Practica 2.docx

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MORELOS FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS E INGENIERÍA

PROCESOS DE MANUFACTURA GRUPO: “D” FACULTAD DE MEDICINA VETERINARIA Y ZOOTECNIA

Práctica 2: Fundición y Deformación Plástica

Nombre: Vergara Muñoz Ricardo Samuel

Docente: Andrés Álvarez

Cuernavaca, Morelos

2 de Abril de 2019

U A E M

Índice Introducción ........................................................................................................ 3 Objetivos ............................................................................................................ 4 Marco Teórico .................................................................................................... 5 Clasificación de su Proceso de Fundición ........................................................ 11 Características del Metal a Fundir del material de moldeo y del molde ........... 11 Materiales utilizados ......................................................................................... 12 Proceso de Fundición ....................................................................................... 13 Proceso de manufactura por conformado de plástico ...................................... 15 Efecto de la temperatura .................................................................................. 15 Trabajo en lámina............................................................................................. 16 Conclusión........................................................................................................ 17 Bibliografía ....................................................................................................... 17

2

U A E M

Introducción En este trabajo se presenta el procedimiento de cómo realizar un proceso de fundición de un material y identificar las propiedades y el comportamiento del material a fundir, así como también las medidas de seguridad a seguir para evitar accidentes. De igual manera se analizara la deformación plástica de los materiales y ver cómo se comportan al ser sometidos a una fuerza externa que altera su forma física.

3

U A E M

Objetivos     

Conocer e identificar el proceso de fundición del bismuto y las herramientas requeridas para la elaboración de piezas en este material. Familiarizarse con el proceso de obtención de piezas fundida empleando la técnica de moldeo en arena. Identificar las características macroscópicas y los defectos superficiales más comunes que se distinguen en una pieza fundida. Aplicar la técnica de trabajo en frío para obtener la deformación plástica de los metales. Conocer el efecto que tiene las deformaciones en los metales.

4

U A E M

Marco Teórico Fundición Proceso de producción de piezas comúnmente metálicas pero también de plástico, por vaciado del material fundido dentro de un molde y que luego es enfriado y solidificado. Los procesos de fundición del metal se dividen en dos categorías de acuerdo al tipo de moldes 1) moldes desechables y 2) moldes permanentes. En las operaciones de fundición con molde desechable, éste se destruye para remover la parte fundida, como se requiere un nuevo molde por cada nueva fundición, las velocidades de producción son limitadas, ya que se requiere más tiempo para hacer el molde que para la fundición en sí, sin embargo, para ciertas partes se pueden producir moldes y fundiciones a velocidades de 400 partes por hora o mayores. En los procesos de moldeo permanente, el molde se fabrica con metal (u otro material durable) que permite usarlos en repetidas operaciones de fundición. En consecuencia, estos procesos tienen una ventaja natural para mayores velocidades de producción Fundición en arena Es el modelado de un metal “vertiendo” metal fundido en un molde. La arena es un material especialmente bueno para hacer moldes. Puede resistir a temperaturas muy altas y se puede moldear en formas complejas. Entre los metales de fundición más corrientes están el hierro colado, acero, aleaciones de aluminio y latón. Los bloques del motor de automóviles y las culatas del cilindro, los soportes para maquinaria pesada, tapas de registro, y el bastidor de tornillo de bancos de un mecánico (como los de los talleres escolares) son ejemplos de productos fundidos en arena. La fundición en arena requiere un patrón o modelo al tamaño de la parte, ligeramente agrandado, tomando en consideración la contracción y las tolerancias para el maquinado de la pieza final. Los materiales que se usan para hacer estos modelos incluyen la madera, los plásticos y los metales. Tipos de Moldes El más simple está hecho de una sola pieza y recibe el nombre de modelo sólido, tiene la misma forma que el fundido y su tamaño están ajustado para la contracción y el maquinado. Aunque es el modelo más fácil de fabricar, no es el más fácil de usar para hacer moldes de arena. La determinación de la ubicación de la línea de separación de las dos mitades del molde de un modelo sólido puede ser un problema, y la incorporación del sistema de paso y la mazarota al molde queda a juicio y habilidad del trabajador que funde. En consecuencia, los modelos sólidos se limitan por lo general a cantidades muy bajas de producción 5

