Universidad católica de santa maría

Facultad de ciencias e ingenierias fisicas y formales

Prgrama profesional de Ingenieria Mecanica , Mecanica Electrica y

MecatronicaIntegrantes : • Carolina Gomez •Meneses Murillo Roberto •Machaca Condori , Edwin •Palma Raul •Mamani Almamacin , Waldo

Características del proceso de fundición usados por los ingenieros

mecánicos

RESUMEN DE LA TECNOLOGIA DE FUNDICION

Como proceso de Producción, se lleva a cabo generalmente en una fundidora, la cual es una fabrica equipada para hacer moldes, fundir y manejar el metal en estado liquido, desempeñar procesos de fundicion y limpieza de piezas terminadas.

PROCESOS DE FUNDICION

Moldes para fundicion de arena

Molde permanente y molde desechable

Molde abierto y molde cerrado

Calentamiento y vaciadoCalentamiento del Metal

La energía calorifica requerida es la suma de:

•Calor para elevar la temperatura hasta el punto de fusion.

•Calor de fusion para convertir el metal de solido a liquido

•Calor para elevar al metal fundido a la temperatura de vaciado.

Calentamiento y vaciadoVaciado del metal Fundido

FACTORES:

Temperatura de Vaciado es la temperatura del metal fundido al momento de su introducción en el molde.

Velocidad de Vaciado es la velocidad volumétrica a la que se vierte el metal fundido dentro del molde. Si es muy lenta el metal puede enfriarse antes de llenar la cavidad y si la velocidad es muy excesiva puede originar turbulencia.

Turbulencia cuando el fluido se agita genera corrientes irregulares el cual debe de evitarse por. Acelera la formación de óxidos metálicos, agrava la erosion del molde debido al impacto del flujo.

FLUIDEZEs la medida de la capacidad del metal para llenar el molde antes de enfriarse. La fluidez es inversa a la viscosidad. Los Factores que afectan la fluidez son la temperatura de vaciado, la composición del metal, la viscosidad del metal liquido y el calor transferido a los alrededores.

SOLIDIFICACION Y ENFRIAMIENTO.-TIEMPO DE ENFRIAMIENTO, LA CONTRACCION, LA SOLIDIFICACION DIRECCIONAL Y EL DISEÑO DE DE MAZAROTAS

SOLIDIFICACION DE LOS METALES

Metales puros

Curva de enfriamiento para un metal puro durante la fundicion

Aleaciones en general

Aleaciones eutécticas

Se solidifican a una temperatura constante, llamado punto de congelación o punto de fusión. (Ver formación de la estructura cristalina en general)

Se solidifican en un intervalo de temperaturas. El rango depende del sistema de aleación y de su composición particular.(ver estructura cristalina para una aleación)

Constituyen una excepción del proceso de solidificación de las aleaciones ya que se solidifica a una temperatura constante

DIAGRAMA DE FASE PARA UN SISTEMA DE ALEACION

COBRE-NIQUEL

CURVA DE ENFRIAMIENTO ASOCIADA PARA UNA COMPOSICION

NIQUEL COBRE 50%-50% DURANTE LA FUNDICION

TIEMPO DE SOLIDIFICACION (min.)Una relación de volumen /área alta enfriara mas rápidamente que otra relación menor,Esto permite el diseño de la mazrota para cumplir la misión de alimentar con metal fundido la cavidad del molde es decir el TST de la mazarota debe ser mayor que el TST de la fundición.

V= volumen de fundición (pulg.3)

A= área superficial de la fundición (pulg.2)

n= exponente usualmente 2

Cm= constante del molde (min/pulg.2)REGLA DE CHVORINOV

CONTRACCIONTiene 3 pasos:• Contracción liquida durante el enfriamiento anterior a la solidificación.

•Contracción durante el cambio de fase de liquido a sólido, llamada contracción de solidificación.

•Contracción térmica de la fundicion de la fundicion solidificada durante el enfriamiento hasta la temperatura ambiente.

0) Niveles iniciales del metal fundido inmediatamente después del vaciado.

1) Reducción del nivel causada por la contracción del liquido durante el enfriamiento.(5%)

2) Reducción de la Altura y formación de la bolsa de concentración causada por la contracción por la solidificación.

3) Reducción posterior de la altura y diámetro debida a la contracción térmica durante el enfriado del metal sólido.

SOLIDIFICACION DIRECCIONAL

a) Enfriadores externos para alentar la solidificación rápida del metal fundido en una zona delgada de la fundicion.

b) Resultado probable si no se usan los enfriadores

Es la disponibilidad de material fundido en la Mazarota para prevenir los vacíos de contracción durante la solidificación del molde. Para ello se aplica la Regla de Chvorinov

FUNDICION DE METALESLos procesos de fundición de metales de acuerdo al tipo de moldes se dividen en dos grupos:1.-Moldes desechables y 2.-Moldes Permanentes

FUNDICION EN ARENALa producción por medio de este método representa la mayor parte del tonelaje total de fundición.(Casi todas las aleaciones pueden fundirse en arena

incluidos los metales con altas temperaturas de fusión ,como el acero , el níquel y el titanio)

Consiste en vaciar un metal fundido en un molde de arena, dejarlo solidificar y romper después el molde para remover la fundicion, luego pasa por un proceso de inspección.

