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Capítulo 10 fundamentos de fundición de metales 10.2. ¿Cuáles son las diferencias entre la solidificación de metales puros y aleaciones de metales? Los metales puros solidifican a una temperatura constante. Sobreenfriamietno del líquido. Gradiente Negativo de temperatura En el frente de solidificación

Temperatura de inicio y fin de solidificación. Sobreenfriamiento del líquido. Gradiente positivo de temperatura En el frente de solidificación

10.6. Definir la contracción y la porosidad. ¿Cómo puede saber si las cavidades en una fundición son debido a la porosidad o la contracción? Contracción: Debido a las características de expansión térmica del metal, este se encoge durante su solidificación y enfriamiento. Esto causa cambios dimensionales que pueden llevar a cambios dimensionales, porosidad y en algunos casos, agrietamiento. Porosidad: es la capacidad de un material de absorber líquidos o gases. Puede resssultar difícil determinar la microporosidad, si la porosidad es esférica con paredes lisas es debido a los gases, si son asperas proviene de contracción de dendritas 10.15. Explicar los efectos de los materiales del molde sobre el flujo de fluidos y la transferencia de calor en las operaciones de fundición. Mientras más elevada sea la conductividad térmica del molde y mas ásperas sean las superficies, menor será la fluidez del metal fundido. Aunque el calentamiento del molde mejora la fluidez, alarga el tiempo de solidificación del metal y la fundición desarrolla granos grandes, y por tanto, una menor resistencia. Transferencia de calor. Este factor afecta de manera directa a la viscosidad del metal liquido durante el ciclo completo desde el vaciado hasta la solidificación y el enfriamiento hasta la temperatura ambiente. 10.21. ¿Por qué la porosidad tiene efectos perjudiciales sobre las propiedades mecánicas de las fundiciones? ¿Las propiedades físicas, tales como la conductividad térmica y eléctrica, también pueden verse afectados negativamente por la porosidad? Explicar. La porosidad es perjudicial a la ductilidad de una fundición y a su acabado superficial, haciéndola permeable, y por tanto, afectando la compacidad a la presión de un recipiente a presión fundido.  si hay una discontinuidad entonces la energía no se puede transmitiro puede demorar mas tiempo en transmitirse. l0.23. ¿Cuál de las siguientes consideraciones son importantes para que una mazarota funcione correctamente? ¿Tiene que: (a) tener un área superficial mayor que la parte fundida, (b) mantenerse abierta a la presión atmosférica, y/o (c) solidificar primero? Explique. Para este propósito el area de la mazarota tiene que ser mayor que el area del lugar de la pieza sobre el que se dispone.

10.29. ¿Hay alguna diferencia en la tendencia de formación de poros por contracción de los metales con rangos de solidificación cortos y grandes, respectivamente? Explique. Los rangos de solidificación corto evita que se forme porosidades \ Los rangos de solidificación largos provoca microporosidades en toda la zona de la pieza fundida.

10.32. En la fundición de aleaciones de metales, que se puede esperar que ocurra si se agita (vibra) el molde agresivamente después de que el metal fundido ha estado en el molde durante un período de tiempo suficiente para formar una película? Se despega el metal liquido de la película, para después proceder a su vaciado. Usado para hacer piezas huecas 10.37. Haga una lista de las variables del proceso que afectan el índice de fluidez como se muestra en la Fig. 10.9. Los factores que afectan la fluidez son la temperatura de vaciado, la composición del metal, la viscosidad del metal líquido y el calor transferido de los alrededores. 10.39. Dibuje un gráfico del volumen específico en función de la temperatura para un metal que se contrae cuando se enfría desde el estado líquido a temperatura ambiente. En el gráfico, marcar el área en la que la contracción se compensa con la mazarotas.

10.43. El aluminio puro se vertió en un molde de arena. El nivel de metal en el vertedero de colada es de 200 mm por encima del nivel de metal en el molde, y el canal de colada es circular con un diámetro de 7,5 mm. ¿Cuáles es la velocidad y la velocidad de flujo del metal en el molde? ¿Es el flujo turbulento o laminar? 10.46. Un molde rectangular con dimensiones de 100 mm x 200 mm x 400 mm se llena con cobre sin sobrecalentamiento. Determinar las dimensiones finales de la parte cuando se enfría a temperatura ambiente. Repetir el análisis para la fundición gris. 10.59. Pequeñas cantidades de escoria persisten después del espumado y se introducen en el flujo del metal fundido la colada. Reconociendo que la escoria es mucho menos densa que el metal, diseñe las características del molde que eliminará las pequeñas cantidades de escoria antes de que el metal llegue a la cavidad del molde.

