PDF- -01-CAPITULO 01 - Calculos de La Mazarota y Bebederos importante

Description

DISEÑO DEL MOLDE SELECCIÓN DE TIPO DE MODELO A FABRICAR Modelo de una sola placa Llevan medio modelo en cada cara de la placa,

de forma que las dos mitades completan la configuración de la pieza

Este tipo de placas se utilizan generalmente para la producción de cantidades grandes de piezas pequeñas requiere el uso de este tipo de modelos

La parte superior y la parte inferior del modelo están montadas en los lados opuestos de una placa de metal de esta manera se logra obtener el modelo en una sola placa,

las placas y modelos llevan su sistema de vaciado de colada,

es decir llevan incorporados la mazarota,

canal de alimentación y el bebedero

Método de fabricación del modelo Proceso CAD- CAM – CNC: este método se utiliza en productividad y alta exigencia los procesos

Se obtienen por procedimientos mecánicos,

siendo sometido el modelo a tres operaciones por fresado

Para la simulación de la placa se utilizó la herramienta de MASTER CAM

El tipo de arena empleado en la fabricación del molde es Arena sílice El más común de los minerales utilizados en la fundición para producir moldes y corazones es la sílice (sio2) su forma más común el mineral de cuarzo,

algunas de las razones de la popularidad de su uso son las siguientes:

La más abundante en la naturaleza De fácil extracción y universal localización Bajo costo de producción Dureza y resistencia a la abrasión satisfactoria Disponible en una amplia variedad de tamaño de grano y forma Resistencia al metal y al ataque acido de la escoria adecuado Conocida como un excelente refractario y Excelente resistencia al calor

La sílice exhibe un drástico cambio en el volumen cuando se incrementa la temperatura,

los fundidores han aprendido acompensa este problema a través del uso de aditivos específicos

Diseño del modelo del corazón El corazón se hace generalmente de arena compactada,

el corazón dependiendo de la forma puede o no requerir soportes Para el caso de nuestra pieza usaremos arena sílice

Análisis de los diferentes procesos 

Económico: es un proceso más barato que el resto

Resistencia a altas temperaturas,

posibilidad de utilización en gran cantidad de metales y aleaciones,

No requiere de tolerancias especiales,

aproximadamente un 90% del material del molde es reciclable,

se trata de un proceso flexible con costos de materiales bajos

Desventajas

No se trata de un proceso recomendado para piezas de gran tamaño

Las tolerancias que se obtienen suelen ser bastante grandes

No es el proceso más adecuado para la realización de piezas de geometría compleja

Los acabados superficiales que se obtienen no son los mejores

Piezas con resistencia mecánica reducida

Shell moldinge En este método de moldeo en arena vemos que las ventajas son: Las piezas se obtienen con un acabado superficial muy bueno,

elevada precisión geométrica y dimensional,

y la mecanización de las piezas,

como consecuencia de la elevada precisión con que se obtienen,

es en muchas ocasiones innecesaria y,

las creces de mecanizado son muy pequeñas

Quedan eliminados casi por completo los defectos superficiales y la limpieza de la superficie de las piezas es mínima y en algunos casos innecesaria

Los moldes son muy estables y pueden almacenarse durante mucho tiempo,

lo que permite fabricarlos en grandes series y usarlos donde y cuando convenga

Permiten una elevada mecanización,

tanto en el manejo de la arena (se elimina la suciedad y el polvo),

como en la rapidez y uniformidad del producto que se obtiene

Puede emplearse mano de obra no especializada,

reduciendo los costos de fabricación

Se puede colar toda clase de metales y aleaciones empleadas en fundición: aceros al carbono y aleados,

aleaciones ligeras y ultraligeras

Inconvenientes: Sólo resulta económico en la fabricación de grandes series,

donde los gastos de amortización se reparten entre un gran número de piezas

Las piezas no pueden ser muy voluminosas

las mayores obtenidas son de unos 100 kg

Las placas modelo tienen que ser siempre metálicas y con elevada precisión dimensional

