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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA “FACULTAD DE INGENIERIA GEOLOGICA, MINERA Y METALURGICA”

SOLIDIFICACIÓN ME322-R FLUIDEZ DE SOLIDIFICACIÓN

DOCENTE: ALIAGA INGARUCA OVER AVELINO ESTUDIANTE: CHUQUILLANQUI RAMOS ELIO FECHA DE ENTREGA 25/10/16 OCTUBRE 2016 LIMA-PERÚ

INTRODUCCION En el presente laboratorio se realizó como debemos realiza un molde de arena en forma de espiral para vertir posteriormente un metal fundido en la cual realizamos una preparación de la arena con arcilla para formar un molde de determinadas características, luego de obtener el molde el siguiente paso era de realizar la fundición del metal la cual la iba a realizar el profesor mediante un proceso de fundición de material metálico con otros componentes lo nos iba a dar un concentrado líquido a altas temperaturas la cual se iba dar la colada en cada molde para obtener al final un espiral formado en cada molde.

OBJETIVOS:

Observar y por comparación diferenciar las diferentes longitudes de un metal solidificado, al utilizar tiempos diferentes de colado de un metal líquido que se desplaza por la cavidad del molde. Comprender a que se debe las fallas presentadas en nuestras espirales a una determinada temperatura.

FUNDAMENTO TEORICO El termino fluidez como se usa en la fundición es completamente diferente en significado del término definido en físico química. La fluidez es la habilidad del metal fundido para llenar un molde y no significa la inversa de la viscosidad. Para proporcionar una medida relativa de la fluidez, se han desarrollado una variedad de métodos empíricos. Los que han recibido mayor atención son: a. Espiral de fluidez, colada en arena b. Método de succión de tubo.

Espiral de Fluidez, en Molde de Arena. En vista de que las mayores dificultades usualmente surgen en conexión con las secciones delgadas de una pieza, los anteriores diseños de ensayos de fluidez, fueron simplemente secciones largas, delgadas y rectas. Finalmente, en los pasados 30 años, se desarrolló un diseño más completo y reproducible, el cual consiste de una espiral de 55” de longitud,

la

cual

puede

llenarse

completamente

solo

bajo

consideraciones de muy alta fluidez. La longitud de la espiral obtenida, en el caso usual, de un molde parcialmente llenado, proporciona un índice de fluidez relativa. En el diseño original, la reproducibilidad variaba ampliamente debido a que la carga efectiva de vaciado dependía de la velocidad del operador en llenar la balsa.

Seguidamente, muchos investigadores usaron una termocupla con un grueso tubo de protección, que resultaba en un retardo severo en la temperatura y una lectura de temperaturas impropias. El

procedimiento

desarrollado

por

MOTT,

SCHAEFER,

y

COOK

eliminaron los 2 defectos anteriores.

El diseño del molde presentado en la Figura 1, está basado en esta técnica para espirales duplicadas. El molde es vaciado bajo una carga, la cual se mantiene constante en virtud del diseño del molde. En procedimientos previos, el operador puede salpicar el primer metal desde la cuchara dentro del molde y conocer cuando este se ha llenado. En el diseño mostrado, el operador vacea por varios segundos antes que se alcance el orificio del bebedero en el costado de la balsa. Tan pronto el orificio se llena, la carga resultante no puede exceder por más de ¼”, debido a que cualquier exceso adicional fluirá dentro del rebose de la balsa.

El operador no conoce exactamente cuando el molde se ha llenado, y el vaciado se vuelve objetivo y mecánico. Las medidas de la temperatura se realizan con termocuplas de alambres finos de Pt – 10 %Rodio – Pt, encerrados en un tubo de paredes delgadas de sílice fundida. El retardo térmico de esta cupla es aproximadamente 1 segundo, mientras que los del tipo de paredes gruesas presentan un retardo de 30 segundos. Después de obtenerse una exacta correlación de mediciones con el pirómetro óptico y termocuplas, el pirómetro óptico puede emplearse como el indicador de temperaturas para ciertas aleaciones. Sin embargo, para aleaciones que forman una película de óxidos que evitan observar la temperatura del metal, se usarán exclusivamente termocuplas. Otra importante característica, es el punto de solidificación o comienzo del rango de solidificación (liquidos). Esta información puede obtenerse registrando las lecturas de las termocuplas vs. Tiempo. Si la técnica de termocuplas se vuelve dificultosa o cara, se ha ideado un aproximado método visual, el cual es completamente satisfactorio. Un molde abierto, aproximadamente de 3” de diámetro y 2” de altura, se vacea a una temperatura de por lo menos 150 °F (83 °C) por encima del liquidos, y la temperatura del metal se lee continuamente con

un

pirómetro

óptico.