Capítulo 11 Procesos y Equipos de fundición de metales 11.1. Describir las diferencias entre los moldes desechables y permanentes En la fundición con molde desechable (o no permanente), el molde donde se solidifica el metal debe ser destruido para remover la fundición. Estos moldes se hacen de arena, yeso o materiales similares que mantienen su forma, usando aglomerantes de varias clases. Un molde permanente puede usarse muchas veces para producir fundiciones en cantidad. Esta hecho de un metal, o algunas veces de un refractario cerámico, que puede soportar las altas temperaturas de las operaciones de fundición. En este caso, el molde permanente consta de dos o más secciones que pueden abrirse para permitir la remoción de la parte terminada. 11.2. Nombrar los factores importantes en la selección de la arena para moldes.   

La arena con granos finos y redondos se puede prensar mas y forma una superficie lisa en el molde. Aunque la arena de grano fino aumenta la resistencia del molde Moldes y corazones (MACHO) con buena permeabilidad para el escape de gases y vapores que se presentan durante la fundicion. El molde debera tener buena colapsabilidad para permitir que la pieza fundida se contraiga al enfriarse) a fin de evitar defectos en el colado, como grietas en caliente y agrietamientos

11.3. ¿Cuáles son los principales tipos de moldes de arena? ¿Cuáles son sus características?

Moldes de arena en verde. Los moldes de arena verde tienen suficiente resistencia en la mayoria de sus aplicaciones, asi como buena retractibilidad, permeabilidad y reutilizacion, tambien son los menos costosos. Por consiguiente, son los más ampliamente usados, aunque tambien tienen sus desventajas. La humedad en la arena puede causar defectos en algunas fundiciones, dependiendo del metal y de la forma geometrica de la pieza

Moldes con capa seca. En uno la arena alrededor del modelo a una profundidad aproximada de 10 mm se mezcla con un compuesto de tal manera que se seca y se obtiene una superficie dura en el molde. El otro método es hacer el molde entero de arena verde y luego cubrir su superficie con un rociador de tal manera que se endurezca la arena cuando el calor es aplicado. Los rociadores usados para este propósito contienen aceite de linaza, agua de melaza, almidón gelatinizado y soluciones liquidas similares. En ambos métodos el molde debe secarse de dos maneras: por aire o por una soplete para endurecer la superficie y eliminar el exceso de humedad.

Moldes con arena seca. Fabrica con aglomerantes organicos en lugar de arcilla. El molde se cuece en una estufa grande a temperaturas y endurece la superficie de la cavidad. Los moldes deben ser colocados totalmente antes de usarse, siendo las cajas de metal. Los moldes de arena seca mantienen esta forma cuando son vaciados y están libres de turbulencias de gas debidas a la humedad, proporciona un mejor control dimensional en la fundicion que los moldes de arena verde. Sin embargo, el molde de arena seca es mas costoso y la velocidad de produccion es reducida debido al tiempo de secado

11.5. ¿Cuál es la función de un macho?    

Ejecución de partes vacías o internas de una pieza Solucionar problemas de contrasalidas de piezas Solucionar problemas de ángulos de salida en las piezas Evitar cajas intermedias

11.9. Nombre los tipos de materiales usados típicamente para los moldes permanentes usados en los procesos de fundición.



 

El material del molde puede ser hierro fundido, aunque los aceros aleados son los más ampliamente usados. Para la fundición de aleaciones de alto punto de fusión (latones y materiales ferrosos), el acero del molde debe contener grandes proporciones de carburos estables, de manera que se retenga la resistencia a temperaturas elevadas. Las aleaciones de metal refractario, particularmente la aleación de molibdeno endurecible por precipitación TZM (O.015C-O.5Ti-O.08Zr), tienen cada vez más aplicaciones. Los moldes de grafito se pueden usar para el acero aunque sólo en formas relativamente sencillas.

11.10. ¿Cuáles son las ventajas de la fundición a presión sobre otros procesos?      

Buena superficie y alta presicion en las dimensiones Obtencion de piezas y perforaciones delgadas Ahorro de maquinado posterior Se utiliza para fundiciones de alta calidad Elimina gases disueltos Produce una fundición con menor porosidad

11.40. La pieza en bruto para el carrete que se muestra en la figura. P11.40 debe ser colada en molde de arena con una aleación de fundición de aluminio A-319. Haga un

esquema del modelo de madera para esta parte, e incluya todas las tolerancias necesarias para la contracción y mecanizado.

CV aluminio = 5%

Volumen en dm3 =1000dm3 100cm

Vol – CV = 1000 – 1000*5% = 950dm3 100cm 100cm

Lado = 9.83dm Li – Lf = 10dm – 9.83dm = 0.17dm =

1.7cm Osea que se ontrae un 1.7% por lado y su mecanizado es 0.5mm, entonces aplicando en el carrete:

11.41. Repita el problema 11.40, pero asuma que el carrete de aluminio será producido con un modelo desechable. Explique las diferencias importantes entre los dos tipos de modelos. 11.49. Describir los procesos de fundición que serían los más adecuados para producir juguetes pequeños. Explicar las opciones.

