UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA- Facultad de Ingeniera Mecnica2010

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA- Facultad de Ingeniera Mecnica2014

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA

INFORME DE LABORATORION3Curso: Procesos de Manufactura

Cdigo del curso: MC 216.

Seccin: BProfesor: Salazar Bobadilla AlejandroINTEGRANTES:

Zorrilla Gomez Luis AngelCruz Saravia Jamez Juniors

2014 IILABORATORIO DE ANLISIS DE MOLDEO Y COLADAOBJETIVOSEl presente laboratorio tiene como objetivos: El presente laboratorio tiene como finalidad verificar el coeficiente de contraccin del aluminio (obtener el real), as como verificar los clculos relativos a la ubicacin del bebedero, mazarotas y empuje metalostatico para que no tenga defectos la fundicin. Mostrar el proceso de un proceso real de Moldeo y Colada Conocer y utilizar los equipos y procedimientos para realizar una pieza mediante el moldeo y colada, y adems identificar los defectos producidos en la pieza.

FUNDAMENTO TEORICOProductos carburados presentados o que se pueden presentar, despus de la solidificacin, eutctica (eutctica de cementita en las fundiciones blancas y eutctica con grafito laminar en los grises). En ausencia de otros elementos distintos del carbono, este corresponde a c(1,7%. Este contenido lmite vara con los dems elementos, pero puede ser definido en funcin del anlisis qumico como la red de eutctica de cementita (o las plaquitas de grafito) se oponen a las deformaciones plsticas, estos productos son pocos o nada maleables.

Es en esencia una aleacin hierro carbono que contiene eutctica.

En las etapas iniciales de la manufactura del hierro y del acero, la fusin del metal no constitua una parte integral de proceso. El mineral se reduca qumicamente empleando carbn vegetal y la masa esponjosa. Resultante se forjaba para darle una consistencia compacta. La tcnica de la produccin de las altas temperaturas no haba avanzado lo suficientemente en una poca para hacer posible la fusin del hierro en una escala industrial, aun hoy en da, algunos metales como por ejemplo: el tungsteno, que tienen punto de fusin muy elevados, se producen ms convenientemente por mtodos de metalrgica de polvo. Sin embargo, en el grueso de la produccin metalrgica, la fusin y vaciado constituyen los pasos primarios de los procesos de manufactura.

La introduccin de metales tales como el titanio en la esfera de las operaciones metalrgica, trajo consigo nuevas dificultades a resolver. El titanio fundido reacciona no solamente con la mayor parte de los gases, sino que tambin ataca a todos los refractarios ortodoxos empleados en los hornos. El mtodo un tanto nuevo de fundir el titanio, por medio de un arco elctrico en un crisol de cobre enfriado por agua, es el que se emplea actualmente.

Requisitos principales de un metal fundido antes del vaciado son:

Que su composicin qumica y pureza se haya mantenido durante la fusin.

Que se encuentre a la temperatura de vaciado correcta.

La obtencin de temperatura de vaciado correcta es sumamente importante si se vaca el metal o la aleacin a una temperatura demasiado baja puede no fluir adecuadamente y no llenar todas las regiones del molde y en el mejor de los casos se puede resultar un vaciado con numerosas rechupes. El uso de una temperatura de vaciado innecesariamente alta por otra parte puede conducir a una fusin gaseosa y la formacin de burbujas en el vaciado resultante.

Durante la fusin pueden ocurrir cambios en la composicin de la carga, es probable que esto suceda cuando uno de los ingredientes es voltil a la temperatura de vaciado de la aleacin. La fuente ms comn de impurezas durante un proceso de fusin es el combustible o los productos de la combustin.

Segn (Ballay) podemos clasificar en cuatro grupos una serie de fundiciones especiales que respondan a necesidades muy variadas:

Fundicin grises y metlicas

Fundicin blancas especiales

Fundiciones refractarias

Fundiciones resistentes a la corrosin.

