fundición de metal fundido utilizando polvo de carbón en moldes

Polvo de carbón y el proceso de fundición de metal

Los metales se funden en las fundiciones derritiéndolos en forma líquida y vertiendo el material fundido en un molde. A partir de entonces, el molde se retira y el metal permite devolver su forma sólida a medida que se enfría. La mayoría de los metales procesados en fundiciones son de aluminio y hierro fundido. Aunque las fundiciones de bronce, latón, acero y zinc también se realizan en fundiciones.

El proceso de fundición de metal comienza con la conversión física del metal elegido en su forma fundida. El proceso se lleva a cabo en un horno y comienza cargando el horno con restos externos, restos internos, material virgen y elementos de aleación. El material virgen es la forma pura de los metales primarios utilizados en la fabricación de una aleación específica y se vende en cantidades comerciales. Los desechos internos incluyen cualquier fundición defectuosa, puertas o elevadores producidos dentro de la fábrica. Los desechos externos, por otro lado, son materiales producidos durante el punzonado, mecanizado o foro.

Después de fundir los materiales de carga, se lleva a cabo el refinamiento. El propósito del refinado es eliminar las sustancias nocivas del material fundido y evitar defectos de fundición. A medida que los materiales de carga se funden, se añaden materiales para cumplir con las especificaciones internas o de la industria. Los fundentes se utilizan en la separación del metal de la escoria, y los desgasificadores aseguran la eliminación de gases disueltos de los metales.

Existe una variedad de hornos para calentar metales. Sin embargo, la elección de un horno está influenciada por la cantidad de aleación producida. En el caso de metales ferrosos se utilizan hornos de arco eléctrico, cúpulas y hornos de inducción. Por otro lado, las ruedas metálicas preferirían un horno reverberatorio o crisol para materiales no ferrosos como latón, bronce y fundiciones de aluminio. Una característica común de estos hornos es que están forrados en el interior por materiales refractarios.

vertiendo material fundido sobre materiales refractarios

Los degassers como el cloro, el nitrógeno, el helio y el argón se utilizan en la eliminación de gases contaminantes presentes en metales no ferrosos. Por el contrario, el monóxido de carbono se utiliza en la desgasificación de materiales ferrosos, como el hierro y el acero. El hidrógeno es el gas más dañino que requiere desgasificación. El hidrógeno se forma a partir de la reacción entre materiales o vapor de agua o lubricantes para máquinas. Una alta concentración de hidrógeno indica un aumento de la porosidad del metal que debilita sus propiedades mecánicas. En el caso de que la porosidad todavía existe después de la desgasificación, la porosidad y las trayectorias de fuga se sellan a través del proceso de impregnación al vacío.

El proceso de fundición de metal también implica la creación de patrones hechos de madera, plástico, metal o cera. Los diversos procesos involucrados en la construcción de moldes están determinados por el tamaño y la complejidad de la fundición, el metal a verter, el tipo de fundición y el número de piezas a producir. Los procesos de molde utilizados en la fundición de metal son fundición a presión, fundición de palanquilla, fundición de arena, fundición de espuma perdida, fundición de proceso en V y fundición de molde ocerámica, entre otros.

El siguiente paso que sigue después de la fusión y el proceso de fabricación de moldes es verter los metales fundidos en el molde. En las fundiciones que operan en el modelo tradicional, los metales fundidos se vierten en los moldes con cueltos. Los avances tecnológicos han permitido el uso de máquinas de vertido automático y robots en metales fundidos. Sin embargo, el vertido también se puede lograr con la gravedad o la ayuda de vacío o gases presurizados.

El metal fundido puede asumir un estado solidificado antes de intentar eliminarlo del molde. El temblor y el volteo son el medio principal por el cual el metal sólido se retira del molde, particularmente aquellos hechos a través de la fundición de arena. Durante el proceso de fundición, se forman cabezas, corredores, puertas y contrahuellas. Estos se eliminan utilizando antorchas de corte, sierras de banda o cuchillas de corte de cerámica en un proceso conocido como desgasificación.

polvo de carbón utilizado en el proceso de moldeo

Uso de polvo de carbón fundido en fundición de arena

Una técnica popular utilizada en la fundición de arena es la arena verde. Es una mezcla de arena de sílice, cromita o arena de zircón, bentonita, agua, lodos inertes y polvo de carbón producido a partir de la pulverización del carbón. Greensand no está en sí mismo húmedo, pero denota su estado húmedo - una característica de "madera verde." La cantidad de polvo de carbón en arena verde nunca supera 5 de la mezcla total y se somete a combustión parcial en presencia de metal fundido, liberando un vapor fuera de gas.

