Fundicion 2018-1.docx

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERIA GEOLOGICA, MINERA Y METALÚRGICA-FIGMM

FUNDICION ME-428R INFORME:

MOLDEO Y FUNDICION

NOMBRE:

Ocares Hermosa Johnathan Eduardo

CODIGO:

20122183G

PROFESOR:

Ing. Quiñones Castillo Leoncio

LIMA – PERU

2018-I

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INDICE

I. INTRODUCCION .................................................................................................................................. 3

II. OBJETIVOS ......................................................................................................................................... 4

III. FUNDAMENTO TEORICO ................................................................................................................... 5

IV. MATERIALES Y EQUIPOS ................................................................................................................... 9

V. CÁLCULOS ....................................................................................................................................... 11

VI. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL.................................................................................................. 14

VII. CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES............................................................................................... 29

VIII. RECOMENDACIONES..................................................................................................................... 29

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I.

INTRODUCCION

La fundición es una de las profesiones más antiguas, desde tiempos remotos el hombre a producido objetos de metal fundido para propósitos artísticos o prácticos. Con el crecimiento de la sociedad industrial, la necesidad de fundición de metales ha sido muy importante. El metal fundido es un componente importante de la mayoría de maquinarias modernas, vehículos de transporte, utensilios de cocina, materiales de construcción, y objetos artísticos y de entretenimiento. También está presente en otras aplicaciones industriales tales como herramientas de trabajo, maquinarias de manufactura, equipos de transporte, materiales eléctricos y electrónicos, objetos de aviación, etc. La mejor razón de su uso es que puede ser producida económicamente en cualquier forma y tamaño.

Los procesos de fundición consisten en hacer los moldes, preparar y fundir el metal, verter el metal en los moldes, limpiar las piezas fundidas y recuperar la arena para volver a usarla. El producto de las fundiciones es un colado, que puede variar desde una fracción de kilogramo hasta varias toneladas: también puede variar en su composición ya que prácticamente todos los metales y las aleaciones se pueden fundir. La fundición es anterior al año 2 000 A.C., Y el proceso utilizado entonces, es poco diferente en principio del utilizado en la actualidad, sin embargo, pocos años atrás, la investigación ha producido aplicaciones y adaptaciones que hasta entonces no se habían considerado dentro del alcance de la industria de la fundición. Las altas cifras de producción, el buen acabado de las superficies, las pequeñas tolerancias en las dimensiones y la mejoría en las propiedades de los materiales, han permitido fundir partes de forma complicada, ya sean de tamaño grande o pequeño y de todos los tipos de metales.

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II.

OBJETIVOS



Calcular y diseñar teniendo los conocimientos básicos el riser, área de ataque y el bebedero de una pieza con el fin de obtener una buena pieza sin defectos.



Corroborar la eficacia de los cálculos hallados y ver si son verídicos con el experimento realizado en el momento de la colada.



Realizar el Balance de Carga.



Conocer las etapas de fabricación de piezas desde su planeamiento hasta la ultima etapa para entregar al usuario.

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III.

FUNDAMENTO TEORICO

MOLDEO: Es la operación que permite obtener una cavidad o vació reproducción en negativo de una pieza, en la cual a de vaciarse el metal líquido que al solidificarse adquirirá la forma de la pieza que se desea obtener. Según los materiales empleados y su duración los moldeos se dividen en METODOS DE MOLDEO El método empleado para hacer un molde depende, entre otras cosas de: 1. Tipo de material del molde 2. Tipo del proceso de moldeo 3. Consideraciones especiales; alimentadores, rebosaderos y características de solidificación. 4. Equipo mecánico de moldeo, disponible.

Moldes de arena verde La fabricación de piezas metálicas de una forma y tamaño definidos, fundiendo un metal o aleación y vertiéndolo en moldes construidos previamente, es la técnica que se designa con el nombre de conformación por moldeo. Un molde es un recipiente que presenta una cavidad en la que se introduce el material en estado líquido que, al solidificarse, adopta la forma de la cavidad. A esta técnica también se le llama fundición o colada. Permite dar forma a muchos materiales con un buen acabado. Para crear una pieza mediante esta técnica es preciso seguir una serie de pasos: a) Se coloca la «caja de fondo», A, sobre un tablero de madera, como B de la figura 49. Se echa en la caja arena de moldear, se disponen los modelos como se reproduce en la figura, en corte transversal, y se ataca la arena con un atacador (figuras A, D Y E). Antes de introducir los modelos se espolvorean con una pequeña cantidad de polvo de ladrillo o con el llamado «gris» (polvo de la arena quemada por las piezas fundidas) y asimismo la superficie de la arena, una vez atacada y alisada, para evitar que la arena de la caja superior se adhiera a la del íondo. b) Se coloca la caja superior y se disponen convenientemente unos palos para formar el bebedero D y los cargadores E, E, tal como se muestra en la figura 49. Luego se echa arena en la caja superior, se ataca debidamente y, con una aguja de dar gases como las que pueden verse en A y B de la figura 42, se abren unos respiraderos F, F, para dar salida a los gases. Cada pieza debe tener a lo menos un respiradero para evitar rechupes y sopladuras producidos por el aire y los gases no quemados.

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c) Se quitan cuidadosamente los palos del bebedero D y los cargadores E, E. Seguidamente se quita la caja superior y se coloca sobre una superficie perfectamente lisa, poniendo gran cuidado en no remover la arena. La necesidad de espolvorear previamente polvo de ladrillo o gris en la superficie de la caja inferior resultará ahora evidente, pues sería muy difícil, por no decir imposible, quitar la caja superior sin que la arena se pegará y revolviera con la contenida en la caja de tondo.

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A continuación, se retiran los modelos de la arena de la caja inferior con un punzón como el que puede verse en la figura, cuya punta se clava en la madera del modelo para facilitar su extracción de modo que no arrastre la arena al sacarlo, estropeando la forma del molde. Después, con una espátula, se abren unos canales que vayan del bebedero y de los cargadores a todas las cavidades del molde, para que el metal fundido pueda fluir a través de todo el molde. Entonces se colocan las cajas de moldeo en sitio conveniente para su secado. d) Una vez completamente secas, se vuelve a colocar la caja superior sobre la de fondo y el molde queda dispuesto para recibir el metal.

e) Cerradas las cajas con grapas y cargadas con el peso conveniente para que no se levante la superior al fundir, se llena el molde con el metal fundido, vertiéndolo por el bebedero hasta que los cargadores queden llenos. Una vez que se ha enfriado el metal, se abre el molde y se sacan las piezas, que quedaran como muestra la figura

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Para fundir piezas huecas, el procedimiento es el siguiente: a. El modelo debe ser preparado de modo que permita el empleo del macho. La figura 51 reproduce un modelo en madera para una rueda con un agujero en el centro. La pieza acabada puede verse en la figura, Los machos se preparan en una caja especial, llamada «caja de machos». La figura reproduce una de estas cajas y A de la misma figura muestra el macho terminado. b. Se prepara un tablero como el de la figura 53. Este tablero debe tener una cavidad cuya hondura ha de ser igual a la de la mitad del modelo que ha de recibir. c. Se coloca el modelo en la cavidad (figura) . d. Se coloca la caja de fondo sobre el tablero en la posición que señala el punteado de la figura 54. e. La cara superior del modelo y el tablero se espolvorean con polvo de ladrillo o gris. f. Se echa arena en la caja atacándola como se explicó en el moldeo anterior, y apisonándola finalmente con un atacador o una porrilla, cual las señaladas en A, E, O de la figura 48. g. Sobre la cara superior de la caja de moldear se coloca otro tablero, se invierte el conjunto y se coloca sobre el banco. h. Se quita el primer tablero, que ahora estará en la parte superior de la caja. i. Se coloca la caja superior sobre la del fondo, en la posición que indican las líneas punteadas de la figura 55. j. Se espolvorean el modelo y la arena de la superficie de la caja de fondo con gris o polvo de ladrillo. k. Se colocan el bebedero y el cargador, tal como se muestra en A y E de la figura. l. Se echa arena en la caja superior y se ataca debidamente. m. Se quitan con cuidado el bebedero y el cargador y se hacen agujeros a través de la arena con una aguja adecuada (figura A y B). n. Se quita ahora la caja superior con mucho cuidado, pues de removerse la arena de la caja obligaría a repetir las cuatro últimas operaciones.

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o. Se saca el modelo de la caja de fondo y. si el molde ha sufrido algún deterioro, por desprenderse arena, se repara con las herramientas adecuadas, algunas de las cuales reproduce la figura. p. Se coloca el macho en la cavidad que le está destinada en la parte inferior del molde. q. La caja superior puede colocarse ahora sobre la de fondo y el molde está completo. Cuando este bien seco quedará dispuesto para recibir el metal. r. Se llena el molde con metal fundido. vertiéndolo por el bebedero hasta que éste y el cargador estén llenos. Cuando el metal se ha enfriado, se quita la caja superior y se saca la pieza, que debe aparecer como se indica en la figura 57. En el lugar del macho habrá un agujero a través de la pieza como muestra la ilustración. El corte transversal puede apreciarse en la figura 56. Deben aserrarse los trozos sólidos de metal unidos a la pieza que corresponden al bebedero y al cargador (figura 57 A Y B) Y la pieza queda lista para su acabado. Si la pieza requiere un acabado muy cuidadoso, debe someterse a procesos mecánicos adecuados. Si no se precisa un acabado tan cuidadoso, puede limpiarse la pieza con el chorro de arena, mecanizando únicamente aquellas partes que necesiten un acabado más fino.

IV. 1.

MATERIALES Y EQUIPOS Modelo de madera

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2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Resina Manguito exotérmico Un par de barras fierro de construcción Cajas de moldeo Polvo antiadherente Pintura de recubrimiento Alúmina

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V.

CÁLCULOS 1. Asumimos la forma de la pieza se toma como si fuese una placa recta para la facilidad de los cálculos, la cual quedaría tal como sigue, donde se indica a su vez la zona del circulo circunscrito:

Donde: Longitud = 31 cm = 310 mm Ancho = 23.6 cm = 239 mm Espesor = 4.6 cm = 460 mm Diámetro de la circunferencia inscrita = 4.6 cm = 46 mm Volumen de la Pieza: 𝑉 = 31 𝑐𝑚 × 23.6 𝑐𝑚 × 4.6 𝑐𝑚 𝑉 = 3831.018 𝑐𝑚3 Densidad del Acero al Manganeso: 𝑔𝑟 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 = 7.8 𝑐𝑚3 Peso de la pieza 𝑔𝑟 𝑐𝑚3 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑃𝑖𝑒𝑧𝑎 = 25240.2 𝑔𝑟 = 25.240 𝐾𝑔 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑃𝑖𝑒𝑧𝑎 = 3831.018 𝑐𝑚3 × 7.8

Diámetro de la circunferencia Inscrita para hallar el manguito: ꬿ 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑝𝑙𝑎𝑐𝑎 = 46 𝑚𝑚 × 2.05 ꬿ 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑙 𝑚𝑎𝑛𝑔𝑢𝑖𝑡𝑜 = 94.03 𝑚𝑚 Características del MANGUITO:  Diámetro del manguito: 90 UL  Altura = 135 mm  Peso = 5.40 Kg Numero de alimentadores: #𝐴𝑙𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠 =

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310 𝑚𝑚 2 × 94.03 𝑚𝑚

#𝐴𝑙𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠 = 1.68 = 2 Calculo de la eficiencia: 25.2402 25.2402 + 2(5.4) + 2.52385 𝑛 = 0.65 Se encuentra en el rango de eficiencia de los aceros. 𝑛=

Sin embargo, la experiencia según los trabajadores del área del moldeo, nos recomendaron usar un solo manguito de 70UL. Manguito 70L  Diámetro = 70 mm  Altura = 116 mm  Peso = 2.70 kg # Numero de manguitos = 1 Calculo del peso bruto 𝑃𝐵 = 25.2402 + 1 × 2.7 + 25.2402 × 0.10 𝑃𝐵 = 30.46422 𝐾𝑔 Tiempo 𝑇 = 𝑘 3√𝑒. 𝑝 3

𝑇 = 1.4√460 × 30.46422 𝑇 = 33.75 𝑠𝑒𝑔 Área de choque 𝐴=

22.6 × 𝑃 𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 × 𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 × 𝑐 × √𝐻

H = Altura del bebedero +10 cm

H = 33.4 cm 𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑐ℎ𝑜𝑞𝑢𝑒 =

22.6 × (30.464)

7.8 × 33.75 × 0.35 × √33.4 𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑐ℎ𝑜𝑞𝑢𝑒 = 1.29 𝑐𝑚2 12

Ab : AR : Aa = 1 : 2 : 1 Área del Bebedero: 𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑏𝑒𝑏𝑒𝑑𝑒𝑟𝑜 = 1.29 𝑐𝑚2 𝜋𝐷 2 = 1.29 𝑐𝑚2 4 𝐷 = 1.28 𝑐𝑚 = 1.5 𝑐𝑚 𝑜 2 𝑐𝑚

Área de Repartición: 𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑅𝑒𝑝𝑎𝑟𝑡𝑖𝑐𝑖𝑜𝑛 = 2 × (1.29 𝑐𝑚2 ) = 2.58 𝑐𝑚2 𝑐 (𝑎 + 𝑏) 𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑅𝑒𝑝𝑎𝑟𝑡𝑖𝑐𝑖𝑜𝑛 = 2

C=a B = a/2 3𝑎2 𝐴= = 2.58 𝑐𝑚2 4 𝑎 = 1.85 𝑐𝑚 = 2 𝑐𝑚 𝑏 = 0.9 𝑐𝑚 = 1 𝑐𝑚 𝑐 = 1.85 𝑐𝑚 = 2 𝑐𝑚 Canal de Ataque: Para aceros: 𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝐴𝑡𝑎𝑞𝑢𝑒 = 1 𝑐𝑚 × 𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝐴𝑡𝑎𝑞𝑢𝑒 1.29 𝑐𝑚2 = 1 𝑐𝑚 × 1.29 𝑐𝑚

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VI.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Se realizó el proceso de moldeo con 2 modelos más adicionales de Quintanilla y Aquino.

1. Se realiza los cálculos para estimar el número de Riser usados.

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2. Se escoge una caja con capacidad para los 3 Modelos. Se coloca las 3 mitades de esferas oscuras como referencia para saber cual es la base y colocarlo en el sentido correcto la tapa.

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3. Con la ayuda de los trabajadores del área del moldeo, rellenamos la caja solo la base y empezamos a hacer presión en la zona alrededor del modelo.

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4. Lo volteamos con la ayuda de la grua y colocamos los accesorios (sistema de alimentación y mangitos). Los 2 manguitos para el modelo de Quintanilla (la más cercana en la foto), 1 manguito para el modelo de Ocares (la del medio) y 1 manguito para el modelo de Aquino (la mas alejada).

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5. Se vuelve a rellenar sosteniendo fuertemente, pero antes se agrega polvo de grafito y tapamos los agujeros. Luego con herramientas tratamos de nivelar la superficie.

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6. Se procede a la colada la cual es Acero al Manganeso. Luego de desmoldeamos y cortamos los canales.

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7. Se realiza un balance de carga para el acero . Con la data que nos entregó el Ing. Cristian.

Materia prima Retorno Chatarra Fe-Cr b/c Fe-Mn a/c Fe-Mn b/c Suma

%

%Composición de elemento C Cr Mn P S

30 56 2.12

1.1 0.03 0.06

10

8.01

1.875

2.02

100

1.6

12.5

0.05 0.03

0.03 0.03

67

80 Calculado

C

Cr

Mn

P

0.33 0.017 0.0013

0.48

3.75

0.015 0.017

0.801

7.5

7.80

0.038

1.5

1.1873

28

0.009 0.017

1.42

1.9

Se necesita un desoxidante Ca-Si 0.18% o Al ya que es un acero al Mn Carbono 1.1-1.2% Cromo 1.5-2.0% Manganeso 12-14% Fosforo máximo 0.07% Azufre 0.05%

S

12.75

0.39 0.032

0.02

VII. CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES •

Se generará una dilatación del metal durante el vaciado y posterior solidificación

•

El tiempo de fluencia de la mezcla arena resina es de aproximadamente de 10 minutos.

•

El fosforo da fragilidad a la pieza.

•

Es necesario un Ca-Si

VIII. RECOMENDACIONES •

Realizar el moldeo con guantes de seguridad dado que la resina es muy adherente e insoluble con el agua por lo tanto es muy difícil que salga con agua.

• •

Llevar los demás implementos de seguridad como casco o botas de seguridad. Para poder retirar los canales de alimentación y bebedero, se debe tener mucho cuidado.

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