Universidad Nacional de Guinea Ecuatorial

Universidad Politcnica Territorial de Paria

Departamento de NavalProcesos Especiales de ManufacturaTema: Fundamentos de la fabricacin de piezas metlicas por fundicin.ConferenciasClase PrcticaSeminariosTallerTotal

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Actividad docente: 1 Tiempo: 90 minutosConferencia 1: Introduccin a la fundicin. Objetivos:

Al concluir la clase los estudiantes sern capaces de:

1. Caracterizar el tema desde el punto de vista de su contenido, importancia, sistema de evaluacin y bibliografa disponible.

2. Caracterizar el proceso de fundicin como mtodo de manufactura de piezas, as como sus cualidades y limitaciones con respecto a otros mtodos de manufactura.

Contenidos:

1.1 Introduccin al tema.1.2 Introduccin: Resea histrica de la fabricacin de piezas fundidas.1.3 Comparacin con otros mtodos de manufactura. Cualidades y limitaciones. Medios de enseanza:

Pizarra

Retroproyector

Elaborado por: Profesor Ing. Frank Gamero.

1.1 Introduccin al tema.En esta primera actividad, el profesor har una introduccin general, de forma tal, que los estudiantes puedan conocer su duracin en horas, objetivos generales, temas que sern abordados y sus contenidos generales, nmero de actividades tericas y prcticas, sistema de evaluacin, articulacin del tema con el resto del rea de conocimientos y carrera, importancia y aplicabilidad de estos conocimientos en la futura actividad como profesionales, bibliografa que se utilizar, etc.

La asignatura Procesos Especiales de Manufactura constituye la fusin varios procesos de manufactura, donde se destacan la Soldadura y la Fundicin. La asignatura pertenece al ciclo de ejercicio de la profesin, tiene un carcter terico prctico. En la misma se integran los conocimientos adquiridos en las asignaturas de Fsica, Qumica, Ciencia de los Materiales, Termodinmica y Electricidad. Los conocimientos que se adquieren con el estudio de la misma posibilitan al futuro profesional enfrentar con ms preparacin las tareas que desempea en la actividad ingenieril en el campo de la fabricacin y recuperacin de piezas.

La asignatura Procesos Especiales de Manufactura consta de un fondo de tiempo de X horas presnciales, divididas en: X horas tericas, X horas de laboratorios, X horas de clases prcticas, X horas de seminarios y X horas de taller.

En la asignatura se pretende alcanzar los siguientes objetivos:

1. Caracterizar el proceso de fundicin como tecnologa para la fabricacin de piezas brutas y semiproductos.

2. Establecer la secuencia tecnolgica para la obtencin de piezas fundidas a partir del anlisis de las caractersticas geomtricas de las piezas, equipos y medios de la fundicin.

3. Seleccionar el proceso de soldadura ms adecuado para una situacin dada a partir del conocimiento de su principio de funcionamiento, cualidades y limitaciones, campo de aplicacin y equipamiento.

4. Establecer la secuencia tecnolgica para la soldadura de piezas de aleaciones ferrosas y no ferrosas a partir del anlisis de soldabilidad, la seleccin de los materiales de aporte, los regmenes tecnolgicos y el equipamiento.

5. Identificar los defectos ms frecuentes en las piezas soldadas y fundidas as como las causas que los producen.

6. Identificar los medios y medidas de proteccin e higiene del trabajo vinculado a los procesos de soldadura y fundicin, as como los elementos de estos procesos que pueden ser agresivos al medio ambiente.

Los contenidos estn estructurados en cinco temas en los cuales se abordan los siguientes aspectos:

En el tema uno titulado Fundamentos de fundicin se realiza un breve anlisis de la historia de la fundicin, sus principales cualidades y limitaciones, los materiales empleados en la fabricacin de los modelos (plantillas), moldes y machos. Adems, se describe el proceso de la colada, los hornos y aleaciones empleados en la fundicin, as como la secuencia tecnolgica para la obtencin de una pieza por fundicin. Tambin se presenta la asignatura como parte importante del proceso de enseanza. El tema dos titulado Generalidades de la soldadura caracteriza la soldadura a partir del anlisis de los trminos y definiciones, cualidades y limitaciones, tipos de procesos, zonas estructurales de la unin soldada, as como las transformaciones fsico-qumicas y estructurales que ocurren en las mismas. El tema tres titulado Procesos de Soldadura caracteriza los procesos de soldadura SMAW, GTAW, GMAW y OAW a partir de su principio de funcionamiento, equipamiento y campo de aplicacin, as como las fuentes de energa y sus criterios de seleccin.

