ESCUELA POLITCNICA NACIONAL

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  • ESCUELA POLITCNICA NACIONAL

    FACULTAD DE INGENIERA MECNICA

    DISEO Y CONTRUCCIN DE UN EQUIPO PARA COLADO EN

    MOLDE PERMANENTE

    PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIN DEL TTULO DE INGENIERO MECNICO

    WILLIAN DANILO ARIAS ESPIN

    DIRECTOR: DR. VCTOR CRDENAS

    Quito, Octubre 2007

  • II

    DECLARACIN Yo, Willian Danilo Arias Espin declaro bajo juramento que el trabajo aqu descrito

    es de mi autora; que no ha sido previamente presentada para ningn grado o

    calificacin profesional; y, que he consultado las referencias bibliogrficas que se

    incluyen en este documento.

    A travs de la presente declaracin cedo los derechos de propiedad intelectual

    correspondientes a este trabajo, a la Escuela Politcnica Nacional, segn lo

    establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la

    normatividad institucional vigente.

    Willian Danilo Arias Espin

  • III

    CERTIFICACIN Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Willian Danilo Arias Espin,

    bajo mi supervisin.

    Dr. Vctor Crdenas DIRECTOR DE PROYECTO

  • IV

    AGRADECIMIENTO

    A la Virgen de Agua Santa, por brindarme la

    sabidura y fuerzas para cumplir todas mis

    aspiraciones.

    Al Dr. Vctor Crdenas, por su buena

    direccin en el proyecto.

    WILLIAN

  • V

    DEDICATORIA

    El presente proyecto va dedicado en especial

    a mi madre que en paz descanse por su

    arduo trabajo de brindarme en su vida todo

    su apoyo en mi formacin profesional, por ser

    el pilar primordial a lo largo de toda mi vida.

    A mi padre y a mis hermanos por darme su

    apoyo en la elaboracin de este tema

    WILLIAN

  • VI

    NDICE GENERAL CAPTULO I ........................................................................................................... 1 PROCESOS DE COLADO QUE UTILIZAN MOLDE PERMANENTE................... 1 INTRODUCCIN ................................................................................................... 1

    1.1 FUNDICIN EN MOLDE PERMANENTE................................................ 1

    1.1.1 FUNDICIN EN COQUILLA............................................................. 2

    1.1.1.1 Moldeo por inversin ..................................................................... 2

    1.1.1.2 Moldeo Cothias............................................................................. 2

    1.1.1.3 Fundicin en coquilla por gravedad............................................... 3

    1.1.2 FUNDICIN EN MATRICES............................................................. 3

    1.1.2.1 Cmara caliente ............................................................................ 4

    1.1.2.2 Cmara fra ................................................................................... 4

    1.1.3 FUNDICIN HUECA ........................................................................ 5

    1.1.4 FUNDICIN DE BAJA PRESIN..................................................... 6

    1.1.5 FUNDICIN CON MOLDE PERMANENTE AL VACO .................... 6

    1.1.6 FUNDICIN CENTRIFUGA.............................................................. 7

    1.1.6.1 Fundicin centrifugada pura.......................................................... 8

    1.1.6.2 Fundicin semicentrfuga .............................................................. 9

    1.1.6.3 Centrifugado................................................................................ 10

    CAPTULO II ........................................................................................................ 11 GENERALIDADES DEL MOLDE PERMANENTE .............................................. 11 INTRODUCCIN ................................................................................................. 11