Las arenas y las resinas son mucho más caras que los materiales empleados en el moldeo ordinario

vaciado en cera perdida EI método a la cera perdida está especialmente indicado en la obtención de piezas pequeñas de forma complicada,

imposibles o difíciles de obtener por otros procedimientos,

de cualquier tipo de aleación,

incluso aleaciones refractarias

Por otra parte,

si no se requiere un control dimensional muy estricto,

las piezas salen completamente terminadas

En la actualidad se obtiene una gran variedad de ellas: fresas y brocas de aceros de corte rápido

álabes para turbinas de vapor,

de gas y de motores de reacción,

de aceros inoxidables o de aleaciones refractarias

tijeras e instrumental quirúrgico,

máquinas de coser,

Las limitaciones de este procedimiento se deben al coste relativamente elevado y a la limitación del tamaño de las piezas,

menos de 500 g (la mayoría no sobrepasan los 30 g),

aun cuando se han llegado a obtener piezas de 14 kg

vaciado en yeso Las ventajas del moldeo en yeso estriban en que se obtienen superficies muy bien acabadas,

con perfecta reproducción de los detalles del molde,

elevada precisión en las medidas (entre 0,8 y 1%),

que en muchos casos elimina el mecanizado y se consiguen piezas por lo general exentas de porosidad superficial y tensiones internas

El principal inconveniente es la oxidación de los metales férreos,

por lo que estos no pueden utilizarse

En los métodos de moldeo expuestos hasta ahora hay que romper el molde para extraer de él la pieza moldeada

Por tanto habrá que construir tantos moldes como piezas se precisen

En la práctica actual de la fundición,

se dispone de moldes metálicos permanentes o coquillas,

que permiten obtener un número muy elevado de piezas iguales (a veces hasta 300

Como las coquillas resultan muy caras,

en cada caso se debe conocer el número mínimo de piezas que hay que fabricar para que el procedimiento resulte económico

Por otra parte,

con el uso de las coquillas se reduce el mecanizado de las piezas y,

además se pueden obtener superficies más finas y uniformes que las que se obtienen en los moldes de arena

CONCLUSIÓN

Después de analizar los diferentes procedimientos concluimos que el procedimiento de vaciado más adecuado a este caso particular,

es el vaciado en arena porque es fácil de moldear los aspectos geométricos de esta pieza en específico y porque es más económico del resto de los materiales que se utilizan para el moldeo

Tiene una resistencia a altas temperaturas

Este material se puede reutilizar,

el acabado fino y liso en la pieza fundida depende del tamaño de grano de la arena

RESUMEN DEL PROCESO A UTILIZAR (handbook) MOLDEO EN ARENA (MOLDE) es uno de los más versátiles de metal-procesos de formación,

proporcionando una enorme libertad de diseño en términos de tamaño,

la forma y la calidad del producto

Los procesos de moldeo por Arena se clasifican de acuerdo a la forma en que la arena se mantiene

Caso moldes con arena

Con los procesos de moldeo por caso arena,

libre flujo de arena rodea el patrón

Procesamiento espuma perdida,

que utiliza patrones de poliestireno expandible,

son ejemplos de caso moldes con arena

Tipos de arena

Arena de moldeo en arena verde se compone de diversos ingredientes,

cada uno con un propósito específico

El más fundamental de estos ingredientes es la base misma arena

La forma más predominante de arena es arena silícea

Se clasifica en dos categorías: de naturaleza sintética pegada y arena

Naturalmente la arena contiene arcilla base de contaminantes

Estas arcillas naturales son el resultado de la sedimentación depósitos producidos durante la formación de la arena depósito

El uso de este tipo de arena de moldeo en arena

verde medio está determinado por el tipo de metal fundido,

y el grado de coherencia exigida por el producto final

Arena sintética se compone de granos de arena de grano de diferentes distribuciones

Agentes de unión se añaden a estas arenas base para producir las deseadas características de moldeo

La principal base arena en esta categoría es el silicio,

y cromita son utilizadas para aplicaciones especiales

Controlar la Estructura de los granos de arena es una característica muy importante en la selección