Sin embargo, la arena verde no se utiliza en el proceso de fundición de metales no ferrosos debido a la presencia de polvo de carbón como aditivo. El polvo de carbón emite monóxido de carbono que resulta en la oxidación del metal. El aluminio, por ejemplo, utiliza arena de olivino en el lugar del polvo de carbón como aditivo.

moldes que utilizan antracita

Greensand posee ciertas características aumentadas por la adición de polvo de carbón. Estas propiedades incluyen:

  1. Refractabilidad: Esto se refiere a la capacidad de arena verde para resistir altas temperaturas sin deformarse. El acero requiere arena de moldeo que puede soportar una temperatura de 1500oC, mientras que un valor de temperatura de 650oC es necesario para las aleaciones de aluminio. Las arenas de fundición con refracción reducida se derretirán y se fusionarán con la fundición. El polvo de carbón, como aditivo, tiene una temperatura de fusión de más de 1600o Por lo tanto, la temperatura a la que se incrementa la arena de moldeo con la adición de polvo de carbón a la mezcla.
  2. Acabado superficial: Se logra un mejor acabado superficial con partículas más finas. Desafortunadamente, las partículas más finas indican una mayor permeabilidad, pero un acabado superficial mejorado.
  3. Permeabilidad: La capacidad de moldear arena para agotar los gases disponibles se conoce como permeabilidad. Los gases formados durante el proceso de vertido como hidrógeno, nitrógeno, vapor y dióxido de carbono provocan defectos de fundición, incluyendo orificios de soplado y agujeros de gas. El monóxido de carbono se pasa sobre fundiciones de acero y hierro para eliminar gases no deseados y prevenir la oxidación. La combustión del polvo de carbón de fundición da lugar a la liberación de monóxido de carbono, que como se mencionó anteriormente es necesaria en la desgasificación de fundiciones de materiales ferrosos. El monóxido de carbono también se produce durante la gasificación del polvo de carbón donde se pasa a través de oxígeno y vapor a alta temperatura y presión.
  4. Colapsibilidad: Esto se refiere a la capacidad de la arena para eliminar la fundición de metal solidificado con facilidad. Existe una mayor adherencia a la fundición de metal con arenas de moldeo con baja capacidad de collapades. El polvo de carbón de fundición ayuda a aumentar la colapsibilidad de la arena verde en el knockout, ya que esta sustancia se quema durante el proceso de fundición.

Otras características de las arenas de moldeo incluyen como greensand son la cohesividad, la inercia química con respecto al metal que se está echando, y la disponibilidad / costo de la arena de moldeo.

fundición-cromosand
fundición-carbónpolvo

Propiedades de los proveedores de polvo de carbón para fines de fundición

  1. Contenido volátil: La calidad del acabado superficial para una fundición realizada con polvo de carbón de fundición como aditivo depende de una gran cantidad de materia volátil. Se recomienda que el polvo de carbón de fundición tenga un mínimo de 30 materias volátiles.
  2. Contenido de ceniza: Se recomienda el bajo contenido de cenizas con polvo de carbón, no superior a 12, de los proveedores de polvo de carbón.
  3. Contenido de azufre: Un alto contenido de azufre puede conducir a defectos de fundición. Los proveedores de polvo de carbón deben limitar los niveles de azufre a 1 como máximo.
  4. Contenido de cloro: El contenido de cloro también debe reducirse al mínimo de la reducción de la reserva. Un exceso de cloro también puede resultar en defectos de fundición.

Además, se puede utilizar una mezcla de polvo de carbón de fundición y arcilla para relacionar el fondo de un horno de cúpula. La exposición a altas temperaturas da como resultado la descomposición del polvo de carbón y la arcilla se desmorona ligeramente. En consecuencia, se forman agujeros abiertos, a través de los cuales los metales fundidos se tocan durante el proceso de fundición de metal en un horno.

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