Definiciones Clave en Metrología

  • Metrología: Ciencia que se ocupa de la medida de magnitudes.
  • Metrotecnia: Metrología referida a la técnica.
  • Medir: Conocer el valor de una magnitud.
  • Verificar: Conocer el cumplimiento de tolerancia.
  • Incertidumbre: Error máximo, máxima diferencia entre el resultado obtenido y el valor real.
  • Error debido al operario: Manejo del instrumento de medida inadecuado.
  • Error debido al instrumento de medida: Deformación, desgaste, etc.
  • Error debido al ambiente: Temperatura, humedad, etc.
  • Precisión o exactitud: Concepto cualitativo. Aptitud del instrumento de medida para dar un valor próximo al valor real.
  • Repetibilidad: Concordancia entre resultados de mediciones sucesivas.
  • Reproducibilidad: La capacidad que tenga una medición de ser reproducido o replicado.
  • Calibración: Procedimiento que permite determinar la incertidumbre de un instrumento.
  • Resolución o apreciación: Capacidad de lectura de la escala del instrumento.
  • Sensibilidad: Representa lo que mida cada división de la escala.
  • Alcance: Límites que puede medir el instrumento de medida.

Rectificado: Proceso y Consideraciones

El rectificado es una operación de mecanizado con muelas abrasivas, que a través de un movimiento respecto a la pieza a mecanizar genera sobre esta superficies de alta precisión.

Muelas de Rectificado

Son herramientas de abrasivo aglomerado. El abrasivo garantiza el mantenimiento de los granos mientras poseen capacidad de corte, y permite su desprendimiento cuando se desgastan.

Abrasivos

Al2O3 (alúmina), SiC. Se caracterizan por: el tamaño de grano, su dureza, friabilidad, estabilidad térmica y química. Alúmina rosa y blanca para aceros duros. SiC > Al2O3 (dureza) rectificado de fundiciones.

Duración de las Muelas

Se ve afectada por la pérdida de perfil, aparición de vibraciones alrededor de la muela, por pérdida de capacidad de corte.

Recomendaciones para la Selección de Muelas

Considerar el material de la pieza y el tipo de operación.

Tipos de Rectificado

  • Plano Tangencial: Es capaz de generar superficies planas y prismáticas. Las muelas de rectificado plano deben perfilarse de acuerdo con las superficies a generar.
  • Angular: En el rectificado sin centros, la pieza es soportada por una regleta y una segunda muela que provoca el movimiento de rotación de la pieza.

Montaje de Muelas

Operación delicada debido a la fragilidad de las muelas. La muela se monta sobre el eje, se monta entre dos platos mecánicos y se sujeta por presión.

Moldeo y Fusión: Técnicas y Equipos

La fusión es una de las operaciones de la fundición que trata de conseguir un líquido homogéneo con la composición química deseada y con la suficiente temperatura para que en el proceso de colada conserve la necesaria fluidez.

Etapas de la Fusión

  1. Fundir la carga y convertirla en líquido.
  2. Calentar el líquido y ajustar la composición química.
  3. Mantenerlo hasta el momento de colada en los moldes.

La carga está formada por chatarra.

Comparativa: Cubilote vs. Horno Eléctrico

Cubilote < Horno Eléctrico en cuanto a:

  • Técnicas: No hay contaminación del baño líquido, posibilidad de lograr composiciones de aleación, fácil control de temperatura, flexibilidad de marcha, posibilidad de fabricar cualquier tipo de fundición sea cual fuere su composición, pérdidas al fuego débiles y constantes.
  • Ambientales: La contaminación es mucho menor, mucha menos emisión de gas, también se mejora la condición de trabajo para los fundidores.

Cubilote > Horno Eléctrico en cuanto a:

  • Mayor coste de inversión.
  • Problemas de puesta en marcha.
  • Conocimiento teórico de un horno de inducción.

Hornos de Inducción: Tipos y Características

Según el Diseño

  • Hornos de crisol: Netamente fusor.
  • Hornos de canal: Horno mantenedor.

Según la Frecuencia

  • Baja frecuencia.
  • Media frecuencia. (Velocidad, coste, sistema de trabajo, tipo de aleación)

Baja frecuencia (BF) mayormente para fusión eléctrica en fundición de hierro.

Ventajas de BF sobre MF

  • Mayor sencillez de instalación.
  • Consumo específico bajo.
  • Homogeneidad en la aleación.
  • Mayor facilidad de marcha.
  • Capacidad de moldeo de mayor peso unitario.
  • Menores pérdidas eléctricas.

Ventajas de MF sobre BF

  • Menor coste de inversión.
  • Menor volumen.
  • Mayor rapidez de fusión.
  • Facilidad de cambio de aleación.
  • Posibilidad de trabajar por coladas.
  • Menor coste en precio y tiempo de restauración.
  • Control automático del horno.
  • Posibilidad de alcanzar altas temperaturas en poco tiempo.

Hornos de Canal

Puede asimilarse a un transformador cuyo secundario está en cortocircuito, obteniendo buenos rendimientos. Trabajan a baja frecuencia, son usados como mantenedores.

Ventajas de Hornos de Canal sobre BF

  • Instalación eléctrica sencilla.
  • Precio bajo.
  • Consumos bajos.

Desventajas

  • Arranque delicado.
  • No se puede cambiar rápidamente de aleación.
  • Necesita una marcha continua.

Horno Eléctrico de Arco

Antes de corriente alterna, ahora con la evolución de los reguladores se consigue controlar el de corriente continua. Estos hornos se pueden emplear para la fusión de acero, fundición, latón, bronce, etc., aunque principalmente para la producción de acero.

Ventajas de Corriente Continua sobre Corriente Alterna

  • Reducción del consumo del electrodo.
  • Menor consumo de energía eléctrica.
  • Menor consumo de refractario.
  • Menor ruido.

