el molde y quitar las piezas. Si el molde es de coquilla, para las pequeñas piezas en aleaciones de aluminio, de cobre o de cinc, las varias parte son montadas sobre guías de modo que actuando sobre palancas adecuadas a mono o adecuadamente, la coquilla se habré y la pieza puede ser extraída. Si el moldeo es en cajas, es preciso antes que nada librar a estas de los pesos de los cuales han sido cargadas y aflojar los tirantes y tornillos que las unen sólidamente; luego, abiertas las cajas a mono o con la grúa se extraen la pieza desprendida de la arena. LIMPIEZA Y ACABADO. Libres de las partes antes mencionadas, es decir, portadas, canales, bebederos y cargadores, las piezas pueden ser acabadas totalmente, es decir, limpiadas a mano con cepillo, con el chorro de arena u oro método más severo y luego rebanadas. Para limpiar las piezas de fundición se utilizan métodos severos, dependiendo del tamaño, género y formas de las piezas. El equipo más comúnmente usando es el rotatorio, molino cilíndrico de caída. Las piezas se limpian por la acción de la caída de unas sobre otras cuando el molino esta rotando, generalmente los equipos limpian de 30 a 45 kilogramos de pieza fundición gris y maleable en un tiempo de 5 a 8 minutos. Máquinas grandes de este tipo tienen capacidades por encina de una tonelada por carga. La máquina consiste en un barril de limpiado formado por un transportador de cortina continúo. El trabajo consiste en que debajo de la caída se localiza la unidad de soplado justo alrededor de la carga y un tiro metálico es soplado sobre las piezas de fundición. Después que se golpea la carga, el tiro cae a través de los agujeros en el transportador y es llevado con toda la carga a un separador y al almacén de tolva. Desde allí éstas son alimentadas a la unidad de soplado. La unidad es descargada por el movimiento en reversa del transportador de cortina. Un colector de impurezas es instalado con la máquina par eliminar polvos que originen un riesgo. Las unidades de soplado se pueden usar separadamente para la limpieza de fundición. Si los objetos son pequeños y mazisos se introducen al momento después del desmoldeo en cubas o cedazos junto con estrellas de puntas de fundición dura; después de unos minutos de rotación se paran las cubas y se descargan las piezas y completamente limpias. A las piezas medias y grandes con oquedades, es preciso quitarles la arena de los machos. Esto se hace a mano con cinceles, o puntas o barras vibratorias. Si la pieza es grande y pesada se deposita en un banco de parrilla, a ser posible con aspiración; aquí frecuentemente la pieza es cepillada con cepillos metálicos. La arena para las limpiadoras de chorro de arena debe ser cuarzosa de gramo conveniente y sin polvo; la presión de aire debe ser cerca de 6 Kg/cm2. La lanza de chorro de arena puede ser manejada también mecánicamente. En las piezas de fundición que van a ser planteadas o galvanizadas frecuentemente se hace la limpieza de éstas, en una solución de ácido diluido y luego se enjuagan en agua caliente. En complemento de estos procesos de limpieza muchas piezas de fundición requieren de un rebanado, el cual puede ser ejecutado con cinceles de mano o neumáticos, con limadoras, o con esmeril para eliminar la tez de fundición y cortar algunos defectos. INSPECCION DE LA PIEZA Y PROCESO DE ACABADO. INSPECCIÓN. Durante el curso de la limpieza y especialidades en el acabado del proceso se requiere la inspección de la pieza de manera de comprobar que el nivel de calidad de diseño se ha logrado y mantenido a través de todas las etapas del proceso de fabricación. La inspección entonces, comprenderá el conjunto de operaciones necesarias para chequear o comprobar la calidad de las piezas fundidas. Los procedimientos de inspección pueden ser clasificados de la siguiente manera: Examen visual. Control dimensional. Control de especificaciones: el cual a su vez comprende: a.- análisis químico. b.- Evaluación metalográfica. c.- Ensayos mecánicos. d.