Núcleos y Fundición de Metales.
Después de leer este artículo, aprenderá acerca de: 1. Significado de los núcleos 2. Tipos 3. Materiales 4. Impresiones 5. Desplazamiento 6. Coronillas 7. Escalofríos.
Significado de los núcleos:
El núcleo es una forma pre-preparada del molde. Se utiliza para proporcionar cavidades internas, rebajes o proyecciones en el vaciado. Por lo general, se coloca en un molde después de la eliminación del patrón.
Un núcleo generalmente está hecho de arena de la mejor calidad y se coloca en la posición deseada en la cavidad del molde. Las impresiones del núcleo se agregan a ambos lados del patrón para crear impresiones que permiten que el núcleo sea compatible y se mantenga en ambos extremos.
Cuando se vierte el metal fundido, fluye alrededor del núcleo y llena el resto de la cavidad del molde. Los núcleos están sujetos a condiciones extremadamente severas y, por lo tanto, deben poseer una resistencia muy alta a la erosión, una resistencia excepcionalmente alta, una buena permeabilidad, una buena refractariedad y una capacidad de colapso adecuada.
Se proporcionan orificios de ventilación especiales en el núcleo para permitir que los gases se escapen fácilmente. A veces, los núcleos se refuerzan con alambres de acero de bajo carbono o incluso rejillas de hierro fundido (en el caso de núcleos grandes) para garantizar la estabilidad y la resistencia a la contracción.
Tipos de núcleos:
Generalmente, los núcleos son de dos tipos:
1. Núcleo de arena verde:
Un núcleo formado por el propio patrón, en la misma arena que se usa para el molde, se conoce como núcleo de arena verde. El patrón está diseñado de tal manera que proporciona el núcleo de arena verde. La parte sagrada en el patrón produce el núcleo de arena verde. Se muestra en la figura 3.11 (a).
2. Núcleo de arena seca:
Un núcleo se prepara por separado en cajas de núcleo y se seca, se conoce como núcleo de arena seca. Los núcleos de arena seca también se conocen como núcleos de proceso. Están disponibles en diferentes tamaños, formas y diseños según el requisito de la caja. El núcleo de arena seca se muestra en la Fig. 3.11. (segundo).
Algunos tipos comunes de núcleos de arena seca son:
(i) Núcleo horizontal:
El núcleo horizontal es el tipo más común de núcleo y se coloca horizontalmente en la superficie de separación del molde. Los extremos del núcleo descansan en los asientos provistos por las impresiones del núcleo en el patrón. Este tipo de núcleo puede resistir el efecto de turbulencia del metal fundido vertido. En la Fig. 3.11 (c) se muestra un núcleo horizontal para moldes de engranajes.
(ii) Núcleo vertical:
El núcleo vertical se coloca verticalmente con una parte de su porción que se encuentra en la arena. Por lo general, la parte superior e inferior del núcleo se mantienen afiladas, pero se afinan en la identificación superior y en la parte inferior. En la figura 3.11 (d) se muestra un núcleo vertical.
(iii) Balance Core:
El núcleo de balance se extiende solo por un lado del molde. Sólo hay una impresión de núcleo disponible en el patrón para el núcleo de equilibrio. Este es el más adecuado para la fundición, solo tiene una abertura lateral. Esto se utiliza para producir agujeros ciegos o rebajes en la fundición. En la Fig. 3.12 (e) se muestra un núcleo de equilibrio.
(iv) Núcleo colgante:
El núcleo colgante se suspende verticalmente en el molde. Esto se logra ya sea colgando cables o el collarín descansa en la cavidad del collar creada en la parte superior del molde. Este tipo de núcleo no tiene soporte inferior. En la figura 3.11 (h) se muestra un núcleo colgante.
(v) Drop Core:
El núcleo de caída se utiliza cuando el núcleo debe colocarse por encima o por debajo de la línea de separación. En la figura 3.11 (J) se muestra un núcleo de caída. Este núcleo también se conoce como núcleo de ala, núcleo de cola, núcleo de silla, etc.