La

superficie

superior

se

limpia

continuamente con una varilla liviana o alambre, hasta que se interrumpe finalmente el experimento. Este estado coincide con la formación de pequeñas cantidades de sólido en la superficie, el cual puede observarse independientemente como un control de la interrupción de la temperatura. La técnica descrita puede ser completamente precisa, debido a que el promedio de las interrupciones finales, son de 10 segundos a 1

minuto,

y

facilitan

el

tiempo

suficiente

para

determinar

la

temperatura. CURVAS TIPICAS DE FLUIDEZ

Datos típicos para las relaciones de fluidez a temperatura y composición, se dan en la Figura 2.

%C

Una serie de espirales vaciadas desde la misma cuchara de metal pero a diferentes temperaturas, se aproxima a una variación lineal de longitudes de espiral con temperatura, particularmente en pequeñas longitudes del espiral. Por extrapolación uno puede mostrar que las líneas de la Figura 2. Alcanzan la fluidez cero al terminar la solidificación de la aleación particular. Las curvas también indican que prácticamente cualquier grado deseado de fluidez puede obtenerse en cualquier aleación, siempre que se alcance la temperatura adecuada de vaciado. Por lo tanto, aun cuando un Fe fundido de bajo C o acero, usualmente se clasifican como materiales de baja fluidez, esto es solamente las

limitaciones del equipo de horno y refractoriedad de la arena de moldeo que inducen a esta clasificación.

PROCEDIMIENTO Primera parte del laboratorio PREPARACIÓN DEL MOLDE Se prepara un molde de arena y arcilla para hacer el molde

La arena preparada se hacer pasar por una malla

La arena se compacta en un molde y luego se introduce un molde espiral

Segunda parte del laboratorio FUNDICION DEL METAL

Se inicia con el encendido del horno (el encendido del horno lo realiza el ingeniero encargado del curso) y después se agrega petróleo y material a fundir al inicio y después de cierto tiempo se agrega el fundente coveral 11 y el desgasificador degaser 190 con lo cual se llega a preparar la colada.

Una vez ya obtenido el material fundido en el crisol el ingeniero se encarga de retirar la escoria del concentrado líquido y después cada grupo realiza la colada en cada molde correspondiente y finalmente se espera que solidifique para observar el espiral formado en cada molde.

RESULTADOS Espiral 1:

El primer espiral se obtuvo con un tiempo de 0 min. La cual tuvo una longitud de 114.9 cm a una temperatura de 817°C. El espiral no se obtuvo completamente a pesar que tuvo una buena temperatura de fluidez la colada, los defectos observados fue un poco de rebarba a los costados. En el molde se observó no había una buena compactación de la arena por la cual formo pequeñas gotas en los bordes de la pieza llamadas drops.

Espiral 2:

En el segundo espiral que se realizó después de 2 min. y tuvo una longitud de 131 cm a una temperatura de 764°C. Se observa que el espiral no llega a formarse completamente pero tiene una mayor longitud con respecto al primero debido a que la colada tuvo una mayor fluidez producto de la personas que manipularon la colada en forma continua, el espiral tiene algunos defectos observados como rattail y también el pin holes que son unas pequeñas salidas de gas que se formaron en la superficie del espiral y una pequeña cantidad de drops.

Espiral 3: En el tercer espiral se realizó después de 4 min. Y tuvo una longitud de 90 cm a una temperatura de 727°C. Se observó que tuvo los defectos del espiral una pequeña salida de colada del espiral que es conocido como scab.

