FUNDICION practica

MANUFACTURA 6 de septiembre de 2011

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA

UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO

MANUFACTURA

FUNDICION

Nombre.

Numero de boleta.

Grupo. 6MM2

INTRODUCCIÓN


En la industria la fundición es muy importante para construir máquinas e infinidad de piezas en distintos tamaños y formas, para ello se desarrollan conocimientos técnicos tan diversos como son el dibujo industrial, la mecánica de los cuerpos sólidos y fluidos. En este proyecto buscamos encontrar nuevos criterios para diseñar modelos, incluyendo software y programas para este, conocer algunos procesos de fundición utilizando moldes permanentes y moldes desechables, logrando con ello rapidez, eficiencia, calidad y economía en los modelos para fundición.

Un modelo para fundición es el elemento que sirve para la obtención de los moldes de arena. Estos se logran cuando la arena se comprime alrededor del modelo y ambos están dentro de una caja de moldeo. Cuando se termina de compactar la arena se extrae el modelo y después de cerrar el molde, se vacía el metal líquido para que llene las cavidades del mismo. Los modelos deben estar bien diseñados a fin de evitar dificultades de moldeo, o bien desecho por excentricidades, formación de grietas y otros defectos más. Los defectos anteriores pueden evitarse si se prevén las formas adecuadas de los modelos para facilitar el moldeo.

Este proyecto consiste en obtener una pieza metálica a través del vaciado de metal en un molde, el proyecto abarcará todos los aspectos fundamentales para la fundición en arena, desde la selección de la pieza hasta la fundición y desmolde de la misma. Desarrollaremos métodos de prueba, enfocándonos a la fundición en arena, y realizando un modelo de una pieza específica.

FUNDAMENTOSDE FUNDICIÓN


EN ARENA

Fundición A La Arena. Arena, Moldes, Modelos, Corazones Y Terminado

El proceso para producir piezas u objetos útiles con metal fundido se le conoce como proceso de fundición. Este proceso se ha practicado desde el año 2000 ac. Consiste en vaciar metal fundido en un recipiente con la forma de la pieza u objeto que se desea fabricar y esperar a que se edurezca al enfriarse.

Para lograr la producción de una pieza fundida es necesario hacer las siguientes actividades:

1. Diseño de los modelos de la pieza y sus partes internas2. Diseño del molde3. Preparación de los materiales para los modelos y los moldes4. Fabricación de los modelos y los moldes5. Colado de metal fundido6. Enfriamiento de los moldes7. Extracción de las piezas fundidas8. Limpieza de las piezas fundidas9. Terminado de las piezas fundidas10.Recuperación de los materiales de los moldes

Moldes temporales

Los recipientes con la forma deseada se conocen como moldes, éstos se fabrican de diferentes materiales como: arena, yeso, barro, metal, etc. Los moldes pueden servir una vez o varias. En el primer caso se les conoce como moldes temporales y los que se pueden utilizan varias veces, se les conoce como moldes permanentes.

Modelos desechables y removibles

Los moldes se fabrican por medio de modelos los que pueden ser de madera, plástico, cera, yeso, arena, poliuretano, metal, etc. Si los modelos se destruyen al elaborar la pieza, se dice que éstos son disponibles o desechables y si los modelos sirven para varias fundiciones se les llama removibles.

Fundición en moldes de arena


Uno de los materiales más utilizados para la fabricación de moldes temporales es la arena sílica o arena verde (por el color cuando está húmeda). El procedimiento consiste en el recubrimiento de un modelo con arena húmeda y dejar que seque hasta que adquiera dureza.

Fundición en moldes de capa seca

Es un procedimiento muy parecido al de los moldes de arena verde, con excepción de que alrededor del modelo (aproximadamente 10 mm) se coloca arena con un compuesto que al secar hace más dura a la arena, este compuesto puede ser almidón, linaza, agua de melaza, etc. El material que sirve para endurecer puede ser aplicado por medio de un rociador y posteriormente secado con una antorcha.

Fundición en moldes con arena seca

Estos moldes son hechos en su totalidad con arena verde común, pero se mezcla un aditivo como el que se utiliza en el moldeo anterior, el que endurece a la arena cuando se seca. Los moldes deben ser cocidos en un horno para eliminar toda la humedad y por lo regular se utilizan cajas de fundición, como las que se muestran más adelante. Estos moldes tienen mayor resistencia a los golpes y soportan bien las turbulencias del metal al colarse en el molde.

Fundición en moldes de arcilla

Los moldes de arcilla se construyen al nivel de piso con ladrillos o con materiales cerámicos, son utilizados para la fundición de piezas grandes y algunas veces son reforzados con cajas de hierro. Estos moldes requieren mucho tiempo para su fabricación y no son muy utilizados.

Fundición en moldes furánicos

Este proceso es bueno para la fabricación de moldes o corazones de arena. Están fabricados con arena seca de grano agudo mezclado con ácido fosfórico, el cual actúa como acelerador en el endurecimiento, al agregarse a la mezcla una resina llamada furánica. Con esta mezcla de ácido, arcilla y resina en dos horas el molde se endurece lo suficiente para recibir el metal fundido.