U A E M Los modelos deslizantes consisten en dos piezas, que dividen la parte a lo largo de un plano que coincide con la línea divisoria del molde. Los modelos deslizantes son apropiados para piezas con configuraciones geométricas complejas y cantidades moderadas de producción. La línea de división del molde está predeterminada por las dos mitades del modelo, y no se deja al criterio del operador. Para cantidades de producción mayores se emplean modelos de placas ajustadas o de capucha y base. En los modelos de placas ajustadas, las dos piezas del modelo deslizante están sujetas a los lados opuestos de una placa de madera o metal. Los agujeros en la placa permiten que los marcos superior e inferior (capucha y base) del molde se alineen en forma adecuada. Los modelos de capucha y base son similares a los de placas ajustadas, excepto porque las mitades que se separan están ajustadas a placas diferentes, de modo que las secciones de la capucha y base del molde se fabrican de manera independiente en lugar de usar las mismas herramientas para ambas.

Caracteristicas del material de Molde 1)Resistencia, capacidad del molde para conservar su forma y resistir la erosión ocasionada por el flujo de un metal fundido; depende de la forma del grano, cualidades adhesivas del aglutinante, y otros factores;

6

U A E M 2) Permeabilidad, capacidad del molde para permitir que pasen el aire y los gases calientes a través de los vacíos de la arena, durante la operación de fundido; 3) Estabilidad térmica, característica de la arena en su superficie de la cavidad del molde para resistir el agrietamiento y la deformación ante el contacto con el metal fundido; 4) Colapsabilidad , facilidad de que el molde se retire y permita que el fundido se contraiga sin que se agriete; también se refiere a la facilidad con que se quita la arena del fundido durante su limpieza,. 5)Reutilización, ¿es posible reutilizar la arena del molde roto para hacer otros moldes? En ocasiones, estas medidas son incompatibles: por ejemplo, un molde con mucha resistencia es menos colapsable. Caracteristicas del moldeo El material sometido a moldeo ha de presentar buena colabilidad, o aptitud de un material que en estado fundido rellena todas las cavidades del molde en que es vertido y adopte su forma. En el caso de productos poliméricos, este método se puede utilizar con plásticos termoestables, pero sobre todo con termoplásticos. En el caso de materiales metálicos se utiliza con aceros y fundiciones de los que se fabrican un diverso tipo de piezas, levas, pistones, cigüeñales, bancadas. Fusibilidad o la aptitud de un material de pasar de sólido a líquido por efecto del calor, se caracteriza por la temperatura de fusión.

7

U A E M

Deformacion plastica El formado de metales incluye varios procesos de manufactura en los cuales se usa la deformación plástica para cambiar la forma de las piezas metálicas. La deformación es el resultado del uso de una herramienta que generalmente es troquel para formar metales el cual aplica esfuerzos que exceden la resistencia de fluencia del metal. Procesos de deformación volumétrica Se caracterizan por deformaciones significativas y cambios de forma, todo lo cual corresponde con los procesos primarios de deformación. En general, la relación entre el área superficial y el volumen de trabajo es relativamente pequeña. El término volumétrico describe a las partes de trabajo que tienen esta baja relación de área volumen. La forma del trabajo inicial para estos procesos incluye tochos cilíndricos y barras rectangulares. Las operaciones básicas en deformación volumétrica (figura 3.3), se pueden clasificar en: 