Espiral 4: En el cuarto espiral se realizó después de 6 min. y con una longitud de 97 cm a una temperatura de 704°C. En la cual se observó que la longitud es más larga que la anterior esto se debe a efectos de manipulación de la colada. Los defectos observados en el espiral son pequeños rattail.

Espiral 5: En el quinto espiral se realizó después de 8 min. y tuvo una longitud de 70 cm a una temperatura de 649°C. Se observo los defectos observados en el espiral rattail, una formación de scabs.

Espiral 6: En el sexto espiral se realizó después de 10 min. y tuvo una longitud de 40 cm a una temperatura de 664°C. Los defectos formados en el espiral son una cantidad pequeña de rattail, blow en pequeña cantidad en algunas partes y también se observa que el molde se desmorono al momento de introducir la colada producto de eso se formo un espiral paralelo

Espiral 7: En el séptimo espiral se realizó después de 12 min. y tuvo una longitud de 13 cm a una temperatura de 634°C.Se observa que no presenta defecto se debio a que se produjo una buena compactación al momento de hacer el molde.

Espiral 8: En el octavo espiral se realizó después de 14 min. y tuvo una longitud de 21 cm a un a temperatura de 621°C. Lo cual se observa que la longitud aumenta con respecto a la anterior pero en Los defectos observados que el espiral se forman 4 espirales de forma pararlela esto se debe a que no hubo una buena compactación de la arena al

momento de realizar la preparación y tambien podemos observar una pequeñas cantidqades de rattail

Espiral 9: En el noveno espiral se realizó después de 16 min. y tuvo una longitud de 18 cm a una temperatura de 619°C. Se observa pequños defectos como formación de holes.

Espiral 10: En el décimo espiral se realizó después de 18 min. y tuvo una longitud de 12 cm a una temperatura de 620°C. Se observa defectos

de rattail y tambien en producto de la mal formación de molde al introducir la colada se logra filtrara por un espiral paralelo.

De los análisis estudiados en cada espiral se obtuvo para cada tiempo una longitud.

Nro. De pieza Tiempo (min) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

Longitud(cm Temperatura( ° ) C) 114.9 817 131 764 90 727 97 704 70 649 40 664 13 634 21 621 18 619 12 620

Se observa la gráfica formada para espiral

Fluidez del Aluminio 140

Longitud del espiral (cm)

131 120 f(x) = - 7.1x + 124.62 114.9 R² = 0.89 100 97 90 80 70 60 40

40

20 0 0

13 2

4

6

8

10

12

Tiempo (cm)

21 14

18 16

12 18

20

CONCLUSIONES Se puede concluir que al hacer una buena compactación de la arena se obtiene un buen molde lo cual daría menos defectos a la hora de formar el espiral y tambien se puede obtener un molde sin defectos al momento de introducir la colada donde esto va depender de los que manipulan la colada que al momento de vertirlo tiene que ser de forma continua.

La fluidez del concentrado liquido no solo depende de la temperatura sino también de otros factores externos que puede ser la forma de como vierte el líquido cada grupo en su espiral, que puede ser la altura de caída de la colada que generaría un aumento de presión al momento de fluir por el espiral o también puede ser la viscosidad de la colada. Se observa que el uso del fundente se realizó para obtener una mejor calidad de la colada y también el uso del desgasificador para el aumento de la fluidez de la colada. Se puede concluir que en algunos casos para formar los espirales no se obtuvo resultados esperados, porque desde el primer espiral hasta el décimo espiral la longitud debido ir disminuyendo con respecto al tiempo y la temperatura pero se observó que en algunos casos la longitud aumentaba eso se debe a los miembros de los grupos como vertieron la colada en cada espiral uno de los efectos seria la altura en la cual se vierte la colada al espiral.

Se observa de la grafica que al hacer longitud vs tiempo tienden a formar un ecuación de la recta.

RECOMENDACIÓN El molde no debe estar muy húmedo; ya que el metal caliente causara, que esta humedad se convierta en gases y no podrán escapara causando así problemas en la espiral. Agregar una determinada cantidad de grafito al molde al momento de poner el molde del espiral debido a que al momento de retirarlo puede desmoronar el molde de arena.