- Ensayos no destructivos. El examen visual sirve para detectar ciertos tipos de defectos de fundición son inmediatamente descubiertos bajo una simple inspección ocular de las piezas tales como: Faltas de unidad. Deformaciones. Superficies rugosas. Rechupes. Grietas. Sopladuras extendidas al exterior y muchas más. Indudablemente que el método de inspección visual es más sencillo y más empleado de todos los métodos existentes, pero su confiabilidad depende exclusivamente de la experiencia y habilidad del operario inspector. En cuanto al control dimensional de fundiciones incluye las principales mediciones tal como se realiza en cualquier elemento de máquina. Calibradores, galgas de altura y de profundidad, calibradores pasa - no - pasa; niveles y en fin todos los instrumentos de mediciones dimensionales pueden ser utilizados en la comprobación de las medidas de las piezas fundidas. Algunas piezas se eligen a menudo según los procedimientos de control de la industria, con el fin de medir estas piezas deben de ser seccionadas. El control de especificaciones: incluye una serie de pruebas y ensayos variables de acuerdo a las piezas en fabricación y su nivel de calidad. En los aspectos que incluye este proceso tenemos que los métodos de: Análisis químicos Evaluación metalográfica Ensayos Mecánicos Ensayos no destructivo Pruebas de presión: Indispensables para piezas destinadas a contener líquidos, vapores o gases a presión. L a prueba se realiza de ordinario con líquido, usualmente agua por ser más económico, sin embargo, el petróleo y la bencina se emplean a veces para revelar porosidades y grietas pequeñas. Se somete la pieza a una presión hidráulica predeterminada según las especificaciones del material y se comprueba su resistencia en la misma. Inspección radiográfica: Sistema que permite poner de manifiesto defectos sólidos ocultos, internos sin destruir la pieza. Se basa en la percusión por los electrones emitidos por un filamento fijado al cátodo capaz de atravesar cuerpos opacos y de impresionar una laca fotográfica. Interponiendo la pieza a explorar entre la ampolla y un diafragma de platinocianuro de bario el cual se hace fluorescente, se verá proyectada sobre el diafragma la imagen de la pieza y las eventuales inclusiones o soluciones de continuidad serán reveladas por manchas. Examen magnético: Revela también grietas y soluciones de continuidad por pequeñas que sean. Se somete la pieza trabajada con la maquina - herramienta a un campo magnético y se rocía las zonas sospechosas con una suspensión de limaduras de hierro y aceite, cuando coinciden con un defecto, las líneas magnéticas se desvían y se condensan en el aceite, donde la limadura se agruma y revela por un trozo más oscuro el defecto. Ultrasonido: Se vale de un transmisor de ondas ultrasonoras, de un receptor y de un contador de los intervalos entre emisión y recepción. Las exploraciones pueden ser hechas por métodos de sombras o por métodos de ecos. En el primer caso el transmisor trasmite la onda ultrasonora y el receptor dispuesto bajo la pieza, la revela profundamente atenuada. TOLERANCIAS DE LOS MODELOS. Generalmente los modelos presentan pequeñas diferencias con las formas y dimensiones de la pieza a producir. Estas diferencias internacionales incorporadas a los modelos se llaman «tolerancias de los modelos» y se pueden clasificar en la forma siguiente: Tolerancia de castración: A medida que un metal se solidifica y enfría, se encoge y se contrae. Por lo tanto el metal al reproducir la forma del molde en cual ha sido colado tendrá unas dimensiones algo menores entonces, deben proveer restas contracciones por tanto sus dimensiones deben ser algo mayores; esta variación en las dimensiones va a depender de la aleación o del metal que se ha de utilizar en la fundición. Tolerancia de mecanizado: Generalmente las piezas fundidas presentan una superficie dura e irregular (superficie rugosa) de modo que para obtener una superficie lisa tiene que ser mecanizadas y por lo tanto debe compensar la cantidad de material que se desprende del mecanizado. Este exceso de material dependerá de la clase de metal empleado, de la forma en la cual se funde la pieza y también de los métodos de limpieza 3. Tolerancia de salida del modelo o facilidad de desmoldeo. El modelo debe ser de fácil extracción de molde ya que la fricción del modelo contra la arena unido al menor movimiento efectuado transversal a la dirección en la cual se va sacando dicho modelo, harían que se desprendiera partículas de arena del molde y por consiguiente este se danzaría. Es por ello que comúnmente a los modelos se les da una forma ligeramente cónica, afín de evitar este problema. Tolerancia de deformación Existen ciertos tipos de piezas que son propensas a la deformación cuando se produce la solidificación ocasionando tensiones internas en el material. Un ejemplo común es el de las secciones en forma de U, en el cual la base de la U tiene libertad para contraerse mientras que las ramas están restringidas por el molde; inclinándose hacia fuera de la base. Como era distorsión depende de la forma y de las condiciones particulares involucradas, el moldeador debe poner de manifiesto su experiencia y su capacidad de juicio para determinar la tolerancia por deformación necesaria. Tolerancia dimensional: Se refiere a la construcción en sí del modelo, de manera