Los juguetes pequenos se fabrican mediante la inyección de polimeros o netales en matrices. Otro método son las fundiciones de cascara o hueco, adecuada para pequeñas corridas de producción. 11.52. Los metales ligeros comúnmente se vacían en moldes de caucho vulcanizado. Realizar una búsqueda de literatura y describir la mecánica de este proceso.

11.53. A veces es deseable enfriar los metales más lentamente en comparación cuando los moldes se mantienen a temperatura ambiente. Enumerar y explicar los métodos que usaría para hacer más lento el proceso de enfriamiento.

Capítulo 12 Fundición de metales: Diseño, Materiales y Economía 12.1. ¿Por qué los aceros son más difíciles decolar que los hierros fundidos? Es mas difícil por que se debe controlar la contaminación con el carbono del ambiente 12.2. ¿Cuál es la importancia de los puntos calientes en la fundición de metales 12.3 ¿Qué es la tolerancia de contracción? ¿ la tolerancia de mecanizado? 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. 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.

12.6. Nombrar los tipos de hierros fundidos generalmente disponibles, y haga una lista de sus principales características y aplicaciones. Tipos de hierro fundido Hierro Dúctil (nodular). El hierro dúctil a veces llamado nodular, no se encuentra con tanta facilidad como el hierro gris y es más difícil de controlar en la producción. Sin embargo el hierro se usa en aplicaciones de cigüeñales debido a su maquinabilidad, resistencia a la fatiga y elevado modulo de elasticidad; en los engranes de servicio pesado por su alta resistencia en el punto de fluencia y resistencia al desgaste, y las bisagras de las puertas de automóviles en virtud de su ductilidad.

Hierro Gris. El hierro gris es una solución sobresaturada de carbono en una matriz de hierro. El exceso de carbón se precipita en la forma de escamas de grafito. Las aplicaciones del hierro gris incluyen los mono bloques automotrices, volantes discos y tambores de frenos, base de maquinas y engranes. Normalmente el hierro gris da buen servicio en cualquier aplicación en maquinarias debido a su resistencia a la fatiga. Hierro Blanco. El hierro blanco se produce mediante u proceso llamado templado, en el cual se impide la precipitación del grafito. El hierro gris o el dúctil se pueden templar con el fin de producir una superficie de hierro blanco. Sin embargo, en las piezas fundidas que son por completo de hierro blanco, se selección la composición del hierro según el tamaño de la pieza para garantizar que el volumen del metal que intervenga se puede templar con suficiente rapidez como para producir hierro blanco. Este tipo de hierro es duro y quebradizo. Hierro Maleable. Los hierros maleables son tipos especiales de hierros producidos por el tratamiento térmico de la fundición blanca. Estas fundiciones se someten a rígidos controles y dan por resultado una micro estructura en la cual la mayoría del carbono está en la forma combinada de cementita, debido a su estructura la fundición blanca es dura, quebradiza y muy dificil de maquinar. Se emplea profusamente para piezas de automóvil, tales como cajas de puente y soporte, y accesorios para tubos. I2.7. Opina sobre sus observaciones en relación con la Fig. 12.4. l2.8. Describir la diferencia entre un canal de alimentación y una compuerta. El canal de alimentación es la Cavidad por donde ingresa el metal liquido La compuerta o puerta se puede encontrar al final del canal de alimentación y es el lugar por donde ingresa el metal al molde 12.11. Si se necesita sólo unas pocas piezas de fundición del mismo diseño, mencione tres procesos que serían los más costosos por unidad fundida? Por revestimiento Por inyección a la matriz Por centrifuga 12.17. ¿Qué tipo de fundición sería adecuado para bases de maquinaria pesada, como prensas y máquinas herramientas? ¿Por qué? Hierro Gris. El hierro gris es una solución sobresaturada de carbono en una matriz de hierro. El exceso de carbón se precipita en la forma de escamas de grafito. Las aplicaciones del hierro gris incluyen los mono bloques automotrices, volantes discos y tambores de frenos, base de maquinas y engranes. Normalmente el hierro gris da buen servicio en cualquier aplicación en maquinarias debido a su resistencia a la fatiga.

12.19. Explicar por qué el módulo de elasticidad, E, del hierro fundido gris varía tan ampliamente, como se muestra en la Tabla 12.4.

12.22. las regiones pesadas de piezas normalmente se colocan en la caja inferior de la fundición en arena y no en la caja superior. Explicar por qué. l2.24. Utilizando los datos de la Tabla 12.2, desarrollar gráficos aproximados de (a) colabilidad frente a soldabilidad y (b) Colabilidad frente a mecanización, por lo menos para cinco de los materiales que figuran en la tabla