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• Antonio Arispe

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UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMON FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGIA TECNOLOGIA MECANICA II

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CUESTIONARIO CAPITULO 12 – FUNDICIÓN DE METALES: DISEÑO, MATERIALES Y ECONOMÍA PROBLEMAS CUALITATIVOS 12.12 Describa el procedimiento que seguiría para determinar si un defecto en una fundición es una cavidad por contracción o una porosidad provocada por gases. PROCEDIMIENTO: 1) Cavidad por contracción. Este defecto es una depresión de la superficie o un hueco interno en la fundición debido a la contracción por solidificación que restringe la cantidad de metal fundido disponible en la última región que solidifica. Ocurre frecuentemente cerca de la parte superior de la fundición, en cuyo caso se llama rechupe (figura 2.7). El problema se puede resolver frecuentemente por un diseño apropiado de la mazarota 2) Porosidad por Gas: Durante el enfriamiento y solidificación del líquido, el gas disuelto es eliminado a través del líquido, esto es posible si el material es permeable que a su vez depende de la porosidad, viscosidad y presión. Puede producirse la formación de una burbuja de gas si la presión crítica es superada. Dicha burbuja flota y si no puede encontrar una superficie libre esta interacciona con la interfase sólido-líquido formando un poro de gas. Por otro lado, si la porosidad es esférica y tiene paredes lisas (similar a los agujeros brillantes del queso suizo), generalmente se debe a gases; pero si las paredes son rugosas y angulares, es probable que se deba a la contracción entre dendritas. La porosidad gruesa obedece a la contracción y por lo común se le llama cavidad por contracción. 12.13 Explique cómo haría para evitar el desgarramiento por calor. Razón Los desgarramientos en sólidos se deben a la presencia de fuerzas opuesta, tales fuerzas, dentro del estudio de la fundición, son las de contracción del metal líquido al solidificarse. Los esfuerzos derivados son de tracción y compresión, a continuación, se muestra ejemplos donde se presenta los vectores de fuerza que actúan: Ejemplos En el caso de los rayos rectos de una rueda se presenta esfuerzos de tracción debido a la solidificación que termina desgarrando la pieza, por ello se recomienda rayos en forma de S que desplace la menor cantidad de masa en el molde.

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Si la fundición no posee moldes que permitan la libre contracción se puede presentar alabeos en las piezas fundidas debido la presencia de esfuerzos de compresión.

Antes de desarrollar el ejemplo de las fuerzas que se presentan en la soldadura, se hace un estudio acerca del principio de superposición de fuerzas. Cuando se está soldando solamente el extremo izquierdo se genera un esfuerzo de compresión que podría dar como resultado una desviación de la unión en la misma dirección. Sin embargo, cuando se trabaja en ambos lados, la fuerza neta se hace cero, por lo que, se mantiene su estado de equilibrio. Solución   

Fundir partes simples que no propicien la presencia de esfuerzos durante la solidificación. Materiales del molde que posean colapsabilidad que permitan la contracción. Definir tolerancias dimensionales de contracción en la fabricación de modelos.