En el tema cuatro titulado Soldadura de las aleaciones metlicas se analizan las principales aleaciones empleadas en ingeniera (aceros al carbono y aleados, hierros fundidos y aleaciones no ferrosas base cobre y aluminio) desde la soldabilidad. Adems, se presenta y ejercita la metodologa para establecer la tecnologa de soldadura para la fabricacin y/o recuperacin de piezas.

El tema cinco titulado Calidad en las soldaduras caracteriza los defectos ms frecuentes de las soldaduras y las causas que los originan, as como los mtodos de control ms adecuados para su prevencin o deteccin.El sistema de evaluacin de la asignatura esta estructurado en evaluaciones frecuentes, parciales y una evaluacin final en forma de proyecto.

Se realizarn dos evaluaciones parciales, consistentes en tareas extraclase; la primera evaluar los contenidos del tema uno relacionado con los fundamentos de fundicin, mientras la segunda abordar los temas tres y cuatro donde se estudian los procesos de soldadura y la soldadura de los diferentes tipos de aleaciones empleadas en ingeniera. En ambas tareas los estudiantes ejercitan el trabajo con la bibliografa en idioma ingls y aplican la computacin.

Se desarrollarn tres seminarios en los cuales se evaluar la capacidad de los estudiantes para consultar informacin cientfico tcnica, la forma de expresarse oralmente en su lengua materna, utilizando la terminologa propia de la asignatura y de la ingeniera.

Constituyen evaluaciones frecuentes las clases prcticas, las prcticas de laboratorio y las evaluaciones en conferencias.

La evaluacin final consiste en un proyecto de asignatura que se desarrollar durante el semestre en el cual los estudiantes elaboran la tecnologa de soldadura para la fabricacin o la recuperacin de una pieza o equipo. Las variantes de proyecto son individuales y el seguimiento y orientacin se realizar en horario de consulta..La calificacin final se asignar tomando en consideracin el recorrido del estudiante en las evaluaciones parciales y frecuentes, esto da como resultado una nota, la cual se suma a la del proyecto y se promedia.

En el desarrollo de los contenidos se aplicarn las estrategias curriculares de idioma ingls, computacin, medio ambiente, formacin econmica y la historia de la profesin. Al mismo tiempo se formarn o reforzarn valores propios del ingeniero mecnico. La bibliografa que se utilizar esta compuesta de libros, manuales, revistas, monografas y un sitio web que permitir mantener una actualizacin de la asignatura.

Textos bsicos.

Situar los que se usan para la asignatura.

Textos complementarios.

Materiales de consulta. Pgina WEB de Soldadura.

Las soldaduras. D. Seferian. . Tecnologa de la soldadura por arco elctrico. R. Zuiga.

Revista de Soldadura Svetsarien de la firma ESAB.

Revista Soldadura e Inspeccin (Brasil, en portugus)

1.4 Introduccin a la fundicin.Fundicin,procesodeproduccin de piezas metlicas a travs del vertido de un metal o una aleacin fundida en un molde hueco, por lo general hecho de arena.

En el proceso de fundicin el metal fundido fluye por gravedad u otra fuerza dentro de un molde donde se solidifica y toma la forma de la cavidad del molde.

Lafundicinimplicatres procesos diferentes: en primer lugar se construye un modelo de madera, plstico o metal con la forma del objeto terminado; ms tarde se realiza un molde hueco rodeando el modelo con arena y retirndolo despus, y a continuacin se vierte metal fundido en el molde.

La fundicin como proceso de produccin, se lleva a cabo generalmente en una fundidora (taller de fundicin). Un taller de fundicin es una fbrica equipada para hacer moldes, fundir y manejar metal en estado lquido, desempear los procesos de fundicin y limpieza de las piezas terminadas.

Los trabajadores que realizan las operaciones de fundicin en estas fbricas se llaman fundidores.

