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UTA- PARÁMETROS DE DISEÑO PARA MODELO DE FUNDICIÓN

PARÁMETROS DE DISEÑO PARA MODELO DE FUNDICIÓN Andrés Fiallos – Eduardo Aleaga – Alex Almache – Leonel Salazar 23 de Junio del 2015 UNIVERSIDAD TECNICA DE AMBATO CARRERA DE INGENIERIA MECANICA Ambato – Ecuador [email protected]

Además, a menudos los defectos son PALABRAS

CLAVE:

Fundición,

aleatorios y difíciles de reproducir, lo que

maquinado, espesor, molde.

complica aún más la implantación de medidas correctivas.

1 INTRODUCCION. Como

en

todas

las

manufactura,

con

desarrollado

ciertos

principios

de

los

diseño

2 OBJETIVOS. operaciones años

se

2.1 GENERAL.

han

lineamientos respecto

de

a



y la

fundición; de esta manera se han mejorado

Conocer cuáles son los parámetros de diseño para modelo de fundición.

3. CONTENIDO

la productividad y la calidad de las fundiciones con ahorros significativos en

3.1 CONTRACCIÓN METÁLICA

los costos.

Para evitar el agrietamiento de la fundición durante

Todas las operaciones de fundición

ciclo

de

fundición.

debe

haber

solidificación. Las dimensiones del modelo

cambio de fase y la contracción térmica el

enfriamiento,

tolerancias a la contracción durante la

comparten ciertas características, como el durante

el

también deben permitir la contracción del

En

metal durante la solidificación y el

consecuencia se toman criterios de diseño

enfriamiento.

similares tanto para fundición de arena como fundición a presión. Sin embargo

Las tolerancias a la contracción, conocidas

cada proceso tienes sus propios criterios de

como tolerancias a la contracción de los

diseño.

fabricantes de modelos, por lo general van desde 10 a 20 mm/m (1/8 a 1/4

Con mucha frecuencia la corrección de las

pulgada/pie). En la siguiente tabla se

causas de los defectos es complicada. 1

presentan los porcentajes de tolerancias

En la siguiente tabla se dan algunos

para cada material.[1]

valores de contracción metálica, para aplicarlos a las dimensiones del modelo, en función del metal en el que será vaciada la pieza.

Tabla 1. Tolerancia normal a la contracción para algunos metales Fundidos en moldes de arena. Extraído de: S. Kalpakjian, S.R. Schmid. Manufactura, ingeniería y Tecnología. Quinta Edición Tabla 2. Valores de ángulos de contracción. Extraído de: file:///C:/Users/pc %20user/Downloads/avendanogarrido.pdf

Al solidificar los metales o aleaciones disminuyen su volumen, este fenómeno origina una reducción en las medidas de la

3.2 SOBRE ESPESORES DE MAQUINADO.

pieza, por lo cual los modelos a ser proyectados,

deben

contener

en

Al proyectar las dimensiones para un

sus

modelo también se debe tomar en cuenta

dimensiones el por ciento de contracción

aquellas superficies que se maquinan, a fin

del metal o aleación como se muestra a

de dar un sobre espesor de material para el

continuación.

maquinado. Existen diferentes criterios y normas al respecto, aquí un ejemplo de ello. Norma Francesa NFA 32011 para hierro gris.[1] Para

Sobre espesor clase L. dimensiones

que

nos

son

fundamentales por la función misma de la pieza. (Cotas no afectadas de tolerancia en el dibujo de definición). Tabla No. 3[1] Figura 1. Modelo con y sin contracción metálica. Extraído de: file:///C:/Users/pc %20user/Downloads/avendanogarrido.pdf

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-

Sobre espesor B

Para dimensiones o cotas afectadas de tolerancia de precisión sobre los dibujos de definición. Para piezas que serán obtenidas utilizando modelos metálicos o modelos placa. Ver tabla No. 6[1]

Tabla 3. Sobre espesor de maquinado clase L. Extraído de: S. Kalpakjian, S.R. Schmid. Manufactura, ingeniería y Tecnología. Quinta Edición

-

Sobre espesor clase A.