(vi) Kiss Core:
El núcleo de beso se utiliza cuando se requieren varios orificios de menor precisión dimensional. En este caso, no se proporcionan impresiones del núcleo y, en consecuencia, no hay asientos disponibles para el núcleo. El núcleo se mantiene en posición aproximadamente entre la cofia y el arrastre y, por lo tanto, se denomina núcleo de beso.
En la figura 3.11 (g) se muestra un núcleo de beso:
Materiales básicos:
Las composiciones del material del núcleo son la mezcla de arena, aglutinantes y aditivos. Las arenas del núcleo son sílice, circonio, olivina, etc. y los aglutinantes del núcleo son aceites centrales, resinas, melazas, dextrina, etc., generalmente se utilizan para la preparación de los materiales del núcleo.
La arena contiene más de 5% de arcilla, no solo reduce la permeabilidad sino también la capacidad de colapso y, por lo tanto, no es adecuada para la fabricación de núcleos.
La arena de núcleo comúnmente utilizada es una mezcla de los siguientes elementos:
(i) Core Sand:
La arena puede ser arena verde para piezas de fundición más pequeñas y una mezcla de arcilla de fuego, arena verde y betonies para piezas de fundición más pesadas. Los núcleos están respaldados en horno para secar su humedad. Los núcleos de arena seca son fuertes que los verdes y los núcleos. Además, la arena con granos redondeados es más adecuada para la fabricación de núcleos, ya que tienen una mejor permeabilidad que la arena de granos angulares.
(ii) Arena de aceite:
La arena de aceite se puede utilizar para casi cualquier aplicación de fundición en arena.
Una composición típica de arena de aceite es:
Arena 95 - 96%
Harina De Cereal 1 - 1.05%
Aceite de núcleo 1 - 1.5%
Agua 1 - 2%
Bentonita 0.1—0.3%
La arena de aceite es muy popular en la fabricación de núcleos porque:
(a) Obtienen buena fuerza.
(b) Proporcionan un excelente acabado superficial.
(c) Tienen mejor colapsabilidad después de hornear.
(c) Los núcleos de arena de aceite respaldados son muy duros y no se dañan fácilmente en el manejo del molde.
(iii) Arena de resina:
Estos son aglomerantes termoestables o termoplásticos como la colofonia, fenol, urea, furano, formaldehído, etc., que se utilizan para obtener buenos enlaces a la arena. Se están volviendo comunes en uso debido a su alta resistencia, baja formación de gas, excelente capacidad de colapso, resistencia a la absorción de humedad, mejor precisión dimensional para la fundición, etc.
(iv) CO 2 - Arena de silicato de sodio:
La arena de sílice y el silicato de sodio (3-4%) se introducen en el núcleo y luego el gas CO2 se pasa a través de la arena para endurecer el núcleo. Tales tipos de núcleos se utilizan para piezas de fundición muy grandes. No necesitan secarse y, por lo tanto, es un método muy rápido de creación de núcleos.
(v) Carpetas del núcleo:
La arena natural no tiene suficientes propiedades de unión y, por lo tanto, algunos aglutinantes se utilizan para mejorar la resistencia de unión de la arena central. Las funciones de los aglutinantes son mantener los granos de arena juntos y proporcionar una mejor resistencia al núcleo.
Hay dos tipos de carpetas que se utilizan son:
a. Aglutinantes inorgánicos:
Incluyen arcilla de fuego, bentonita, limonita, polvo de sílice, óxido de hierro, óxido de aluminio, etc. Son polvo muy fino y se usan popularmente.
segundo. Carpetas orgánicas:
Incluyen aceites esenciales como aceite de petróleo, aceite vegetal, aceite de linaza, aceite de maíz, malasses y dextrina. Los aglutinantes orgánicos se endurecen rápidamente y proporcionan buena resistencia.
(vi) Aditivos del núcleo:
Además de la arena del núcleo y el aglutinante del núcleo, algunos aditivos se utilizan para mejorar las propiedades especiales del núcleo.