Laminación. Es un proceso de deformación por compresión directa, en el cual el espesor del lingote se reduce al pasar a través de dos rodillos que giran en sentido opuesto, y cuya separación es menor que el espesor inicial del rodillo. Este proceso se puede realizar tanto en frío como en caliente, figura 3.3 (a). Forja. En este caso, el material se deforma entre dos dados, de tal manera que la forma del dado se imprima para obtener la geometría deseada (forja en estampa). En algunos casos los dados tienen geometrías simples refiriéndose al proceso como forja libre. En virtud de las grandes deformaciones, característica del proceso, éste se realiza en caliente; sin embargo, cuando se pretende calibrar las dimensiones se realizará en frío, figura 3.3 (b). Extrusión. Proceso de compresión indirecta en el cual el metal se hace fluir a través de la abertura de un dado para que adquiera su geometría. El proceso se realiza en caliente con excepción de su aplicación en metales suaves en donde la longitud del perfil obtenido es del orden de su diámetro. El proceso se caracteriza por permitir la producción de piezas 8

U A E M de sección transversal constante con un costo mínimo de herramental; esto aunado a la factibilidad de generar secciones transversales imposibles de producir por laminación, figura 3.3 (c ).  Estirado. En este proceso el diámetro de un alambre o barra se reduce cuando éste se hace pasar, por efecto de una fuerza de tracción, a través de la abertura de un dado. En este caso, la deformación se produce por cargas de compresión indirecta en el dado, inducidas por la carga de tracción aplicada, figura 3.3. (d)

9

U A E M

10

U A E M

Clasificación de su Proceso de Fundición El proceso de fundición utilizado en esta práctica fue de forma neta en un molde abierto ya que se calentó el metal a una temperatura suficiente hasta llegar a su punto de fusión y se vierte en la cavidad del molde hasta llenarlo y esperar a que el metal se solidifique completamente y retirarlo del molde y no requiere ningún proceso adicional de maquinado para forma la pieza.

Características del Metal a Fundir del material de moldeo y del molde Características del Bismuto          

Número atómico: 83 Configuración electrónica: [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p3 MA: 208,98 Densidad: 9,78g.cm-3 PF: 271,3 ° C PE: 1560 ° C Número de protones/electrones: 83 Número de neutrones: 126 Clasificación: otros metales Color: blanco con tinte rojizo

Características del molde   

Facilidad para darle forma Resistencia, capacidad del molde para conservar su forma y resistir la erosión Resistencia al agrietamiento y la deformación ante el contacto con el metal fundido

Características del moldeo 

Colabilidad



fusibilidad

11

U A E M

Materiales utilizados 

2 Refractarios



Moldes



Parrilla



Sal



Bismuto



Agua



Termómetro infrarrojo



Guantes de carnaza



Careta



Cucharon



Escoria



Lamina de aluminio

12

U A E M

Proceso de Fundición Al inicio de la práctica se comenzó con la práctica de fundición el profesor comenzó a llenar los dos refractarios uno con sal y otro con agua y coloco los moldes dentro del refractario con sal tal como se muestra en las siguientes imágenes:

Enseguida se procedió a poner a calentar la parrilla con la finalidad de comenzar a fundir el material que en este caso fue Bismuto al 99.99% se eligió este material ya que tiene un punto de fusión bajo de 271 grados centígrados, no es toxico para el ser humano y con la parrilla se puede fundir sin ningún problema sin necesidad de utilizar un horno de fundición. Al poner el material a fundir se le agrego escoria alrededor del material con la finalidad de jalar las impurezas y ponerlas en la parte inferior y sea posible removerlas.

Al calentarse el material se estaba monitoreando su temperatura a través de un termómetro infrarrojo con la finalidad de observar cuando el material llegue a su punto de fusión ósea de que pase de un estado sólido a un estado líquido. En las siguientes imágenes se puede observar el proceso de monitoreo de temperatura y de fundición del material.

13

U A E M Una vez que el material llego a su punto de fusión se procedió a verterlo en el molde teniendo en cuenta las medidas de seguridad para evitar accidentes los cuales fueron guantes de carnaza y una careta ya que como se trabajó con altas temperaturas se puede sufrir un accidente. El vertido debe ser continuo ya que al comenzar a verterlo se comienza a solidificar el material haciéndose grumos en este así que el vertido debe ser continuo y la sal su función es de un neutralizador que evita que rompa el molde.