1.4.1 Resea histrica de la fabricacin de piezas fundidasOrgenes de la fundicin

La fundicin de metales se puede remontar cerca de 4000 aos antes de Cristo. El oro fue el primer metal que descubrieron las civilizaciones antiguas; era maleable y poda martillarse para darle forma fcilmente a temperatura ambiente. El descubrimiento del cobre dio pie a la necesidad de la fundicin. Aunque el cobre poda forjarse para darle forma, el proceso era ms difcil (debido al endurecimiento por la deformacin) y se limitaba a formas relativamente simples. Los historiadores creen que pasaron cientos de aos antes que el proceso de fundicin del cobre se realizara por primera vez, probablemente por accidente durante la reduccin del mineral de cobre antes de prepararlo para fabricar utensilios por martillado. Entonces, naci el arte de la fundicin gracias a la inventiva del hombre. Es probable que el descubrimiento ocurriera en Mesopotmica y la tecnologa se haya extendido rpidamente por todo el mundo antiguo.Fue sin dudas una innovacin de significativa importancia en la historia de la humanidad. Con la fundicin se pudieron hacer formas (piezas) mucho ms complejas que por simple martilleo. Se fabricaron armas y herramientas ms sofisticadas. Se moldearon implementos y ornamentos ms detallados, la joyera de oro se hizo ms refinada y valiosa. Cuando se descubri que la mezcla de cobre y estao (bronce) produca fundiciones mejores que el cobre solo, se usaron aleaciones por primera vez. La fundicin permiti crear riquezas a aquellas naciones que la supieron desarrollar mejor. Egipto domin la civilizacin del mundo occidental durante la edad del bronce (cerca de 2000 aos) debido en gran parte a la habilidad de realizar los procesos de fundicin. La religin proporcion una influencia importante durante la Edad Media (ao 400 a 1400 despus de Cristo) perpetuando las habilidades de los fundidores. La construccin de catedrales e iglesias requera la fundicin de campanas. El tiempo y el esfuerzo que se requirieron para fundir las grandes campanas de ese periodo ayudo a trasladar los procesos de fundicin desde los terrenos del arte haca el campo de la tecnologa. Se hicieron avances en la fundicin y las tcnicas de fabricacin de moldes. El moldeo en fosos de colada que consista en formar los moldes en los fosos profundos localizados frente al horno para simplificar los procesos de vaciado, fue otro avance en los procesos de fundicin.

Otro producto importante asociado al desarrollo de la fundicin fue el can. Cronolgicamente este sigui a la campana, y por tanto muchas tcnicas de fundicin desarrolladas para fundir campanas se aplicaron para hacer caones. El primer can fundido fue hecho en Gante, Blgica, en el ao 1313, tambin por un monje. Fue hecho de bronce y el alma del can se formo utilizando un corazn (macho) durante la fundicin. Debido a lo rugoso de la superficie del alma as fabricada, este can no era muy preciso. Pronto se comprendi que la precisin y el alcance podan mejorarse alisando el alma con procedimientos de maquinado de la superficie. 1.5 Comparacin con otros mtodos de manufactura. Cualidades y limitaciones. Existen diversos mtodos para la fundicin de piezas, lo cual hace este proceso uno de los ms verstiles en manufactura. Sus posibilidades y ventajas son las siguientes:

La fundicin se puede usar para crear partes de compleja geometra, incluyendo formas externas e internas.

Algunos procesos de fundicin pueden producir partes de forma neta que no requieren operaciones subsecuentes para llenar los requisitos de la geometra y dimensiones de la parte.

Se puede usar la fundicin para producir partes muy grandes (piezas de hasta 100 toneladas y ms)

El proceso de fundicin puede realizarse en cualquier metal que pueda calentarse y pasar al estado lquido. Algunos mtodos de fundicin son altamente adaptables a la produccin en masa.

No obstante, tambin hay desventajas asociadas con la fundicin y sus diferentes mtodos, estas incluyen:

Limitaciones de algunos procesos en las propiedades mecnicas asociado a la porosidad.

Baja precisin dimensional y acabado deficiente de la superficie.