Clasificacin de los hornos usado para la fusin:

Los hornos que se usan para fundir metales y sus aleaciones varan mucho en capacidad y diseo. Varan desde los pequeos hornos de crisol que contienen unos cuantos kilogramos de metal a hornos de hogar abierto hasta 200 toneladas de capacidad. El tipo de horno usado para un proceso de fundicin queda determinado por los siguientes factores:

Necesidades de fundir la aleacin tan rpidamente como sea posible y elevarla a la temperatura de vaciado requerida.

La necesidad de mantener tanto la pureza de la carga, como precisin de su composicin.

La produccin requerida del horno.

El costo de operacin del horno.

Tipos de hornos usados en fundicin:

El cubilote de fundicin.

Los hornos de reversos.

Hornos rotatorios.

Hornos de crisol.

Hornos de crisol de tipo sosa.

Hornos basculantes.

Hornos de aire.

Hornos elctricos. Pueden ser de acero o de induccin.

Convertidores: no es fundamentalmente un horno de fusin, aun cuando se use en la produccin de acero para manufactura de vaciado.

Punto de fusin aprox. De los metales:

Los metales se funden a diferentes temperaturas.

La tabla siguiente muestra los puntos de fusin de los metales ms comunes.

METALESPUNTO DE FUSION

Estao240C (450F)

Plomo 340C (650F)

Cinc420C (787F)

Aluminio620-650C (1150-1200F)

Bronce880-920C (1620-1680F)

Latn930-980C (1700-1800F)

Plata960C (1760F)

Cobre1050C (1980F)

Hierro fundido1220C (2250F)

Metal monel1340C (2450F)

Acero de alto carbono1370C (2500F)

Acero medio para carbono1430C (2600F)

Acero inoxidable1430C (2600F)

Nquel1450C (2640F)

Acero de bajo carbono1510C (2750F)

Hierro forjado1593C (2900F)

Tungsteno3396C (6170F)

Vaciados en arena

A parte de los metales metalrgicos formados por mtodos en que interviene la metalurgia de polvos, los metales y las aleaciones se funden primero y luego se vacan en un molde de forma predeterminada. En algunos casos, el molde puede ser de forma simple obtenindose lingote que subsecuentemente se forma plsticamente por forjado, laminado o extrusin.

Pasos bsicos en un proceso de vaciado de arena:

1. Requiere primero del moldeo en arena de fundicin, alrededor de un patrn adecuado de tal manera que este pueda retirarse, dejando un cavidad de la forma requerida en arena. Para facilitar este procedimiento, el molde de arena se divide en dos o ms partes.

2. En vaciados de formas simples, puede usarse un molde de dos partes, en el que cada mitad est contenida en un marco en forma de caja.

Defectos en los vaciados de arena:

Los defectos pueden presentarse por fallas tcnicas que se pueden clasificar bajo los siguientes encabezados:

Mala prctica en la fusin.

Mala prctica en el vertido.

Moldeo pobre.

Diseo incorrecto del moldeo, composicin incorrecta del metal.

Si un vaciado tiene cargadores inadecuados los efectos de rechupe se pueden manifestar como porosidad interna, cavidades, o bien, en la forma de depresiones en la superficie del vaciado, como se ha indicado antes.

Las burbujas.

Las inclusiones.

Los pliegues fros.

Roturas en calientes.

Arena y mezcla para moldeo

La arena es el material bsico que emplea el moldeador para confeccionar sus moldes, para los diversos tipos de metales y aleaciones que usualmente se producen en los talleres y fabricas de produccin.

La planta centralizadora de arena ubicada en un taller o fabrica suministra arenas ya preparadas mediante un sistema de cintas transportadoras a las distintas secciones del moldeo, a travs de los depsitos y tolvas de almacenaje, situados en mayor altura y que reciben continuamente la arena usada para acondicionarla nuevamente.

Distintos tipos de arenas para moldeo:

Arena Verde: es una arena hmeda, es decir, que se ha secado.

Arena seca: es aquella a la que se le ha eliminado toda la humedad antes de efectuar la colada, mediante el secado de enfurtas.

Arenas de revestimiento o de contacto: es la que se apisona contra la cara del moldeo y una vez extrado este, formar la capa interna del molde.