12.14 Describa su observación respecto de los cambios de diseño mostrados en la figura 12.1

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UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMON FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGIA TECNOLOGIA MECANICA II Lo que se pudo observar es que, para evitar cualquier tipo de aparición de cavidades en la pieza, se trata de emplear formas que no tengas esquinas muy bruscas, tratando de cambiar estas por figuras más circulares, además así se evitan los puntos calientes. Otra observación es que cuando la pieza tiene un cambio brusco de forma o cuando la forma de la pieza llega a tener una intersección tipo cruz, se generan cavidades en el centro de estas descripciones. Por otro lado, los cambios en las geometrías mostrados en las diferentes piezas son debidos a que estos diseños presentan serios problemas al fundirse o es muy difícil su fundición, de seguir con los diseños malos se tendría desperdicio de material, partes mal fundidas, defectos por mala solidificación, porosidades, agrietamientos, rupturas de las piezas, o muy alta probabilidad que salga una pieza mal fundida. Con la corrección de los diseños de anticipa a estas fallas buscando evitarlas y tener una correcta pieza fundida. 12.15 Si sólo necesita unas cuantas fundiciones del mismo diseño, ¿cuál de los tres procesos sería el más costoso por fundición de pieza? El error en la pregunta es básicamente la ambigüedad per se. Aristóteles decía que; “el conocimiento radica en las preguntas que uno puede realizar y las respuestas que se pueden obtener”, por ende, esta pregunta no menciona de que procesos se habla y se amplía el perímetro de respuestas. Desarrollo Los requerimientos iniciales son: (a) poca cantidad de piezas y (b) mismo diseño para todas. Sin embargo, no se menciona la finalidad de la pieza, porque en función a ella, se establece las propiedades requeridas dentro de los materiales que se preseleccionaran en la búsqueda del más adecuado. En función del material que se vaya a seleccionar bajo cierto examen exhaustivo y analítico, se debe revisar la capacidad de los procesos de fundición aptos para el trabajo con los mismos. Alguno de los procesos no puede trabajar con metales ferrosos debido a su alto punto de fusión y en otros casos es posible el uso de ciertos materiales, pero no son recomendados del todo. Una vez identificado los procesos disponibles para el material seleccionado previamente, se procede al estudio de las características de los mismos considerando la rugosidad superficial, la precisión dimensional y la complejidad de la pieza dentro de los aspectos técnicos y la tasa de producción, tiempo de ciclo relativo, flexibilidad, calidad y los costos dentro de los aspectos productivos.

Si se quiere analizar la relación entre los costos relativos en función al proceso de fundición que se quiera elegir, se presenta el siguiente gráfico que nos muestra la variación de los costos para varios procesos de fundición. En nuestro caso de estudio, si

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sólo se requiere de pocas unidades se recomienda la fundición en molde de arena y molde de yeso.

Respecto al segundo requerimiento, no se ofrece información acerca de la complejidad de forma, sin embargo, existen varias restricciones para cada uno de los procesos. Dentro de la selección de procesos se presenta el siguiente algoritmo que comprende, además, la selección de materiales, que puedan disminuir la ambigüedad a medida que se

pasan las etapas: Como se pudo ver en el algoritmo anterior, se recorre una cierta cantidad de pasos para poder llegar al proceso correcto. Por otro lado, cada proceso ofrece sus ventajas y desventajas al momento de ser estudiados para su selección. En primera instancia, se analiza la vialidad del material seleccionado anteriormente y con los procesos de fundición disponibles, que se emplea como una guía acerca de la posibilidad.

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Como se puedo observar en la tabla anterior, hay materiales que son empleados para ciertos procesos con regularidad o práctica normal, además de algunos otros que son aplicables, pero son menos comunes en la práctica y materiales para nada aplicables. Si el material cumple con la posibilidad de proceso, se pasa a estudiar las características de los procesos desde una perspectiva técnica y de productividad. A continuación, un resumen de las primeras características (técnicas y de producción) a tomar en cuenta en la selección:

Proceso Fundición a presión Fundición centrífuga Moldeo por compresió n Moldeo por inyección Moldeo en arena Molde de cáscara de fundición Fundición de revestimie nto Donde:

Rugosid Precisión ad de la dimensio superfici nal [in] e [u in]

Tasa de producci Complejid ón ad [Piezas/h ]

Ejecució Tamaño n en Coste (área producci relativ proyectad ón o a) [m2] [Piezas]

L

H

H

H/M

H

H

M/L

M

M

M

L

M/L

H/M

H/M/L

L

H

M

H/M

H/M

H/M

H/M/L

L

H

H

H/M

H/M

H/M/L M/L

H

M

M

L

H/M/L

H/M/L H/M/L

L L

H H

H H

H/M L

H/M H/M/L

H/M H/M

H: Alto

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M: Medio

M/L M/L

L: Bajo 5

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H M L

Rugosida d de la superfici e [u in] >250 >63 y 10 y Medio 100 y 0,02 y Medio