Riesgos en la seguridad de los trabajadores durante el procesamiento

Problemas ambientales por la contaminacin que generan.

Las piezas (partes) de fundicin fluctan en tamao, desde pequeos componentes que pesan unos pocos gramos hasta grandes productos de ms de cien toneladas. La lista incluye coronas dentales, joyera, estatuas, estufas de hierro fundido, bloques y cabezas para motores automotrices, bases para mquinas, ruedas para ferrocarril, sartenes para frer, tubos y carcasas para bombas.La fundicin incluye la obtencin de:

Lingotes Formas. El termino lingote se asocia usualmente con las industrias de metales primarios; describe una fundicin grande de forma simple, diseada para volver a formarse en procesos subsiguientes como laminado o forja. La fundicin de formas involucra la produccin de piezas complejas que se aproximan ms a la forma final deseada del producto.

Conclusiones

Hacer un resumen de los principales contenidos de la clase puntualizando aquellos que resultan definitorios en correspondencia con los objetivos, se debe destacar la importancia de la asignatura para el desempeo profesional del ingeniero mecnico. Al mismo tiempo el profesor debe puntualizar las cualidades y limitaciones de la fundicin comparndola con otros procesos de obtencin de piezas ya estudiados por los estudiantes. Preguntas de comprobacin

Las preguntas deben estar en funcin de los objetivos previstos.

1. Describa con sus palabras, qu significa el trmino fundicin.

2. Mencione los pasos tecnolgicos que implica la fundicin.

3. Mencione algunas cualidades que caracterizan a la fundicin como proceso tecnolgico. Estudio independiente 1. Investigue sobre la aplicacin de la fundicin en Venezuela los siguientes aspectos:

Qu factores propiciaron el inicio de la fundicin de hierro en Venezuela a mediados del siglo XIX? Dnde se encontraban las primeras fundiciones construidas en Venezuela? Qu tipo de piezas se producan? Dnde existen talleres de fundicin en su estado? Cules son los principales tipos de piezas que se fabrican en estos talleres? Qu estado, desde el punto de vista tecnolgico, presentan estos talleres? Orientar la tarea extraclase uno sobre el tema fundamentos de la fundicin.

Bibliografa:

1. Fundamentos de manufactura moderna. Materiales, procesos y sistemas. Mikell P. Groover. (pdf)2. Microsoft Encarta 2009. 1993-2008 Microsoft Corporacin.

Incorporar otros tanto impresos como digitales.Motivacin de la prxima actividad.

En la prxima clase se continuar estudiando aspectos que son fundamentales para el conocimiento e interpretacin de los contenidos del tema de fundamentos de la fundicin. Cmo debe proceder el ingeniero mecnico si quiere obtener una pieza o semiproducto mediante fundicin? Ejemplo: Resumen del libro Produccin de maquinarias y equipos en CubaEl complejo fbrica-ferrocarril cre la demanda y tras de ella nacieron las verdaderas primeras producciones de construccin de maquinaria azucarera. El corazn de las mismas seria la fundicin de hierro y a su alrededor, el maquinado, forja y pailera. Hacia mediados del siglo XIX se estima que funcionaban entre 12 y 16 fundiciones de hierro en el pas. La mayor parte en las provincias de La Habana y Matanzas, aunque existan algunas en Sagua la Grande, Sancti Spritus y Puerto Prncipe. Casi todas realizaban tambin fundiciones de cobre, bronce y otros metales.

Su produccin principal consista en las pesadas piezas de los molinos de caa, repuestos de mquinas de vapor, equipos de coccin, ruedas y carros de ferrocarril.

Con la expansin azucarera hacia el este del pas, entre 1902 y 1925, se desplaz la demanda de piezas fundidas en esa direccin y se crearon nuevas fbricas. En el ao 1920 las principales capacidades de maquinara para la industria azucarera se encontraban en La Habana, Unin de Reyes, Crdenas, Jovellanos, Sagua la Grande, Cruces, Ciego de vila y Manzanillo. Las principales producciones de las fbricas y fundiciones de piezas y equipos en Cuba durante ese primer cuarto de siglo consistan en: piezas pesadas de molinos, tachos de hierro fundido, cristalizadores, calentadores, vlvulas de bronce, bombas, filtros, etc.

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