tal que la pieza salga dentro de las especificaciones requeridas por el cliente. Generalmente las dimensiones tienen una tolerancia de no más de la mitad de la tolerancia de contracción. Metales: Se utiliza metal cuando se desea obtener un gran número de vaciados por medio de un modelo o cuando las condiciones de trabajo son demasiado severas para los modelos de madera. Usando modelos metálicos se evita también las deformaciones del modelo durante el almacenamiento. Yesos: Cuando se requiere fabricar piezas de poca precisión y se dispone de buenos moldes originales (Por ejemplo Metálicos) se utiliza generalmente modelos de yeso mate o yeso de París. Sin embargo el yeso es quebradizo y no es adecuado para moldear un gran número de vaciados de arena; se utiliza principalmente modelos sueltos y placas modelo para el moldeo a maquina'; es practica usual recubrir estos modelos con resinas fenólicas o epóxicas para aumentar su durabilidad. Polímeros: Las resinas y las mezclas a base de ellas (fenólicas, acetílicas, polivinílicas) son muy poco usadas en la construcción de modelos, a pesar de que su costo y duración ocupa un lugar intermedio entre el metal y la madera. Moldeo por InyecciónEl moldeo por inyección es un proceso de fabricación para la producción de piezas mediante la inyección de material en un molde. La resina en forma de gránulos se alimenta por medio de una tolva a un cilindro (cañón) calentado con un tornillo (husillo) interno que funde y plastifica el plástico por medio de calor y fricción para luego inyectarlo a presión en las cavidades de un molde, donde se enfría y se solidifica a la configuración de las cavidades del molde. El moldeo por inyección consiste en la inyección de alta presión de la materia prima en un molde que da forma el polímero en la forma deseada. Los moldes pueden ser de una sola cavidad o múltiples cavidades. En moldes de cavidades múltiples, cada cavidad de preferencia debe ser idéntica para que esté balanceado pero también los hay con múltiples geometrías para formar un set durante un solo ciclo. Los moldes se hacen generalmente de aceros para herramientas, pero los aceros inoxidables y moldes de aluminio son adecuados para ciertas aplicaciones. Cuando se moldean termoplásticos, la materia prima en forma de gránulos se alimenta a través de una tolva a un cilindro o cañón calentado con un tornillo rotatorio interno. A la entrada al cañón la energía calorífica aumenta fundiendo la resina disminuyendo su viscosidad y permitiendo que el polímero fluya con la fuerza y movimiento de la unidad de inyección. El tornillo manda el material hacia adelante homogenizándo tanto su viscosidad como su temperatura y reduce su tiempo de calentamiento con la fricción mecánica del tornillo sumando calentamiento por fricción al polímero. Por rotación del tornillo el material fundido se mueve hacia adelante y se acumula en la parte delantera del tornillo por medio de una válvula check en un volumen conocido como un disparo. Un disparo es el volumen de material que se utiliza para llenar la cavidad del molde, compensar la contracción y proporcionar un colchón para transferir la presión desde el tornillo a la cavidad del molde. Cuando se ha reunido suficiente material, éste es forzado a alta presión y velocidad en la cavidad para formar una pieza. El colchón es de aproximadamente 10% del volumen total de disparo y permanece en el cañón al término del disparo para evitar que el tornillo pegue con el frente del cañón.
Colado El colado o vaciado es el proceso que da forma a un objeto al hacer entrar material liquido en un agujero o cavidad formado que se llama molde y dejar que se solidifique el liquido. Cuando el material se solidifica en la cavidad retiene la forma deseada. Después, se retira el molde y queda el objeto sólido conformado. Los procesos se clasifican, primero, por la forma en la cual se hacen entrar los materiales a la cavidad del molde. Los sistemas básicos se realizan por gravedad y a presión. La segunda clasificación de los procesos de colada es según el material del molde. Este se puede hacer con arena y se destruye después de sacar el objeto o moldes fijos. SISTEMAS DE COLADO. Los sistemas de coladas son dispositivos necesarios para conducir el metal liquido a la cavidad del molde. Los elementos básicos del sistema de colada, pueden apreciarse en el siguiente esquema donde se destaca: COLADO O BEBEDERO: Conductor vertical a través del cual el metal entra en el canal. POZO DE COLADO: Sección usualmente redondeada al final del bebedero, utilizando para ayudar a controlar el flujo de metal que entra en la canal. CANAL: Sección comúnmente horizontal a través de la cual el