Los aditivos son:
(a) Caolín o arcilla de fuego para mejorar la estabilidad.
(b) Óxido de hierro (Fe 2 O 3 ) y óxido de aluminio (Al 2 O 3 ) para mejorar la resistencia al calor.
(c) Harina de circonio y harina de brea para mejorar la refractariedad.
(d) Melaza para mejorar las propiedades de unión.
(e) Aditivos orgánicos para mejorar la colapsabilidad como el polvo crudo.
(f) El polvo de sílice, las pinturas y el grafito adherido con resina se utilizan para mejorar el acabado de la superficie.
Propiedades de los buenos materiales básicos:
Un buen núcleo de arena seca debe tener las siguientes propiedades para poder utilizarlo con éxito en el proceso de fundición:
1. Fuerte:
Debe ser lo suficientemente fuerte para soportar la fuerza de turbulencia del metal fundido. Debe ser resistente a la erosión.
2. Dureza:
Debe ser capaz de ser horneado para obtener una buena resistencia a la dureza.
3. Permeabilidad:
Debe ser permeable para permitir el fácil escape de los gases formados.
4. Refractariedad:
Debe ser altamente refractario en la naturaleza para soportar altas temperaturas del metal fundido.
5. Estabilidad dimensional:
Debe ser estable en precisión dimensional, forma y tamaño durante el vertido y la solidificación.
6. Mínima formación de gas:
El material del núcleo debe generar gases mínimos, mientras se somete al metal fundido en el proceso de fundición.
7. Buen acabado superficial:
La superficie del núcleo debe ser lo suficientemente suave para proporcionar un buen acabado de la superficie de la pieza fundida.
8. Suficientemente plegable:
Los núcleos deben ser suficientemente plegables, es decir, una fácil extracción del núcleo de la pieza fundida después de la solidificación.
Impresiones del núcleo:
Las impresiones del núcleo son proyecciones adicionales provistas en el patrón que forman huecos en el molde para sujetar y colocar el núcleo en su posición correcta. Hay varios tipos de impresiones de núcleo, p. Ej., Impresiones de núcleo verticales, horizontales, de balanceo, colgantes y sueltas.
Cambio de núcleo:
Los núcleos, aunque contienen un metal, cambian de posición debido a la acción turbulenta del metal fundido. Además, debido al empuje hacia arriba del metal fundido, los núcleos delgados tienden a flotar fácilmente y se desplazan desde su posición correcta.
Para evitar cambios, el peso del núcleo aumenta al incrustar varillas de acero, alambres de acero, tubos delgados, etc., durante la fabricación del núcleo. Esto se conoce como refuerzo del núcleo.
Coronillas de núcleo:
Si la longitud del núcleo es larga y los soportes finales están a distancias mayores entre sí, el núcleo se hundirá durante el vertido de metal fundido caliente.
En tales casos, las cornisas se utilizan para superar estos defectos. Las coronas están diseñadas para proporcionar soporte al núcleo y evitar que se hundan.
Las coronas están hechas del mismo material que el metal de fundición para convertirse en una parte integral de la fundición. En la Fig. 3.14 se muestran algunas guirnaldas de uso común.
Escalofríos:
Los escalofríos son las piezas metálicas, ya sea insertadas o colocadas para tocar la superficie de la pieza fundida para acelerar el proceso de solidificación en esa parte particular donde es lento. El área más delgada se solidifica más rápido, creando tensiones y distorsiones de la fundición.
Por lo tanto, es necesario proporcionar un medio que uniforme la tasa de solidificación (enfriamiento) en todas las secciones de la fundición.
Los escalofríos son de los siguientes dos tipos:
(i) Chill interno:
Un enfriamiento interno se coloca en un molde en el lugar donde el área es comparativamente grande para ayudar a la solidificación uniforme en toda la fundición.
Esto se muestra en la figura 3.15:
(ii) Enfriamiento externo:
Se coloca un escalofrío externo alrededor del molde solo tocando la superficie del mismo.
Esto se muestra en la figura 3.16:
