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ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
LABORATORIO DE FUNDICIÓN
Practica No.2 Tema: Obtención de una pieza por medio del moldeo manual.
Grupo: Gr-3
Nombre: Juan Martínez Hugo Samueza
Fecha de realización: 2014-12-10
Fecha de entrega: 2015-01-15
Calificación:
TEMA:Obtención de una pieza por medio del moldeo manual. OBJETIVOS Comprender el proceso de la obtención de piezas a través de la fundición demetales. Conocer los defectos que causan el proceso equivocado de moldeo manual. Analizar las causas de una mala fundición de piezas metálicas. Tomar experiencia en el proceso de fundición y conocer los instrumentos y materiales del laboratorio.
MARCO TEÓRICO Determinación de la oblicuidad de los modelos dependiendo de su altura Ángulo de salida Se refiere a la separación del modelo con el molde. Debido a la adherencia creada entre ellos, cuando se trata de sacar el modelo se produce el desmembramiento, tal como se indica en la figura. Para evitar este defecto, a todos los lados del modelo paralelos a la dirección de salida se los inclina un pequeño ángulo (β), dandoasí una conocida a la futura pieza a obtener, de tal manera que una pieza cilíndrica resulta un cono truncado, un cubo en un trapezoide, etc. A este ángulo(β) se lo conoce como ángulo de salida.
Fig. 3 .manera en el que el modelista debe modificar las formas geométricas para dar salida y hacer posible la extracción de los modelos.
TABLA 1. Valores aconsejables de la salida, en (mm) y en porcentaje, y el ángulo de salida (𝛽) para modelos salidos y bien construidos.
SALIDA
ALTURA DEL MODELO
𝜹
OBSERVACIONES
(mm)
ANGULO 𝜷 DE SALIDA (mm)
%
HASTA 40
0,5
1.25
1’30’’
40…59
0,75
1,8…1,2
1’
60…119
1
1,7 …0,8
40’’
120…159
1,5
1,25 … 0,9
40’’
Para paredes o nervaduras delgadas conviene aumentar estos
valores
160…199
1,75
1,1…0,9
40’’
duplicarlos.
200…249
2
1…0,8
30’’
para
250…299
2,5
1…0,8
30’’
300…399
3
1…0,75
30’’
400…499
3,5
0,9…0,8
30’’
MAS DE 500
4
MENOS DE 0,8
30’’
agujeros
huecos=15’’….20’’, veces mas
hasta
y y
a
TABLA CON LOS COLORES NORMALIZADOS DE LOS MODELOS
PIEZAS FUNDIDAS EN
DENOMINACIÓN
HIERRO FUNDIDO
ACERO Y HIERRO MALEABLE
BRONCE Y LATON
ALEACIONES LIGERAS
OTROS METALES
Rojo cinabrio (bermellón)
Azul ultramar
Anaranjado
Aluminio o gris claro
Laca incolora
Superficies del modelo y de la caja de machos correspondientes a mecanizar.
Rojo con rayas amarillas
Azul con rayas amarillas
Amarillo con rayas rojas
Aluminio o gris claro con rayas amarillas
Lacado incoloro con rayas amarillas
Partes correspondientes a porciones de la pieza que se quitan (mazarotas, probetas).
Rojo con rayas negras
Azul con rayas negras
Amarillo con rayas negras
Aluminio o gris claro con rayas negras
Lacado incoloro con rayas negras
Superficies del modelo y de la caja de machos correspondientes a la superficies grises de la pieza y eventuales superficies de partición de los modelos.(indicar en negro el perfil del macho)
Portadas o marcas del modelo y de la caja de machos, o correspondientes a piezas que van incorporadas. Superficies en el modelo y en la caja de machos, correspondientes a afloramientos de los machos.
Negro (Cuando el marco origina en la pieza superficies que han de ser mecanizadas, acotar señalando la portada o marca con una línea longitudinal negra.)
Asientos de las partes móviles.
Sin barnizar; con orla negra de contorno hacia el interior de la superficie cubierta por la pared móvil.
Refuerzo cuyas huellas se rellenan en el molde.
Sin barnizar, pero trazos de líneas entrecruzadas.
Gargantas de media caña a realizar directamente en el molde.
Líneas negras de trazos, que limitan la zona de media caña, y mejor añadir el valor del radio de la media caña.
ESCOREANTES Sirven para retirar la escoria del metal fundido, como ya explicamos la escoria que se encuentra en los hornos a final de fusión contiene aluminio liquido atrapado, la función principal de estos fundentes es separar este aluminio de la escoria. Esto se lleva a cabo mediante la exotermicidad controlada del fundente, el calor que se genera mejora la "mojabilidad" de la escoria y se produce un efecto de coalescencia que hace que las pequeñas gotas de aluminio escurran formando gotas más grandes que fácilmente se separan de la escoria para integrarse al metal base. Es importante en estos fundentes que la exotermicidad no sea excesiva ya que parte de esta reacción se lleva a efecto en un medio oxidante que en exceso puede “quemar” u oxidar las gotas de aluminio que queremos recuperar ó incluso oxidar metal de la interfase con la escoria. Existen en el mercado infinidad de marcas con características exotérmicas, la recomendación es evaluar el fundente,el % de aluminio en la escoria, la cantidad de escoria generada y la compatibilidad química del fundente con la aleación base, sobre todo en aquellas que se requieren bajos niveles de Ca, Na, u otros elementos.
FUNDENTES En la fusión y manejo del aluminio, se reconocen 5 tipos de fundentes necesarios en todo el proceso. - Fundentes de Cobertura - Fundentes de Escoriado - Fundentes de Limpieza - Fundentes para limpieza de paredes (Hornos) - Fundentes especiales (Modificadores, refinadores) Cada uno de estos fundentes tiene una aplicación específica y por tanto características bien definidas las cuales deben ser perfectamente comprendidas para poder desarrollar.
DESGASIFICANTES La desgasificación del aluminio fundido se realiza por una cloruración enérgica dentro de la masa fundida. En los grandes hornos de fundición se utiliza el sistema de cloruración introduciendo cloro a presión a través de unas toberas de forma parecida al proceso de oxidación en los convertidores. Este proceso de cloruración se complementa con un tratamiento a base de nitrógeno para eliminar los residuos del cloro. En pequeñas instalaciones la desgasificación se realiza mediante la introducción de cloro en la masa fundida por medio de un tubo de grafito o más corrientemente por medio de pastillas de exacloretano, con lo cual se obtienen muy buenos resultados.
PROCEDIMIENTOS POSTERIORES AL MOLDEO PARA MEJORAR LAS CARACTERISTICAS DE LA PIEZAFUNDIDA. Para retocar se emplean: a) La paleta cuadrada, de corazón y de otras formas, pará alizar superficies planas muy extensas y también curvas, de gran radio. b) Las espátulas, también da formas muy diversas, para para superficies de poca extensión. c) Los canchos para retocar puntos poco accesibles o sacar arena caída en sitios profundos. d) Los alisadores de varias formas, para salientes y entrantes, curvos o rectos. e) Los pinceles, brochas y cepillos, para humedecer el molde donde haga falta. Antes de cerrar el molde, si esta es arena verde se espolvorea con grafito (para el hierro), con talco (aleaciones de aluminio), con óxido de hierro en polvo (aleaciones de cobre), si el molde es seco se barniza antes de secarlo con negro vegetal o negro estufa empleando un pincel blando que se moja en el líquido o un pulverizador de boca o de otro comprimido. En la pieza solidificada después de la fundición, si existen partes que deben tener un acabado superficial se lo debe hacer, utilizando maquinas herramientas como un torno, fresadora, taladrado, rectificadora, cepilladora, etc. En cambio con el molde se puede retocar los detalles limpiarlo para poder utilizarlo varias veces.
DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE OBTENCION DE COLADA EN EL HORNO A GAS. ENCENDIDO El encendido del horno a gas es muy sencillo y similar al encendido de una cocina, lo primero es verificar que las llaves estén serradas ya que puede ser que estén abiertas y escape gas el momento de encender puede producir un accidente. Se procede a conectar la manguera al cilindro de gas, después se abre un poco la válvula y con la ayuda de una vela se enciende el horno y con la ayuda de un vente rol procede a incrementar el calor que produce la combustión del gas y el oxígeno, previamente se debe haber colocado el crisol dentro del horno. CARGAS, FUSION Y SOBRECALENTAMIENTO La carga es la capacidad de bronce que se puede fundir en un crisol, el laboratorio cuenta con un horno a gas que tiene una capacidad de 18 Kg, en consecuencia en la práctica se fundió alrededor de 7 Kg. El punto de fusión del aluminio está dado por tablas (657℃) y el sobrecalentamiento se lo hace a partir de la temperatura de fusión, esta temperatura se recomienda hacer alrededor de 200 ℃ , seexcede un poco más en la temperatura de fusión por lo que al trasladar el crisol esta temperatura desciende al contacto con la temperatura ambiente, es mejor dar una temperatura de sobrecalentamiento para que al momento de colar, la colada del metal fluya de una mejor manera. La temperatura de sobrecalentamiento en la práctica es de 63 ℃ llevando al metal a una temperatura de 720 ℃ . Cálculo del calor total Masa del aluminio= 7 Kg 𝑄 = 𝑄1 + 𝑄2 + 𝑄3 𝑄1 = (𝐶𝑝𝑠 )(𝑀)(𝑇𝐹𝑈𝑆𝐼𝑂𝑁 − 𝑇𝐴𝑀𝐵𝐼𝐸𝑁𝑇𝐸 ) 𝑄1 = ((0,23
𝐾𝑐𝑎𝑙 . ℃ ) (7 𝐾𝑔)(657 ℃ − 15 ℃ )) = 1033,62 𝐾𝑐𝑎𝑙 𝐾𝑔
𝑄2 = (𝐶𝑙 )(𝑀)
𝑄2 = ((85
𝐾𝑐𝑎𝑙 ) (7 𝐾𝑔)) = 595 𝐾𝑐𝑎𝑙 𝐾𝑔
𝑄3 = (𝐶𝑝𝑙 )(𝑀)(𝑇𝑆𝑜𝑏𝑟𝑒𝑐𝑎𝑙𝑒𝑛𝑡𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 − 𝑇𝑓𝑢𝑠𝑖𝑜𝑛 ) 𝑄3 = ((0,39
𝐾𝑐𝑎𝑙 . ℃ ) (7 𝐾𝑔)(720 ℃ − 657 ℃ )) = 171,99 𝐾𝑐𝑎𝑙 𝐾𝑔
𝑄 = (1033,62 𝐾𝑐𝑎𝑙 + 595 𝐾𝑐𝑎𝑙 + 171,99 𝐾𝑐𝑎𝑙 ) = 1800,61 𝐾𝑐𝑎𝑙 Flujo del calor 𝑓𝑙𝑢𝑗𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 = (
𝑄 ) ∆𝑡 𝐾𝑐𝑎𝑙
=(68740 𝐾𝑔 )/(120 s) = 572,83
𝐾𝑐𝑎𝑙 𝑠
Rendimiento Peso del tanque de gas=8Kg masa
Densidad =volumen 𝑄𝑇𝑂𝑇𝐴𝐿 = (Poder calorífico)(Densidad)(Volumen) =(6350
𝐾𝑐𝑎𝑙 𝑙
) (𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 ) (
8𝐾𝑔 𝑑𝑒𝑛𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑
)
𝐾𝑐𝑎𝑙
=50800 𝐾𝑔 Rendimiento=𝑄
𝑄
𝑇𝑂𝑇𝐴𝐿
1800 ,61
= 50800 = 0,0354
ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS DE LAS PIEZAS FUNDIDAS ANÁLISIS SUPERFICIAL Por ser la primera práctica de fundición se alcanzó a fundir una pieza que por defecto del material la superficie nunca va a ser totalmente liza debido a la arena de moldeo y a la falta de experiencia en el laboratorio de fundición. En cuanto a la pieza después de
desmoldar o sacar la pieza de la arena se encontró que entre la unión de las dospartes del molde se ha escapado un poco de material el cual se convierto en una rebaba esa es una marca que todas la piezas de fundición adquieren por ser fundidas en arena. ANÁLISIS DE LOS DEFECTOS DE FUNDICIÓN EN LA PIEZA Y EL SISTEMA DE ALIMENTACIÓN. En la práctica se escoge una pieza la cual se encuentra dividida en dos partes, si se une las dos partes se forma una sola pieza,la pieza se une a través de unos pines o ejes que se encuentran en una parte de la pieza los mismos que encajan en la otra parte de la pieza, debido al tiempo de uso de esta pieza las dos partes estaban flojas esto sumado a la desigualdad que se produjo en la pieza al momento de unir los moldes,y esto produjo una desigualdad en la pieza fundida,ya que sus aristas estaban movidas, no se unían perfectamente. El momento de retirar el modelo del molde este desmorono un poco y esto
afecto al acabado dela pieza fundida, la pieza fundidasalió con ciertas
deformaciones,en cuanto al sistema de alimentación
se pudo apreciar que se ocupa
material en el sistema de alimentación lo cual se lo corta y se lo vuelve a fundir, es primordial conocer donde se colocan los sistemas de alimentación ya que no se puede colocar en una parte con muchos detalles eso afectaría al a la pieza a fundir. Para saber si la colada ocupo todo el espacio dentro del molde esta debe salir por el conducto de salida que se realiza al momento de hacer el molde, si el material sale por el conducto de salidaquiere decir que ya se llenó el molde en caso de que el material no salga por el conducto de salida quiere decir que se produjo un desmoronamiento de arena y se tapó el conducto de salida. CONCLUSIONES La práctica causo interés en los procesos de obtención de piezas, conocer qué tipo de piezas se puede obtener atreves de la fundición y qué función cumplen este tipo de piezas. El proceso de moldeo es menos complicado que fabricar un modelo de una pieza con muchos detalles complejos y luego realizar todo el proceso de fundición. El funcionamiento del horno a gas es similar a los hornos de combustible líquido cabe resaltar que el horno a gas es más pequeño que los hornos de combustible líquido, y el tiempo que tarda en fundir el aluminio no es muy largo.
La arena de moldeo debe estar uniforme es decir sin grumos de arena ya que la arena del laboratorio se la utiliza más de una vez y se la debe apalear, aplastar y humedecer para poder utilizarla de nuevo para fundir. Todos los implementos y herramientas del laboratorio son muy indispensables al momento de hacer un molde ya que sin ellos no se podría obtener un buen molde y sin el molde no se obtendría una buena pieza, al momento de fundir es indispensable verificar que el molde este bien hecho para poder obtener una pieza perfecta el momento de fundir. RECOMENDACIONES. Poner mucha atención al momento que se dan las indicaciones para hacer el molde ya que todo lo que se indica es de mucha importancia para no fallar en el proceso y no tener que repetir todo el proceso. Al apisonar la arena se debe poner una capa de arena más elevada ya que el momento de apisonar con la fuerza la arena se comprime y se podría llegar a aplastar o mover el modelo. El proceso de apisonar la arena se debe hacer con mucha fuerza si no se tendrá que repetir otra vez el proceso, para verificar si la arena está bien apisonada se aplasta la arena con el dedo si este entra con facilidad quiere decir que la arena no está bien apisonada y se debe repetir el proceso. Para retirar el modelo de la arena de lo debe hacer con mucho cuidado ya que se puede desmoronar un poco de arena y dañar ciertos detalles, se debe dar golpes en los tres ejes de la pieza cuando el modelo se mueva libremente se puede retirar el modelo totalmente. Al momento de colar el material se lo debe realizar con un fluido constante, la persona que cola el material debe tener todos los instrumentos de protección y tener mucho cuidado para no causar accidentes. BIBLIOGRAFÍA Tecnología de Fundición, ING. EDOARDO CAPELLO. Apuntes de fundición, ING.FAUSTO OVIEDO, 2014.
FUENTES DE CONSULTA http://fundytec.com.mx/index.php?option=com_content&task=view&id=6&Itemid=6 http://www.utp.edu.co/~publio17/laboratorio/fusion_al.htm