Modificaciones Especiales

Con intención de reducir el coste se han hecho modificaciones: precalentadores de chatarra y quemadores de carbón. Horno de arco al vacío.

Horno Eléctrico de Resistencia

El calor está producido por el efecto Joule al circular una corriente por una resistencia. Se emplean para fundir aleaciones de bajo punto de fusión, no superan los 1350 ºC.

Tipos de Hornos de Resistencia

  • Hornos de crisol.
  • Hornos de reverbero.

Cubilote

El cubilote es un horno de cuba compuesto por un cilindro revestido. Tiene una apertura en la parte superior para introducir la carga y salida de gases, y otro agujero en la parte inferior para echar la escoria. Unas toberas a los lados para introducir el aire necesario para la combustión. Los sistemas son más sencillos y económicos de purificación.

Forja: Proceso y Equipos

Se denomina forja a la deformación controlada de un metal hasta una forma final mediante la aplicación de presión o impactos. Los metales a los que se les ha realizado la forja muestran excelentes propiedades mecánicas.

Tipos de Forja

  • Forja libre: Para piezas sencillas o preformas.
  • Forja con estampas: Para fabricar grandes series de piezas cuyas dimensiones y geometrías varían ampliamente.

Limitaciones de la Forja con Estampas

  • Necesidad de ángulos de salida en las paredes verticales.
  • No es posible forjar aristas vivas.
  • Es muy difícil forjar paredes muy delgadas.
  • No es posible forjar agujeros de pequeño diámetro.

Equipos de Forja

  • Prensas: Aplican una presión sobre el material proporcionando una deformación homogénea y mejores tolerancias que el martillo.
    • Prensa mecánica: La fuerza y velocidad dependen de la cinemática de la prensa.
    • Prensa hidráulica: La fuerza y velocidad dependen del caudal, más caras y menor productividad que la prensa mecánica.
  • Martillos: Realizan una serie sucesiva de impactos sobre el material, proporcionando una deformación más superficial que en las prensas, más baratos y flexibles que las prensas y se clasifican según la energía a la hora del impacto.
    • Martillos de caída de gravedad.
    • Martillos de caída activada.

Moldeo Químico: Ventajas y Consideraciones

En los últimos años se ha producido un crecimiento masivo de la utilización de los aglomerantes químicos, ha permitido a los fundidores obtener piezas de una forma más eficaz por esto:

  • Menos variables a controlar.
  • Menor necesidad de equipo o mantenimiento.
  • Mayor tonelaje producido con menos fundiciones.
  • Reducción de emisiones.

El fundidor elige un sistema de producción según sus necesidades:

Coste de los Materiales

El tipo de arena, arena de baja calidad de origen volcánico que aglomera de forma satisfactoria por el sistema cáscara, y arenas estándar que no tiene dicha limitación.

Productividad

Cuanto mayor sea la vida de banco de curado, mayor producción se conseguirá con el mismo utillaje, menores problemas debido a la baja densidad de los moldes. En los sistemas que curan por gas o calor hay dos variables: vida de banco de la mezcla, tiempo de desmoldeo.

Resistencia Mecánica

Es función del porcentaje de resina, en anchos la resistencia mecánica es fundamental para evitar roturas. En moldes es importante para el manejo de las motas.

Reciclado de la Arena

Ha supuesto un gran ahorro de dinero y la solución a un problema ecológico, pero no todas se pueden reciclar. El principal problema es la resina pegada en los granos de arena, la resina se elimina mediante calor y luego la arena limpia se enfría con agua. Con el uso y el proceso de reciclado la arena se va deteriorando y dejan de ser aptas para el moldeo.

Fabricación de Machos: Procesos y Consideraciones

Procesos de Fabricación de Machos

  1. Proceso de caja caliente: Producción a gran escala y fundición de metales ligeros y pesados mezcla húmeda de arena y resina líquida.
  2. Proceso de caja templada: Piezas de hierro fundido con macho compacto. Bajo consumo de energía y reducción de emisiones.
  3. Proceso autofraguante: Fundir series reducidas de machos de grandes dimensiones.
  4. Proceso de curado por medio de un gas: Hardox y Rutapox (PUR en caja fría), Coldbox Plus.

Utillajes

El cálculo de las secciones es fundamental, además de conseguir un llenado correcto y densidad suficiente hay que tener en cuenta el pagado del macho. Siguiendo los principios básicos se conseguirá evitar limpiezas y pérdidas de ciclo innecesarias.

Pintado

Para aumentar la calidad superficial de la superficie que está en contacto con los machos se recurre al pintado. La pintura se introduce entre los huecos de los granos de arena eliminando rugosidad. Se realiza por proyección con pistola o por inmersión, se seca a temperatura ambiente o en estufas.

Resistencia

Los machos han de soportar su propio peso y en el momento de colada han de soportar las fuerzas que el metal fundido ejerce sobre él.

Fabricación de Moldes

Moldeo en Cáscara

El molde convencional de arena se sustituye por unas cáscaras delgadas y rígidas. La arena es de grano muy fino para conseguir un buen acabado superficial. Es un 10% más caro que el moldeo en arena, pero ofrece mejor calidad y menor tiempo. Los moldes se pueden reutilizar, se usa menos arena y el molde sirve para muchas piezas. Solo aplicable a series grandes, de lo contrario es muy caro. La arena es más cara que la ordinaria de moldeo, no se pueden usar placas que no sean metálicas y son más caras.

Procesos Autofraguantes

  • Proceso silicato-éster.
  • Proceso Pep-Set.
  • Proceso Linocure.

Procesos con Gas

  • Proceso silicato-CO2.
  • Proceso Isoset.
  • Proceso Betaset.