metal fluye o es distribuido mediante entradas a la cavidad del molde. PORTADAS O ENTRADAS: Canales secundarios variables en número de acuerdo al diseño de la pieza a través de las cuales el metal deja el canal para penetrar en la cavidad del molde. CAVIDAD DE COLADO: Sección colocada en muchas ocasiones en la parte superior del bebedero de manera de darle facilidad al operador para mantener el metal dentro y permitir el flujo continuo, así mismo minimiza o evita la turbulencia y promueve la entrada al bebedero solo de metal limpio para ello usualmente emplean filtros. FILTROS: Pequeños dispositivos empleados en la cavidad de colada en coacciones en el pozo de colada, de manera de separar la escoria del metal y de esta forma permitir un flujo de metal limpio. OBJETIVOS DEL SISTEMA DE COLADO. Los elementos del sistema de colada antes mencionados permiten ejercer las siguientes funciones: Llevar el metal liquido al molde de forma de llenar la cavidad. Regular la velocidad de entrada del metal a la cavidad del molde. Conducir los gases al exterior. Introducir el metal liquido en el molde con la mínima turbulencia (erosión y absorción) Establecer los mejores gradientes de temperatura. EL ACABADO DEL MOLDE. Este proceso no es más que la recomposición de la forma del mismo. Tratándose de cajas de moldeo pequeñas la operación es fácil y rápida, se colocan en las portadas las almas, fijándolas eventualmente con puntas o con apoyos, se limpian las cavidades con un pincel suave soplando con un fuelle o con un chorro de aire; se comprueba visualmente o con un calibre o una regla, la correcta disposición de cada parte y guiándose con las espigas de las cajas se superpone las superiores procediendo con cuidad; luego se sujetan con tirantes o grampas. Se cargan con lingotes y finalmente se produce a la colada. VACIADO DEL METAL. La practica común consiste en dejar correr el metal fundido del cubilete o del horno, hasta un cucharón receptor grande. El metal se distribuye, desde aquí, a cucharones para colar de dimensiones menores. Estos varían de tamaño desde los que puede manejar un solo hombre hasta los enormes cucharones movidos por grúa que contienen ciento de toneladas de material. Los fondos de los cucharones y los costados de los mismos grandes están revestidos de ladrillo refractario. El fondo y los lados de un cucharón están forrados por un revestimiento interior de arena y arcilla refractaria endurecidas por horneado. En talleres de producción y fundición pequeñas, los moldes se alinean en el piso conforme se va haciendo, y el metal es tomado entonces en pequeñas cucharas de vaciado. Cuando se requiere mas metal, o si un metal mas pesado es vaciado, se han diseñado cucharas para ser usadas por dos hombres. En fundiciones grandes que están comprometidas en la producción en masa de piezas fundidas, el problema del manejo de moldes y de vaciado de metal se resuelve colocando los moldes sobre transportadores y haciéndolos pasar lentamente por una estación de vaciado. La estación de vaciado puede ser localizada permanentemente cerca del horno o el metal puede ser traído a ciertos puntos por equipos de manejo aéreo. Los transportadores sirven como un almacén de lugar para los moldes, los cuales son transportados a un cuarto de limpieza. DESMOLDEO. Después que la pieza de fundición se ha solidificado y enfriado a una temperatura deseable para su manejo se procede al desmoldeo, que consiste en abrir el molde y quitar las piezas. Si el molde es de coquilla, para las pequeñas piezas en aleaciones de aluminio, de cobre o de cinc, las varias parte son montadas sobre guías de modo que actuando sobre palancas adecuadas a mono o adecuadamente, la coquilla se habré y la pieza puede ser extraída. Si el moldeo es en cajas, es preciso antes que nada librar a estas de los pesos de los cuales han sido cargadas y aflojar los tirantes y tornillos que las unen sólidamente; luego, abiertas las cajas a mono o con la grúa se extraen la pieza desprendida de la arena. LIMPIEZA Y ACABADO. Libres de las partes antes mencionadas, es decir, portadas, canales, bebederos y cargadores, las piezas pueden ser acabadas totalmente, es decir, limpiadas a mano con cepillo, con el chorro de arena u oro método más severo y luego rebanadas. Para limpiar las piezas de fundición se utilizan métodos severos, dependiendo del tamaño, género y formas de las piezas. El equipo más comúnmente usando es el rotatorio, molino cilíndrico de caída. Las piezas se limpian por la acción de la caída de unas sobre otras cuando el molino esta rotando, generalmente los equipos limpian de 30 a 45 kilogramos de pieza fundición gris y maleable en un tiempo de 5 a 8 