    2.1 COQUILLA............................................................................................. 11

    2.2 FUNDICIN EN COQUILLA POR GRAVEDAD .................................... 12

    2.2.1 FASES DE LA FUNDICIN EN COQUILLA POR GRAVEDAD ..... 12

    2.2.1.1 Pasos para la fundicin en coquilla por gravedad ...................... 13

    2.2.1.2 Caractersticas de la fundicin en coquilla por gravedad ............ 14

  • VII

    2.2.2 ELABORACIN DE LAS COQUILLAS........................................... 14

    2.2.2.1 Cavidad de la Coquilla o molde.................................................. 15

    2.2.2.2 Evacuacin de aire...................................................................... 15

    2.2.2.3 Mecanismos de cierre ................................................................. 16

    2.2.2.4 Expulsores................................................................................... 16

    2.2.2.5 Guas........................................................................................... 16

    2.2.2.6 Respiraderos y mazarotas........................................................... 16

    2.2.3 USOS DE LAS COQUILLAS........................................................... 17

    2.2.3.1 Ventajas del proceso de fundicin en coquilla............................. 18

    2.2.3.2 Desventajas del proceso de fundicin en coquilla....................... 18

    2.3 PREFACTIBILIDAD ............................................................................... 19

    2.3.1 DEFINICIN DEL PROBLEMA ...................................................... 19

    2.3.2 SITUACIN INICIAL....................................................................... 19

    2.3.3 SITUACIN FINAL ......................................................................... 19

    2.4 ESTUDIO DE MERCADO...................................................................... 19

    2.5 RESTRICCIONES Y LIMITACIONES.................................................... 20

    2.5.1 MATERIALES A UTILIZAR............................................................. 20

    2.5.2 ACCIONAMIENTO DEL EQUIPO................................................... 20

    2.5.3 PESO DEL EQUIPO ....................................................................... 20

    2.5.4 FACILIDAD DE OPERACIN Y MANTENIMIENTO ...................... 20

    2.6 ESPECIFICACIONES............................................................................ 21

    2.6.1 PARMETROS FUNCIONALES .................................................... 21

    2.6.2 AMBIENTE DE TRABAJO .............................................................. 21

    2.6.2.1 Caractersticas medio ambientales ............................................. 21

    2.6.2.2 Caractersticas del equipo........................................................... 21

    2.6.3 VIDA TIL DEL EQUIPO................................................................ 21

    2.6.4 COSTOS DEL EQUIPO.................................................................. 22

    2.6.5 APARIENCIA .................................................................................. 22

    2.6.6 MATERIALES ................................................................................. 23

    2.6.7 PROTOCOLO DE PRUEBAS......................................................... 23

  • VIII

    CAPTULO III ....................................................................................................... 24 ESTUDIO DE ALTERNATIVAS Y SELECCIN DEL MECANISMO PARA ABRIR Y CERRAR LAS DOS MITADES DE LA COQUILLA ............................. 24

    3.1 REQUERIMIENTOS FUNCIONALES.................................................... 24

    3.1.1 CARACTERSTICAS DE LAS MITADES DE LA COQUILLA ......... 24

    3.1.2 CONDICIONES DE TRABAJO DEL EQUIPO ................................ 25

    3.1.2.1 Piezas fundidas con las que va a trabajar................................... 25

    3.1.2.2 Ambiente de trabajo .................................................................... 25

    3.1.2.3 Tipo de trayectoria y longitud para el cierre de las mitades

    de la coquilla............................................................................... 25

    3.1.2.4 Cantidad de piezas fundidas ....................................................... 25

    3.2 ESTUDIO DE ALTERNATIVAS DE DISEO......................................... 25

    3.2.1 ESTUDIO DE ALTERNATIVAS PARA EL ABRIR Y

    CERRAR LAS MITADES DE LA COQUILLA. ................................. 26

    3.2.1.1 Mecanismo biela-manivela .......................................................... 26

    3.2.1.2 Mecanismo pin- cremallera ..................................................... 27

    3.2.1.3 Mecanismo cilindro-pistn........................................................... 28

    3.2.2 SELECCIN DE LA ALTERNATIVA .............................................. 29

    3.2.2.1 Costo........................................................................................... 30

    3.2.2.2 Operabilidad................................................................................ 30

    3.2.2.3 Capacidad de Produccin ........................................................... 31

    3.2.2.4 Facilidad de construccin............................................................ 31

    3.2.2.5 Disponibilidad de materia prima para la construccin ................. 31

    3.2.2.6 Vida til del equipo ...................................................................... 32

    CAPTULO IV....................................................................................................... 33 DISEO Y CONSTRUCCIN DE LA COQUILLA Y EQUIPO PARA COLADO EN MOLDE PERMANENTE .................................