Para dimensiones o cotas afectadas de tolerancia de precisión sobre los dibujos de definición. Para piezas que serán obtenidas Tabla 5. Sobre espesor de maquinado clase B. Extraído de: S. Kalpakjian, S.R. Schmid. Manufactura, ingeniería y Tecnología. Quinta Edición

utilizando modelos de madera fijos a una placa o modelos sueltos. Ver tabla No. 5[1]

-

Localización de la línea de partición.

Las partes deben orientarse en los moldes de manera que la parte grande de la fundición esté relativamente abajo y se minimice su altura. La orientación de la parte también determina la distribución de la porosidad La línea de partición debe colocarse lo más abajo posible (respecto de la fundición)

Tabla 4. Sobre espesor de maquinado clase A. Extraído de: S. Kalpakjian, S.R. Schmid. Manufactura, ingeniería y Tecnología. Quinta Edición

para los metales menos densos (como las aleaciones de aluminio) y localizarse a casi la mitad de la altura para metales más

3

densos (como los aceros). Sin embargo, no se debe permitir que el metal fluya verticalmente, en especial cuando no está restringido por un bebedero. La colocación de la línea tiene un gran efecto en el resto del diseño del molde. [1]

-

Diseño del canal de alimentación.

El canal de alimentación es una vía de distribución horizontal que acepta metal Figura 2. Partes de molde de fundición.

fundido del bebedero y lo conduce a las

Extraído de: http://goo.gl/DWd3nb

compuertas. En las partes simples se utiliza un canal, pero las fundiciones más complejas requieren sistemas de dos

3.3 ÁNGULOS DE SALIDA

canales. [1] -

El

Los ángulos de salida nos ayudan a

Diseño de otras características

facilitar la extracción del molde. Las

del molde.

superficies del modelo

objetivo

bebedero

principal

al

diseñar

unos ángulos mínimos con la dirección de

un

desmoldeo (la dirección en la que se

es alcanzar las velocidades

extraerá el modelo), con el objetivo de no

requeridas de flujo del metal al tiempo que

dañar el molde de arena durante su

se evita la aspiración o formación excesiva de

escoria.

Estas

velocidades

deberán respetar

extracción.

se

Este

denomina ángulo

determinan de manera que se evite la

ángulo de

salida.

se Se

recomiendan ángulos entre 0,5º y 2º. Los

turbulencia, pero el molde se llena

ángulos

rápidamente en comparación con el tiempo

en

las

superficies

interiores

típicamente son de dos veces este valor.

requerido de solidificación. Se puede

Tienen que ser mayores que los de las

utilizar una copa de vaciado para asegurar

superficies exteriores porque la fundición

que no se interrumpa el flujo del metal

se contrae hacia a dentro en dirección del

dentro del bebedero; además, si se

corazón. [3]

mantiene el metal fundido en la copa durante el vaciado, entonces la escoria flota y no entra en la cavidad del molde.[1]

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Figura 3. Angulo de salida de una fundición. Extraído de: https://www.google.com.ec/? gfe_rd=cr&ei=BXeJVd3XFsjLgASKYDgBA#q=angulos+de+salida+fundicion

Figura 4. Corazón o macho. Extraído de: S. Kalpakjian,S.R. Schmid. Manufactura, ingeniería y Tecnología. Quinta Edición

Un problema común con los machos es que (para algunos requerimientos de fundición, como en el caso de que se requiera un receso) pueden carecer de soporte estructural suficiente en la cavidad.

3.4 MACHOS O CORAZONES

Es posible evitar que se muevan utilizando

Los machos o corazones se utilizan en las fundiciones con cavidades o pasajes internos, como los que se encuentran en un monobloque de motor automovilístico o en el cuerpo de una válvula. Se colocan en la cavidad del molde para formar superficies interiores de la fundición, y se retiran de la parte terminada durante el sacudido y procesamiento posteriores. Al igual que los moldes, los machos o corazones deben poseer resistencia, permeabilidad, capacidad para soportar el calor y colapsabilidad; de ahí que se produzcan con agregados de arena. El macho se ancla en plantillas de corazones, que son recesos agregados al modelo para soportar el macho y proporcionar un respiradero para el escape de los gases.[2]

soportes metálicos (soportes de corazones) para fijarlos en su lugar. Por lo general, los corazones se fabrican como los moldes; la mayoría se elabora mediante procesos de cáscara (Figura 2), sin cocción, o de caja fría. A los corazones se les da forma en las cajas de corazones, que se utilizan de manera muy similar a como se usan los modelos para formar moldes de arena. [2]