Pasos en la secuencia de producción de la fundicion en arena. Los pasos incluyen no solamente las operaciones de fundicion, sino tambien la manufactura del modelo y del molde.

Modelos y corazones (La fundición en arena requiere un patrón o modelo al tamaño natural ,ligeramente agrandado y pueden ser de madera, plastico o metal)

Modelo Sólido

Modelo dividido

Modelo con placa de acoplamiento

Modelo de doble placa superior e inferior

Moldes y fabricación de moldes (la arena de fundición es la sílice (SiO2)o una mezcla de este con otros minerales, Otras características son :el tamaño del grano, la distribución del tamaño del grano en la mezcla y la forma de los granos: todo ello aglutinado con agua y arcilla con relación de 90/3/7)

Corazón mantenido en su lugar dentro de la cavidad del molde por lo sujetadores

Diseño posible del sujetador

Fundicion con cavidad interna

Indicadores para determinar la calidad de la arena para el molde

•Resistencia

•Permeabilidad

•Estabilidad Térmica

•Retractibilidad

•Reutilización

proceso de fundicion en moldes desechables

MOLDEO EN CONCHAEn este proceso se usa una Concha Delgada típicamente 3/8 pulg. De arena aglutinada con resina termofíja.

Pasos en el moldeo por concha:

1.- Un modelo metálico con placa de acoplamiento o doble placa, se calienta y se coloca sobre una caja que contiene arena mezclada con resina termofija.

2.- La caja se voltea y deja caer la arena junto con la resina sobre el modelo caliente, la resina se cura en la superficie y forma una concha dura

3.- La caja vuelve a su posición original y las partículas no curadas caen al fondo. CONCHA

4.- La concha de arena se calienta en una estufa por varios minutos para completar el curado.

5.- El molde de concha se desprende del modelo.

6.- Las dos mitades de concha se ensamblan, sujetadas por arena o granalla metálica en una caja y se realiza el vaciado.

7.- La fundicion terminada sin el bebedero.

MOLDEO AL VACIOTambien llamado Proceso-V, usa un molde de arena que se mantiene unido por presión de vacío en lugar de un aglutinante químico. Su ventaja es que no usa aglutinantes, la arena no requiere extensivo reacondicionamiento, su desventaja es su relativa lentitud y que no es fácilmente adaptable a la mecanización.

Pasos en el moldeo al vacío:

1.- Se adhiere una hoja delgada de plástico sobre un modelo con placa de acoplamiento o doble placa por medio de vacío, el modelo tiene pequeñas ventilas para facilitar la formación del vacío.

2.- Se coloca una caja de diseño especial sobre la placa del modelo, se llena de arena y en esta se forma la copa de vaciado y el bebedero.

3.- Se coloca una segunda hoja de plástico sobre la caja y se produce el vacío, lo cual causa que los granos de arena se compacten formando un molde rígido.

4.- Se libera el vacío de la placa del modelo del modelo para permitir que este se separe del molde.

5.- El molde se ensambla con su otra mitad para formar las semicajas superior e inferior y con el vaciado producido en ambas mitades se realiza el vaciado. La hoja de plástico se quema al contacto con el metal fundido. Después de la solidificación casi toda la arena se puede recuperar para reutilizarla.

PROCESO CON POLIESTIRENO EXPANDIDIO

Utiliza un molde de arena compactado alrededor de un patrón de espuma de poliestireno que se vaporiza al vaciar el metal fundido dentro del molde. Este proceso tambien se le conoce como PROCESO DE ESPUMA PERDIDA, PROCESOS DE PATRON DE MODELO PERDIDO, PROCESO EVAPORATIVO DE ESPUMA y EL FULL-MOLD PROCESS.

Pasos en el proceso de fundicion con poliestireno expandido:

1.- El modelo de poliestireno se recubre con un compuesto refractario.

2.- El modelo de espuma se coloca en la caja del molde y la arena se compacta alrededor de este.

3.- Se vacía el metal fundido en la parte del patrón que forma la copa de vaciado y le bebedero. Al entrar el metal en ele molde la espuma de poliestireno se vaporiza y deja que el metal llene su lugar en la cavidad

PROCESO DE FUNDICION POR REVESTIMIENTO

En este proceso el modelo es hecho de cera, se recubre con material refractario para fabricar el molde, después de esto, la cera se funde y evacua antes de vaciar el metal fundido. Tambien conocido como FUNDICION A LA CERA PERDIDA.

Pasos en el proceso de fundicion por revestimiento:

1.- Se producen los patrones o modelos de cera.

2.- Se adhieren varios modelos a un bebedero para formar el modelo de árbol.

3.- El modelo de árbol se recubre con una capa delgada de material refractario.

4.- Se forma el molde entero, cubriendo el árbol revestido con suficiente material para hacerlo rígido.

5.- El molde se sostiene en posición invertida y se calienta para fundir la cera y dejar que escurra fuera de la cavidad.

6.- El molde se precalienta a una lata temperatura para asegurar la eliminación de todos los contaminantes del molde, esto tambien facilita que el metal fluya dentro de la cavidad y sus detalles, el metal se vacía y solidifica.

7.- El molde se rompe y se separa de la fundicion terminada. Las partes se separan del bebedero de colada.