Fundición con moldes de CO2

En este tipo de moldes la arena verde se mezcla con silicato de sodio para posteriormente ser apisonada alrededor del modelo. Una vez armado el molde se


inyecta bióxido de carbono a presión con lo que reacciona el silicato de sodio aumentando la dureza del molde. Con la dureza adecuada de la arena del molde se extrae el modelo, si este fuera removible, para posteriormente ser cerrado y utilizado.

También los procesos de moldeo pueden ser clasificados por el lugar en el que se fabrican.

1. Moldeo en banco. Este tipo de moldeo es para trabajos pequeños y se fabrican en un banco que se encuentre a la mano del trabajador.

2. Moldeo de piso. Para piezas grandes en las que su manejo es difícil y no pueden ser transportadas de un sitio a otro.

3. Moldeo en fosa. Cuando las piezas son extremadamente grandes y para su alimentación es necesario hacer una fosa bajo el nivel medio del piso.

Ventajas de los modelos desechables

1. Para la fabricación de moldes sin máquinas de moldeo se requiere menos tiempo.

2. No requieren de tolerancia especiales.3. El acabado es uniforme y liso.4. No requiere de piezas sueltas y complejas.5. No requiere de corazones6. El moldeo se simplifica notablemente.

Desventajas de los modelos desechables

1. El modelo es destruido en el proceso de fundición.2. Los modelos son más delicados en su manejo.3. No se puede utilizar equipo de moldeo mecánico.4. No se puede revisar el acabado del molde.


Partes de un molde

1. Vasija de vaciado. Entrada del metal fundido al molde.2. Bebedero. Conducto por el cual baja el metal fundido para la alimentación

del metal al molde.3. Corredor alimentador. Vasija inferior que permite la entrada del material a

la cavidad. En algunos caso se coloca un rebosadero antes del corredor alimentador para que se atrape la escoria o partículas extrañas del metal fundido.

4. Rebosaderos. Son espacios que pueden ser ciegos o abiertos y que sirven para permitir que la escoria del material fundido flote y sea atrapada. También sirven para conocer si el material llenó en su totalidad la cavidad del molde.

Tolerancias en los modelos

En el diseño de los modelos que se utilizan para construir un molde es necesario tener en consideración varias tolerancias.

1. Tolerancia para la contracción. Se debe tener en consideración que un material al enfriarse se contrae dependiendo del tipo de metal que se esté utilizando, por lo que los modelos deberán ser más grandes que las medidas finales que se esperan obtener.

2. Tolerancia para la extracción. Cuando se tiene un modelo que se va a remover es necesario agrandar las superficies por las que se deslizará, al fabricar estas superficies se deben considerar en sus dimensiones la holgura por extracción.

3. Tolerancia por acabado. Cuando una pieza es fabricada en necesario realizar algún trabajo de acabado o terminado de las superficies generadas, esto se logra puliendo o quitando algún material de las piezas producidas por lo que se debe considerar en el modelo esta rebaja de material.


4. Tolerancia de distorsión. Cuando una pieza es de superficie irregular su enfriamiento también es irregular y por ello su contracción es irregular generando la distorsión de la pieza, estos efectos deberán ser tomados en consideración en el diseño de los modelos.

5. Golpeteo. En algunas ocasiones se golpean los modelos para ser extraídos de los moldes, acción que genera la modificación de las dimensiones finales de las piezas obtenidas, estas pequeñas modificaciones deben ser tomadas en consideración en la fabricación de los modelos.

CAJAS DE CORAZONES

Aún cuando en ocasiones no se les clasifique como modelos, las cajas de corazón son una parte esencial del equipo de modelos para elaborar una pieza que requiera corazones. Las cajas de corazones se construyen de madera y de metal (hierro gris). El plástico no tiene mucha aplicación, la caja mas sencilla se muestra en la figura, hecha de una sola pieza y el corazón de elaboración sencilla.

Caja modelo sencillo de madera de dos piezas.

PRUEBAS DE LA ARENA.


Varias de las pruebas están diseñadas para determinar las siguientes propiedades de la arena de moldeo

1.- Permeabilidad: la porosidad de la arena permite el escape de los gases

2.- Resistencia;: la arena debe ser cohesiva hasta elo grado de q tenga suficiente ligazón tanto en agua como en arcilla

3.- Refractariedad: la arena debe resistir las altas temperaturas sin fundirse

4.- Tamaño y forma del grano: el tamaño del grano de la arena depende de la superficie que se desea obtener

TOLERANCIAS EN MODELOS

CONTRACCIÓN: cuando un metal o aleación se enfría se contraen y para compensar la contracción se emplea una regla en trazo de las dimensiones del modelo.