minutos. Máquinas grandes de este tipo tienen capacidades por encina de una tonelada por carga. La máquina consiste en un barril de limpiado formado por un transportador de cortina continúo. El trabajo consiste en que debajo de la caída se localiza la unidad de soplado justo alrededor de la carga y un tiro metálico es soplado sobre las piezas de fundición. Después que se golpea la carga, el tiro cae a través de los agujeros en el transportador y es llevado con toda la carga a un separador y al almacén de tolva. Desde allí éstas son alimentadas a la unidad de soplado. La unidad es descargada por el movimiento en reversa del transportador de cortina. Un colector de impurezas es instalado con la máquina par eliminar polvos que originen un riesgo. Las unidades de soplado se pueden usar separadamente para la limpieza de fundición. Si los objetos son pequeños y mazisos se introducen al momento después del desmoldeo en cubas o cedazos junto con estrellas de puntas de fundición dura; después de unos minutos de rotación se paran las cubas y se descargan las piezas y completamente limpias. A las piezas medias y grandes con oquedades, es preciso quitarles la arena de los machos. Esto se hace a mano con cinceles, o puntas o barras vibratorias. Si la pieza es grande y pesada se deposita en un banco de parrilla, a ser posible con aspiración; aquí frecuentemente la pieza es cepillada con cepillos metálicos. La arena para las limpiadoras de chorro de arena debe ser cuarzosa de gramo conveniente y sin polvo; la presión de aire debe ser cerca de 6 Kg/cm2. La lanza de chorro de arena puede ser manejada también mecánicamente. En las piezas de fundición que van a ser planteadas o galvanizadas frecuentemente se hace la limpieza de éstas, en una solución de ácido diluido y luego se enjuagan en agua caliente. En complemento de estos procesos de limpieza muchas piezas de fundición requieren de un rebanado, el cual puede ser ejecutado con cinceles de mano o neumáticos, con limadoras, o con esmeril para eliminar la tez de fundición y cortar algunos defectos. INSPECCION DE LA PIEZA Y PROCESO DE ACABADO. INSPECCIÓN. Durante el curso de la limpieza y especialidades en el acabado del proceso se requiere la inspección de la pieza de manera de comprobar que el nivel de calidad de diseño se ha logrado y mantenido a través de todas las etapas del proceso de fabricación. La inspección entonces, comprenderá el conjunto de operaciones necesarias para chequear o comprobar la calidad de las piezas fundidas. Los procedimientos de inspección pueden ser clasificados de la siguiente manera: Examen visual. Control dimensional. Control de especificaciones: el cual a su vez comprende: a.- análisis químico. b.- Evaluación metalográfica. c.- Ensayos mecánicos. d.- Ensayos no destructivos. El examen visual sirve para detectar ciertos tipos de defectos de fundición son inmediatamente descubiertos bajo una simple inspección ocular de las piezas tales como: Faltas de unidad. Deformaciones. Superficies rugosas. Rechupes. Grietas. Sopladuras extendidas al exterior y muchas más. Indudablemente que el método de inspección visual es más sencillo y más empleado de todos los métodos existentes, pero su confiabilidad depende exclusivamente de la experiencia y habilidad del operario inspector. En cuanto al control dimensional de fundiciones incluye las principales mediciones tal como se realiza en cualquier elemento de máquina. Calibradores, galgas de altura y de profundidad, calibradores pasa - no - pasa; niveles y en fin todos los instrumentos de mediciones dimensionales pueden ser utilizados en la comprobación de las medidas de las piezas fundidas. Algunas piezas se eligen a menudo según los procedimientos de control de la industria, con el fin de medir estas piezas deben de ser seccionadas. El control de especificaciones: incluye una serie de pruebas y ensayos variables de acuerdo a las piezas en fabricación y su nivel de calidad. En los aspectos que incluye este proceso tenemos que los métodos de: Análisis químicos Evaluación metalográfica Ensayos Mecánicos Ensayos no destructivo Pruebas de presión: Indispensables para piezas destinadas a contener líquidos, vapores o gases a presión. L a prueba se realiza de ordinario con líquido, usualmente agua por ser más económico, sin embargo, el petróleo y la bencina se emplean a veces para revelar porosidades y grietas pequeñas. Se somete la pieza a una presión hidráulica predeterminada según las especificaciones del material y se comprueba su resistencia en la misma. Inspección radiográfica: Sistema que permite poner de manifiesto defectos sólidos ocultos, internos sin destruir la pieza. Se basa en la percusión por