Se pudo observar que al solidificarse el material tornaba un color azul esto se debió a que el material se estaba fundiendo al aire libre las partículas de hidrogeno se adhieren al material dando este color en el material. Una vez solidificado se llevó a colocarlo al refractario con agua para baja su temperatura y sea más fácil de retirarlo del molde. Al sacarlo del molde pudimos observar que el material tornaba un color brilloso ya que el material tiene propiedades cristalinas.

Posteriormente se realizó otro moldeo pero en este se interrumpió la solidificación del material fundido interrumpiendo la formación de su estructura cristalina dando forma en diferentes cristales esparcidos por todo el material. Como lo podemos observar en la siguiente imagen. Con esto se dio por finalizado la práctica de fundición.

14

U A E M

Proceso de manufactura por conformado de plástico La segunda practica fue de deformación plástica se utilizó un proceso de deformación volumétrica de rolado que consiste en disminuir el espesor del metal se procedió a traer la lámina de aluminio para ser cortada con la cizalla configurada a 10 cm para realizar el corte del aluminio. Teniendo en cuenta las siguientes medidas de seguridad 









Evitar meter los dedos dentro de la guillotina ya que si accionamos el pedal aun no estando en funcionamiento a la hora de prendarla se accionara la cizalla y esto puede generar un accidente. Otra medida de seguridad es que no debe de a ver nadie en la parte trasera ya que puede accidentarse cuando se esté trabajando Guardar distancia en la banda del motor ya puede jalarnos la pierna y lesionar de grave manera al operador. Podemos mover el pedal accionador de la guillotina haciendo alusión a las piezas intercambiables del sistema americano para mejor comodidad del operador. No portar anillos collares, aretes, etc. Y usar ropa holgada.

Efecto de la temperatura En esta práctica se hizo una deformación del metal mediante un trabajo en frio es decir a una temperatura ambiente ya que no se utilizó altas temperaturas para deformar el material En la siguiente imagen se puede observar la realización del corte de la lámina.

Mediante una roladora con la finalidad que se le diera una forma circular a la lámina. Se puede observar que la lámina una vez rolada es imposible que vuelva

15

U A E M de nuevo a su forma normal ya que se aplica una fuerza que genera dislocaciones es la estructura del metal que hace que cambie de forma.

Como medidas de seguridad a la hora de trabajar con esta maquinaria debemos considerar lo siguiente con la finalidad de evitar accidentes.  

  

Se debe observar que todo el personal que interviene en la realización de este trabajo debe portar su equipo de protección personal. Antes de iniciar la realización del trabajo debe observar que el área de trabajo se encuentre limpia y despejada de objetos lo cual nos pueda provocar una caída. No debe de realizar actos inseguros en cual le valla a provocar un accidente. Es compromiso de todos los trabajadores involucrados en la realización de este trabajo conocer su procedimiento. Se debe contar con herramienta en buen estado para evitar lesiones.

Trabajo en lámina Posteriormente el profesor nos mostró otra maquinaria para trabajo en lamina que no es más que reducir el espesor de la lámina se reduce al pasar a través de dos rodillos que giran en sentido opuesto, y cuya separación es menor que el espesor inicial del rodillo. A esto se le conoce como deformación volumétrica.

16

U A E M

Conclusión Al término de esta práctica se logró saber más como llevar a cabo un proceso de fundición adecuadamente conociendo las propiedades del material a fundir y las medidas de seguridad a seguir para evitar accidentes, así como también el comportamiento del material ya fundido como el cambio de su estructura cristalina al ser interrumpido su solidificación del material. También se logró aprender más sobre el efecto que tiene la deformación plástica de los metales ya que al ser sometidos a dichos procesos cambian sus propiedades como la resistencia ductilidad y tensión etc.

Bibliografía Fred E. Meyers. (2006). Diseño de instalaciones de manufactura y manejo de materiales. México: Pearson Educación. José Avellino Espeso Santiago. (2007). Seguridad en el trabajo. España: Lex Nova. Juan José Rubio Ferrer. (2012). Seguridad y prevención de riesgos en el almacén. España: Aula Mentor.

17