PROPIEDADES ( FÍSICAS, QUÍMICAS Y MECANICAS) DEL ALUMINIO

Propiedades físicas

El aluminio comercialmente puro (riqueza no inferior al 99%) posee las características siguientes:

Densidad;2.7

Coeficiente de dilatación lineal entre 20 y 100 °C:24 X100

Punto de fusión :658 °C

Punto de ebullición : 2.450 °C

Conductibilidad térmica cal.cm7cm2 8°C: .5

Resistencia térmica especifica cm]: 2.6

Propiedades mecánicas

Modulo de elasticidad: 6.700kg7mm2

Modulo de torsión: 2.700kg7mm2

Recocido: 8kg7mm2

Carga de rotura agrio: 18kg7mm2

Recocido 20 brinell duraza agrio 47 brinell recocido 35%


Objetivo de la Práctica

Consisten en hacer los moldes preparar y fundir el metal, vaciarlo en el molde, limpiar las piezas y recuperara la arena para volver a fundirla, el producto de la fundición es una pieza colada

PROCESO

PREPARACION DE LA ARENA

Se requiere de 40 botes de arena de 200 litros aproximadamente por cada cubeta, dando como resultado un total de 8 m3 de arena utilizada en todo el proceso para 14 piezas de fundición.

1. Se tomaron 10 botes de arena y se acomodan de manera extendida2. Se vierte aproximadamente ¾ de cubeta de agua en tiempos distribuidos3. Se repite el proceso hasta que la arena se observe mas obscura y comprimirla con la

mano conserve su forma si que se desmorone

TIPOS DE MOLDES

Tolerancias en los modelos: En el diseño de los modelos que se utilizan para construir un molde es necesario tener en consideración varias tolerancias.

1. Tolerancia para la contracción. Se debe tener en consideración que un material al enfriarse se contrae dependiendo del tipo de metal que se esté utilizando, por lo que los modelos deberán ser más grandes que las medidas finales que se esperan obtener.

2. Tolerancia para la extracción. Cuando se tiene un modelo que se va a remover es necesario agrandar las superficies por las que se deslizará, al fabricar estas superficies se deben considerar en sus dimensiones la holgura por extracción.

3. Tolerancia por acabado. Cuando una pieza es fabricada en necesario realizar algún trabajo de acabado o terminado de las superficies generadas, esto se logra puliendo o quitando algún material de las piezas producidas por lo que se debe considerar en el modelo esta rebaja de material.

4. Tolerancia de distorsión. Cuando una pieza es de superficie irregular su enfriamiento también es irregular y por ello su contracción es irregular generando la distorsión de la pieza, estos efectos deberán ser tomados en consideración en el diseño de los modelos.


5. Golpeteo. En algunas ocasiones se golpean los modelos para ser extraídos de los moldes, acción que genera la modificación de las dimensiones finales de las piezas obtenidas, estas pequeñas modificaciones deben ser tomadas en consideración en la fabricación de los modelos

PREPARACION DE LA MESA DE TRABAJO

1.- Las herramientas que se utilizan para hacer el molde son:

1 apisonador 3 tubos par colada Cuña de madera Una caja para moldeo 1 tamiz para arena fina 1 tamiz para arena gruesa 1 pala ELMOLDE

1er PARTE DEL MOLDE


Se coloca la caja de moldeo con los orificios de los pernos hacia abajo.

Colocamos la pieza 3 dedos de distancia de los bordes de la caja de moldeo ligeramente inclinada.

Se procede a llenar con arena fina la caja de moldeo, aproximadamente 1cmde tal manera que apenas tape el molde.

Se llena de arena “gruesa” aproximadamente 7 cm de la caja.

Con la cuña de madera se procede a eliminar los huecos, enterrándola en el molde y en los borde.

Con el apisonador se dan pequeños golpes para comprimir la arena subiendo la fuerza e intensidad de tal manera que la dureza y compresión de la arena valla subiendo gradualmente.

Para acabar de llenar el molde se llena con arena de la carretilla sin filtrar arriba del tope 5 cm y se repite el proceso de apisonamiento.

Con una regla para moldeo se procede a aplanar la superficie eliminando el material en exceso .


2da PARTE DEL MOLDE

Se ensambla el molde

Se colocan los tubos o respiraderos

Se repite el proceso de llenado de la primera parte del molde.


COLOCACION DEL CRISOL

El crisol se mete en un horno de piso junto con algunos lingotes de alumnio y se espera a que reduzca su volumen por medio de la fundición para agregar amas material y obtener el aluminio fundido necesario.

Extracción del crisol con el aluminio fundido

COLADA


Es necesario un traje de fundición especial para poder maniobrar las pinzas y el crisol, el cual consiste en pantalón chamarra y casco.

Mientras uno es el solo el soporte el, en el oro extremo tenemos el mando y realiza el vaciado .

Por ultimo se espera a que solidifique la pieza y se ponen los moldes en una maquina vibradora.


Las ventajas de este proceso son:

-para una pieza no moldeada en maquina requiere menos tiempo

-no requiere de que se hagan tolerancias especiales

--el acabado es uniforme y razonablemente liso

--no requiere de modelos complejos de madera con partes sueltas

--no se requieren cajas de corazones y corazones

--el modelo se simplifica grandemente

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