los electrones emitidos por un filamento fijado al cátodo capaz de atravesar cuerpos opacos y de impresionar una laca fotográfica. Interponiendo la pieza a explorar entre la ampolla y un diafragma de platinocianuro de bario el cual se hace fluorescente, se verá proyectada sobre el diafragma la imagen de la pieza y las eventuales inclusiones o soluciones de continuidad serán reveladas por manchas. Examen magnético: Revela también grietas y soluciones de continuidad por pequeñas que sean. Se somete la pieza trabajada con la maquina - herramienta a un campo magnético y se rocía las zonas sospechosas con una suspensión de limaduras de hierro y aceite, cuando coinciden con un defecto, las líneas magnéticas se desvían y se condensan en el aceite, donde la limadura se agruma y revela por un trozo más oscuro el defecto. Ultrasonido: Se vale de un transmisor de ondas ultrasonoras, de un receptor y de un contador de los intervalos entre emisión y recepción. Las exploraciones pueden ser hechas por métodos de sombras o por métodos de ecos. En el primer caso el transmisor trasmite la onda ultrasonora y el receptor dispuesto bajo la pieza, la revela profundamente atenuada. TOLERANCIAS DE LOS MODELOS. Generalmente los modelos presentan pequeñas diferencias con las formas y dimensiones de la pieza a producir. Estas diferencias internacionales incorporadas a los modelos se llaman «tolerancias de los modelos» y se pueden clasificar en la forma siguiente: Tolerancia de castración: A medida que un metal se solidifica y enfría, se encoge y se contrae. Por lo tanto el metal al reproducir la forma del molde en cual ha sido colado tendrá unas dimensiones algo menores entonces, deben proveer restas contracciones por tanto sus dimensiones deben ser algo mayores; esta variación en las dimensiones va a depender de la aleación o del metal que se ha de utilizar en la fundición. Tolerancia de mecanizado: Generalmente las piezas fundidas presentan una superficie dura e irregular (superficie rugosa) de modo que para obtener una superficie lisa tiene que ser mecanizadas y por lo tanto debe compensar la cantidad de material que se desprende del mecanizado. Este exceso de material dependerá de la clase de metal empleado, de la forma en la cual se funde la pieza y también de los métodos de limpieza 3. Tolerancia de salida del modelo o facilidad de desmoldeo. El modelo debe ser de fácil extracción de molde ya que la fricción del modelo contra la arena unido al menor movimiento efectuado transversal a la dirección en la cual se va sacando dicho modelo, harían que se desprendiera partículas de arena del molde y por consiguiente este se danzaría. Es por ello que comúnmente a los modelos se les da una forma ligeramente cónica, afín de evitar este problema. Tolerancia de deformación Existen ciertos tipos de piezas que son propensas a la deformación cuando se produce la solidificación ocasionando tensiones internas en el material. Un ejemplo común es el de las secciones en forma de U, en el cual la base de la U tiene libertad para contraerse mientras que las ramas están restringidas por el molde; inclinándose hacia fuera de la base. Como era distorsión depende de la forma y de las condiciones particulares involucradas, el moldeador debe poner de manifiesto su experiencia y su capacidad de juicio para determinar la tolerancia por deformación necesaria. Tolerancia dimensional: Se refiere a la construcción en sí del modelo, de manera tal que la pieza salga dentro de las especificaciones requeridas por el cliente. Generalmente las dimensiones tienen una tolerancia de no más de la mitad de la tolerancia de contracción. Metales: Se utiliza metal cuando se desea obtener un gran número de vaciados por medio de un modelo o cuando las condiciones de trabajo son demasiado severas para los modelos de madera. Usando modelos metálicos se evita también las deformaciones del modelo durante el almacenamiento. Yesos: Cuando se requiere fabricar piezas de poca precisión y se dispone de buenos moldes originales (Por ejemplo Metálicos) se utiliza generalmente modelos de yeso mate o yeso de París. Sin embargo el yeso es quebradizo y no es adecuado para moldear un gran número de vaciados de arena; se utiliza principalmente modelos sueltos y placas modelo para el moldeo a maquina'; es practica usual recubrir estos modelos con resinas fenólicas o epóxicas para aumentar su durabilidad. Polímeros: Las resinas y las mezclas a base de ellas (fenólicas, acetílicas, polivinílicas) son muy poco usadas en la construcción de modelos, a pesar de que su costo y duración ocupa un lugar intermedio entre el metal y la madera.
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