5

al tiempo de solidificación de la masa metálica que lo envuelve, puede originar grietas o fracturas en él originando defectos internos en la pieza.  Permeabilidad:

Facilidad

para

dejar evacuar los gases.  Resistencia durante la colada: va ligada

con

la

facilidad

de

manipulación durante la extracción del macho. En muchos casos, se pueden presentar deformaciones

Figura 5. Macho o corazón en distintos modelos. Extraído de: S. Kalpakjian, S.R. Schmid. Manufactura, ingeniería y Tecnología. Quinta Edición

que se contrarrestan utilizando apoyos, o soportes durante el curado.

Propiedades Que Deben Cumplir Los Machos.

 Poca oposición a la contracción

 Resistencia una vez fabricado el

del metal: Los machos deben

macho: facilidad de manipulación

poseer algo de “elasticidad” debido

durante la extracción del macho.

a la contracción del metal al

 Conservación

durante

solidificarse,

el

permeabilidad impidiendo que se

fabricación de los machos es más

rápida

que

excesiva

compactación hace disminuir la

almacenamiento: Por lo general la mucho

una

deslicen entre si los granos y

la

ocupen los espacios entre ellos.

fabricación de los moldes lo que

 Buen

obliga al almacenamiento; esto

acabado superficial: se

hace que deban guardarse en

recurre a un Índice de finura mayor

lugares secos y libres de polvo para

y a un mayor apisonado hasta

que la humedad no los afecte.

donde sea posible sin que ello vaya afectar otras propiedades como la

 Poca deformación por dilatación:

permeabilidad,

Un macho sometido al calor, un

la

dilatación y friabilidad.

tiempo demasiado alto pero menor 6

elasticidad,

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 Friabilidad: Una vez solidificadas

El proceso al silicato de sodio CO2 consiste

las piezas los machos deben ser

en preparar una mezcla de arena con

extraídos desmoronándolos.

silicato de sodio como aglomerante luego

 Bajo costo:

Para

se

un proceso

el

macho

de madera o metálica y luego se hace pasar

cuenta el número de machos y el

una corriente de bióxido de carbono (CO2)

tamaño de los mismos, teniendo en

directamente sin desmoldear. [2]

cuenta aglomerantes, resinas, mano

Machos Al Silicato De Sodio.

de obra, desarrollo de nuevos procesos y acabado que se requiera

El endurecimiento del macho depende de

en las piezas. Fabricación

fabricar

propiedades de permeabilidad, en una caja

estudio de rentabilidad teniendo en

De

a

compactando la arena sin que se pierda las

productivo se tiene que hacer un

Procesos

procede

la relación existente entre el porcentaje de De

SiO2 y el porcentaje Na2O llamado módulo

Los

Machos.

M.[2]

Se fabrican según su ejecución sea:

4. CONCLUSIONES

 Manual o mecánica;  La temperatura sea en caliente o



Estudiamos cules son los machos o corazones mas utilizados en fundición.



Conocimos que tabla hay que aplicar de acuerdo a la pieza que se realizara.



Estudiamos las diferentes tablas que existen para el proceso de fundición.

igual a la del medio;  La arena base utilizada para la preparación. Los procesos más utilizados son: Machos al aceite Machos al silicato de sodio – CO2 Machos en cáscara o Shell molding Machos Al Aceite. Aglutinantes

y

aglomerantes

en

la

5. REFERENCIAS

preparación de mezclas. Se utilizan aceites vegetales animales y minerales. Machos Al Silicato De Sodio. 7

1. S. Kalpakjian, S.R. Schmid. Manufactura, ingeniería y Tecnología. Quinta Edición

2.

http://goo.gl/DWd3nb

3. file:///C:/Users/pc %20user/Downloads/avendanogarrido.pdf

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