UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DEL PERUEAP Ingeniería Industrial

Cálculos de FundiciónDocente: Ing. Fernando Chambilla

1. Va a fundirse un disco de aluminio puro de 40 cm de diámetro y 5 cm de espesor, en una operación de fundición con molde abierto. La temperatura de fundición del aluminio es de 660 ºC, y durante el vertido es de 800 ºC. Suponga que la cantidad de aluminio por calentar será 5% más que lo que se necesita para llenar la cavidad del molde. Calcule la cantidad de calor que debe agregarse al metal para calentarlo a la temperatura de vertido, si se inicia a la temperatura ambiente de 25 ºC. El calor de fusión del aluminio es de 389.3 J/g. Otras propiedades se pueden obtener de las tablas 4.1 y 4.2. Suponga que el calor específico tiene el mismo valor para el aluminio sólido y fundido.

2. Va a calentarse una cantidad suficiente de cobre puro para fundir una placa grande en un molde abierto. La placa tiene estas dimensiones: largo = 20 in, ancho = 10 in y espesor = 3 in. Calcule la cantidad de calor que debe agregarse al metal para calentarlo a la temperatura de 2 150 °F para verterlo. Suponga que la cantidad de metal que se va a calentar es 10% más que lo necesario para llenar la cavidad del molde. Las propiedades del metal son: densidad = 0.324 lbm/in 3, punto de fusión = 1 981 ºF, calor específico del metal = 0.093 Btu/lbm-F en estado sólido y 0.090 Btu/lbm-F en estado líquido y calor de fusión = 80 Btu/lbm.

3. El bebedero que conduce al vaciadero de cierto molde tiene una longitud de 175 mm. El área de la sección transversal en la base del bebedero es de 400 mm2. La cavidad del molde tiene un volumen de 0.001 m3. Determine a) la velocidad del metal fundido que fluye a través de la base del bebedero, b) el gasto volumétrico y c) el tiempo que se requiere para llenar la cavidad del molde.

4. La cavidad de un molde tiene la forma de un cubo de 100 mm por lado. Determine las dimensiones y volumen del cubo final después de que se enfría a temperatura ambiente, si el metal que se funde es cobre. Suponga que el molde está lleno al principio de la solidificación, y que ocurre una contracción uniforme en todas direcciones. Use los valores de la contracción que se dan en la tabla 10.1.

5. La cavidad de un molde para fundición tiene las dimensiones siguientes: L = 250 mm, W = 125 mm, y H = 20 mm. Determine las dimensiones del fundido final después de que se enfría a temperatura ambiente, si el metal que se funde es aluminio. Suponga que al principio de la solidificación el molde se encuentra lleno y que la contracción ocurre de manera uniforme en todas direcciones. Utilice los valores de contracción que se dan en la tabla 10.1.

6. Las dimensiones finales de un fundido en forma de disco de acero al bajo carbono son: diámetro = 12.0 in, y espesor = 0.75 in. Determine las dimensiones de la cavidad del molde de modo que se tome en cuenta la contracción. Suponga que la contracción ocurre de manera uniforme en todas direcciones. Use los valores de contracción que aparecen en la tabla 10.1.

7. En el fundido de acero en ciertas condiciones de molde, por experiencias anteriores se sabe que la constante de éste para la regla de Chvorinov es de 4.0 min/cm2. El fundido es una placa plana que mide 30 cm de longitud, 10 cm de ancho y 20 mm de espesor. Determine cuánto tiempo tomará para que el molde se solidifique.

8. Una parte con forma de disco va a fundirse con aluminio. El diámetro del disco es de 500 mm y su espesor de 20 mm. Si la constante del molde es de 2.0 s/mm2 en la regla de Chvorinov, ¿cuánto tiempo tomará que el fundido se solidifique?

9. En experimentos de fundición llevados a cabo con cierta aleación y tipo de molde de arena, tomó 155 s para que se solidificara un fundido en forma de cubo. El cubo medía 50 mm de lado. a) Determine el valor de la constante del molde en la regla de Chvorinov. b) Si se utiliza la misma

aleación y tipo de molde, encuentre el tiempo total de solidificación para un fundido cilíndrico con diámetro de 30 mm y longitud de 50 mm.

10. Va a diseñarse una mazarota de forma esférica para un molde de fundición con arena. El fundido es una placa rectangular con longitud de 200 mm, ancho de 100 mm y espesor de 18 mm. Si se sabe que el tiempo total de solidificación del fundido en sí es de 3.5 min, determine el diámetro de la mazarota de modo que a éste le tome 25% más tiempo para solidificarse.

11. Se va a diseñar una mazarota cilíndrica para un molde de fundición con arena. La longitud del cilindro va a ser 1.25 veces su diámetro. El fundido es una placa cuadrada con lado de 10 in y espesor de 0.75 in. Si el metal es hierro colado y la constante del molde es de 16.0 min/in 2 en la regla de Chvorinov, determine las dimensiones de la mazarota de modo que le tome 30% más tiempo solidificarse.

12. Se diseñará una mazarota cilíndrica con razón diámetro a longitud de 1.0 para un molde de fundición con arena. La forma del fundido se ilustra en la figura P10.25, en la que las unidades son pulgadas. Si la constante del molde es de 19.5 min/in2 en la regla de Chvorinov, determine las dimensiones de la mazarota de modo que solidificarse le tome 0.5 min más que al fundido en sí.