Arena de relleno: procede de los moldes ya colados y vuelve nuevamente a utilizarse despus de preparada para rellenar el molde durante el moldeado.EQUIPOS Y MATERIALES Modelo ( seleccionado la clase anterior)

Cajas de moldeo

Tabla de Moldeo

Herramientas de moldeo

Talco grafito

Ductos para bebederos Arena de Moldeo Arena para almas

CALCULOS

1) Tomar las medidas el modelo seleccionado

Para la Pieza

Hallando el volumen del modeloPiezaRadioLadoAlturaVolumen

12.875-4.59119.189570908cm3

24,675-2,94201,864724562cm3

33,825--

2,3351,87,18213,405336079cm3

41,73-4,3941,2768549464cm3

52,37-1,8833,1745021387cm3

61,30-3,6619,4320071995cm3

VOLUMEN TOTAL628,342995834cm3

Como necesitamos la masa de Aluminio, necesitamos conocer la densidad del aluminio que es 2,7 gr/ cm3 a temperatura ambiente, entonces tenemos:

Calculo de la masa:

rea de enfriamiento de la pieza:

Volumen de la mazarota:

Para el clculo de la mazarota tenemos la siguiente relacin que depende de la contraccin volumtrica del aluminio. (7% - solidificacin)

Vm = Volumen de la mazarotaVp = Volumen de la piezan = coeficiente de seguridad [1,5-3] c = coeficiente de contraccin

2) Determinar el empuje metalostatico

Para determinar el empuje metalostatico, tenemos que darnos cuenta que este es debido a el fluido ingresado en la fundicin.Del siguiente grafico obtenemos que el volumen especifico del Aluminio es 0,43 aprox. (Tomamos la densidad en modo lquido para el empuje) y calculamos la densidad:

Adems de la densidad necesitamos el volumen que recibe dicho empuje, en este caso es el volumen que se encuentra por encima del molde, tomamos como altura de la mitad de la caja como h=15 cm. Lo calculamos de la siguiente manera:

Para el modelo:

Ahora calculamos el empuje segn la frmula de fluidos:

Por lo tanto el empuje es Newton, con esto podemos darnos cuenta que esta pieza si necesitara contrapesar el empuje, ya que este empuje es mayor al anterior, para eso habra que hacer los clculos de peso de arena y peso de caja para verificar cuanto de peso se necesitara. 3) Volumen Final y deformacin de las piezas finalesEl proceso de fundicin empieza con el diseo del modelo para as fabricar el molde, este tiene una cavidad cuya forma geomtrica determina la forma de la parte a fundir. La cavidad debe disearse de forma y tamao ligeramente sobredimensionado, esto permitir la contraccin del metal durante la solidificacin y enfriamiento Cada metal tiene porcentaje de contraccin, por tanto la precisin dimensin es crtica, la cavidad debe disearme para el metal en particular que se va a fundir.

Por lo tanto:

Siendo el coeficiente de contraccin del aluminio 72*10-6, el volumen final se deduce por:

Dnde: la variacin de temperatura es punto de fusin = 660C Tamb=25C

=635C

As tenemos el porcentaje de reduccin volumtrico:

Porcentaje de reduccin es = %

%= 4.372%

Y el porcentaje de reduccin lineal se aproxima mediante el enfoque , entonces podemos aproximar:

Para la pieza600,8718345 cm

A continuacin mostramos una tabla con los volmenes y medidas reducidas que se obtendrn despus de la fundicin de la pieza N2:

PiezaRadioLadoAlturaVolumen final

12.8331-4,5231113,978602

24,6069-2,8972193,039194

33,7693--

2,30101,77387,0754204,075249

41,7048-4,326039,472230

52,3355-1,852631,724113

61,2810-3,606718,582440

VOLUMEN TOTAL600,87183

4) De acuerdo al volumen calcular el tiempo de solidificacinAproximaremos el tiempo segn la relacin:

Para el segundo modelo tenemos:

Esto quiere decir que el tiempo aproximado de solidificacin es aproximadamente 4 min, esto se debe a que este modelo es ms grande que el anterior y necesitara mayor tiempo de enfriamiento.

