Proyecto de piezas fundidas

Hoy día se puede afrontar la idea de obtener una pieza por difícil que parezca en un proyecto de fundición. El procedimiento, los materiales a emplear,…, irán condicionando una resolución adecuada, siempre con la idea de llevar a cabo una fabricación segura y económica.

 

            Para ello hay que conocer las características tecnológicas, puesto que de su conocimiento resultará una fundición lo más eficaz posible.

 

1.- CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS

 

            Las dos características tecnológicas que debe tener en cuenta el técnico al proyectar piezas para ser confeccionadas por fundición son:

 

·        Colabilidad: es una aptitud de un metal para ser conformado por moldeo, es decir, aptitud para llenar el molde. Es conveniente antes de concretar la pieza averiguar mediante un ensayo la colabilidad del metal con el que hay que fabricar la pieza. Teniendo en cuenta que el ensayo hay que hacerlo a una temperatura adecuada. La colabilidad depende del tipo de metal o aleación, teniendo en cuenta si se trata o no de una aleación eutéctica, ya que en estas sus constituyentes se enfrían a la misma temperatura. Este tipo de aleación tiene sus ventajas respecto a las que no lo son. Hay que establecer un límite de la colabilidad a la hora del ensayo y fabricación de la pieza.

·        Contracciones: son las situaciones por las que se disminuye el volumen de un metal o aleación al pasar de estado líquido a sólido. Se lleva a cabo en tres fases:

-         Reducción de volumen desde la temperatura de colada hasta que se llega a la temperatura de solidificación. Depende del coeficiente de dilatación en estado líquido del metal.

-         Abarca desde que empieza la solidificación hasta que solidifica.

-         Es en la que se consigue llegar a una temperatura de reposo, es decir, a temperatura ambiente.

 

2.- RECHUPES

 

            Son cavidades de cierto tamaño que se producen al disminuir el volumen por las contracciones que se producen en el metal en el momento de la solidificación. Hay más posibilidades de rechupes donde mayor espesor tiene la pieza, es decir, donde más concentración de metal exista. Estas zonas se suelen llamar puntos calientes, ya que tardan más en enfriarse.

 

            El rechupe puede ser en la parte interna o en la parte externa.

 

            Los procedimientos para evitar este fenómeno son diversos:

 

·        Evitar esos puntos calientes: hay un sistema por el cual se puede reducir el riesgo, que es el método de los círculos de Eubers. El aumento de masa se valora y resulta proporcional a la relación de los cuadrados de los radios.

·        Prever mazarotas: una mazarota es una reserva de metal que ponemos en un sitio adecuado para que, en caso de producirse el rechupe, utilizar ese metal y evitar el rechupe.

·        Colocar enfriadores: es un dispositivo que absorbe el calor de un punto caliente. Se usa cuando no se puede recurrir a mazarotas. Son bloques metálicos de aluminio o cobre que se ponen en contacto con la parte externa de la pieza para que absorba calor.

 

3.- GRIETAS

 

            Se producen como consecuencia de la desigualdad de los enfriamientos en las distintas partes de las piezas o porque hay un enfriamiento demasiado rápido, teniendo en cuenta que hay aleaciones en las que el riesgo de que se produzcan es mayor debido a que tienen un intervalo de solidificación muy amplio, siendo las eutécticas las que menos problemas presentan.

 

            Las zonas más propensas son donde hay un cambio en la geometría de la pieza (ángulo, nervio,…) y en las zonas de cambio de dirección y de sección.

 

            Las formas de reducir el riesgo o evitarlo son diversas:

 

·        Reforzando y redondeando los ángulos entrantes

·        Poniendo pequeños nervios de refuerzo en esas zonas

·        Poniendo un enfriador

 

4.- NORMAS SOBRE EL GROSOR DE LAS PAREDES

 

            Tienen que tener un espesor mínimo que depende del tipo de material y del tamaño de la pieza. Si “l” es el largo y “a” el ancho, el coeficiente superficial sería igual  a: C = (l+a)/2.

 

            A veces, para aumentar la rigidez de la pieza, se sitúa una placa intermedia y unas nervaduras que tienen que tener una armonía (ni demasiado grandes ni demasiado pequeñas).

 

5.- UNIONES

 

            Dentro de las uniones de una pieza hay que prestar especial atención a dos tipos:

 

·        Unión entre placas de diferente espesor: en estos casos hay que llevar a cabo esta variación de forma progresiva

·        Unión entre chapas y nervios: en estos casos hay que evitar la acumulación de material en sitios difíciles de alimentar.

 

6.- ÁNGULOS

 

            En las zonas de cambio de dirección y de distinta sección, hay que cuidar el no producir puntos calientes, el no producir grietas pero, a la vez, se eliminan los riesgos de rotura o de debilidad mecánica en ellas y habrá que tener en cuenta una disminución o aumento progresivo de la sección y darle una geometría que permita soportar el esfuerzo esperado.

 

7.- ENSAMBLAJES HETEROGÉNEOS

 

            A veces se necesita obtener piezas que se insertan con otras, o, lo que es lo mismo, piezas complejas. En este caso, las superficies de las piezas insertadas tienen que tener unas aristas en las zonas donde quedan en contacto con las otras para que permita la unión. Debe cuidarse que entre una pieza y otra no se produzcan ángulos vivos.

 

8.- SOBREESPESORES DE MECANIZADO

 

            Sobreespesores de mecanizado son aquellos que tenemos que prever, dependen del tamaño de la pieza, del tipo de aleación y del tipo de fundición utilizada.

 

9.- DISPOSICIONES QUE FACILITAN EL MOLDEO

 

            Hay que tratar que la salida de las piezas sea lo más fácil posible. Para ello es preciso:

 

·        Dar a las piezas una ligera inclinación a favor de la salida (2-3%) facilita el desmoldeo.

·        Tratar que exista el menor número de machos

·        Tratar que aquellos detalles que no sean necesarios no aparezcan

 

            A veces una pieza, tras su estudio, presenta una complejidad tal que no va a resultar fácil llevarla a cabo. Entonces es posible reducir la complejidad dividiendo la pieza en dos o tres partes que después se unirán de forma que se garantice su funcionalidad.

 

10.- CONCLUSIONES

 

·        El proyectista tiene que fijarse y elegir la fundición más idónea

·        Hacer los espesores lo más uniformemente posible o, al menos, pasar de unos a otros de forma progresiva

·        Hacer unos espesores acordes con las recomendaciones normalizadas y que no impidan el buen llenado de los moldes

·        Cuando hay zonas de conjunción, evitar puntos calientes

·        Hacer los ángulos con radios adecuados, redondeándolos

·        Si la pieza es muy compleja, tratar de descomponerla

·        Facilitar las operaciones de limpieza y desbarbado