PROCEDIMIENTO

Se seleccin la caja de acuerdo al tamao del modelo: Para esto hay que tener en cuenta que la caja debe tener una distancia considerable entre los bordes y el molde que se realizara ya que si esta distancia es muy corta puede ocurrir un desborde al retirar el modelo. Colocar en la tabla de moldeo la mitad inferior de la caja de moldeo ( previamente verificar y/o colocar un indicador para la posicin de las asas )

Ubicar el modelo ( si es entero ) o la mitad del modelo ( si es partido) en el centro de la caja

Cubrir con talco o grafito la superficie del modelo: Esto permite facilidad para el momento de quitar el modelo, adems el grafito se puede usar para el final de manera que quede mejor el moldeo. Agregar la arena de contacto (arena tamizada) aproximadamente que tape 5 cm al modelo: La tamizada permite que sea un aplastamiento uniforme para evitar aglomeraciones alrededor del molde. Presionar manualmente la arena con la finalidad de aplicar la propiedad plstica de la arena

Llenar la caja con arena de relleno

Compactar con los atacadores

Enrasar con una regla

Voltear la caja y colocar la caja superior

Colocar la otra mitad del modelo ( si es modelo partido)

Ubicar el bebedero y la mazarota en las posiciones elegidas: Para esto hay que tener en cuenta las zonas calientes de los modelos, y el bebedero debe ser escogido de tal manera que el enfriamiento sea uniforme y no haya desperfectos por rechupe. Se procede tal como en la caja inferior

Una vez terminado el moldeo, se extraen los ductos del bebedero y mazarotas (si es que estas no son ciegas), se procede hacer la copa del bebedero

Abrir la caja , extraer el modelo y colocar el las almas si es que las tienen

Hacer el conducto de colada y los de las mazarotas

Cerrar la caja teniendo cuidado que los indicadores de posicin de las cajas coincidan

Con las agujas respectivas hacer los orificios para ayudar a la permeabilidad

Colocar su caja en la zona de colada

Tomar la temperatura de colada

Sacar el producto

Tomar las medidas obtenidas en su producto

Cuadro Nro.

Metal o aleacinTemperatura de fusin 0CCalor especfico del slidoCalor especfico del lquidoCalor latente de fusin

Estao2320.0560.06114

Plomo3270.0310.046

Zinc4200.0940.12128

Magnesio6500.25-----72

Aluminio6570.230.3985

Latn 9000.092---------

Bronce 900 a 9600.09---------

Cobre10830.0940.15643

Fundicin gris12000.160.2070

Fundicin blanca11000.16--------

Acero 14000.12----50

Nquel14550.11----58

Calculo de Caloras.Para el aluminio:

Reemplazando los datos.H = 1455.953 KcalOBSERVACIONES Se observa que se produce rechupe en la pieza debido al lugar donde se colocaron las mazarotas y que solo se pusieron dos.

Se observa que la superficie de la pieza es spera esto debido a la finura de la arena.

En la superficie de la pieza puede verse que es porosa debido a los gases que produce el aluminio.

Se observan rebabas en el lmite entre las cajas de moldeo.

RECOMENDACIONES

Debe tenerse cuidado al picar el molde porque si este entra en la cavidad, el metal liquido puede entrar en la perforacin y producir lo que se conoce como cola de ratn.

Debe presionarse bien la arena a fin de que esta est bien compacta y no se desmorone.

Debe elegirse el lugar de la mazarota lo ms cerca posible a la cavidad, sin tocarla, para evitar rechupes. El canal de la mazarota a la cavidad no debe ocupar mucha rea de esta para facilitar la extraccin de las mazarotas. CONCLUSIONES

Se concluye que para obtener una pieza sin defectos por rechupes debe tomarse en cuenta cuantas mazarotas deben ser puestas en el molde de arena, el lugar donde se colocan y el dimetro de estas.

Debe calcularse el empuje metalosttico para determinar el peso que debe colocarse encima ya que si no puede levantar el molde y derramarse el aluminio lquido.

Rechupes

Rechupes

Superficie spera y porosa

Rebabas

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