La selección determina la permeabilidad del molde definitivo y densidad,

y estos dos parámetros fundamentales para la producción de fundiciones de calidad

Metal fundido cuando se introduce en un molde de arena verde,

los gases y el vapor se genera como resultado de la descomposición térmica del clasificador y otros aditivos o contaminantes que están presentes

Si la permeabilidad del molde no es suficiente como para permitir el escape de los gases generados,

las presiones del molde se incrementan,

que impide el flujo de metal fundido,

o incluso el metal fundido del molde

El hecho que el gas se genera dentro de la cavidad del molde no siempre es una desventaja

Las presiones en el molde de la generación de gases metálicos para evitar penetración en la arena

Esto minimiza holocausto de granos de arena y los problemas relacionados con la limpieza y el mecanizado de fundición

Por lo tanto,

un equilibrio entre permeabilidad del molde y a la generación de gases debe mantenerse

Arena aditivos deben ser aquellas que contribuyen a la producción de un bajo volumen de gas

Por otro lado,

es conveniente seleccionar materiales que producen niveles más altos de gas

Permeabilidad es controlada por la cantidad y el tamaño de los espacios vacíos entre las densamente pobladas,

El tamaño de los huecos es determinado por el tamaño,

forma y embalaje de los granos

La Figura 1 ilustra dos tamaños de granos de arena

La Figura 2 muestra que los vacíos en la cara del molde son demasiado grandes para una arena gruesa y pequeña para una arena fina,

aunque el área total vacía por metro cúbico de volumen es casi la misma para ambos las arenas

Sin embargo,

estos criterios de distribución también rigen la estabilidad dimensional de la arena

Un molde de arena verde debe resistir la erosión causada por el metal y obstaculiza el flujo superficial sobre la arena

Si los granos de arena no se mantienen firmemente en su lugar durante flujo del metal,

el resultado será suelto granos de arena que se lave en la cavidad de la fundición y causar una mala fundición

Los granos de arena se mantiene en su lugar por una combinación de dos mecanismos: una acción acuñante en que los granos de arena están bloqueadas mecánicamente

La acción combinada de estos dos mecanismos constituye la base de la arena fuerza desarrollada en la cavidad del molde

La mejor arena del molde para una óptima condición fuerza y densidad desarrollo es producida por granos de arena que muestran una distribución normal

Cuando el metal fundido se introduce en la cavidad del molde,

el calor se transfiere desde el metal fundido a los adyacentes granos de arena,

haciendo que los granos de arena para ampliar

Entre 425 y 600 °C (800 y 1110 °F),

sílice sufre un cambio de fase de alfa a beta,

que es acompañada por un rápido aumento de volumen (Fig

Los granos de arena se debe permitir a ampliar,

o la superficie del molde se verán alterados o destruidos,

con la consiguiente pérdida de calidad de fundición

Los granos no deben ser tan densamente compactados o han chocado contra tan apretado que no están en condiciones de expandirse sin alterar la superficie del molde

Arena fina con poros más pequeños pueden tener una menor capacidad para permitir que los gases de descomposición para escapar

No obstante,

mejorar el acabado de la superficie y mejora la reproducción del plano detalle

Arena de un solo tamaño de malla distribución proporciona la mejor ventilación,

pero ofrece menos protección contra la erosión o la expansión defectos

La arena fina puede requerir una mayor cantidad de agentes de unión (arcilla,

agua) debido a la mayor superficie que debe estar cubierto

La selección de la base adecuada arena es un compromiso en el mejor de los casos

La elección óptima es un multipuntillo arena con adecuada permeabilidad para el metal y la geometría que se derrama

Cuenta en la decisión también es la economía de las materias primas y en el acabado de la superficie y calidad de fundición

Las arcillas de moldeo

Los aditivos pueden ser divididos en dos categorías,

arcillas y materiales carbonosos

El principal objetivo de las arcillas para su función como agente de enlace para mantener juntos a los granos de arena durante el proceso de fundición

Los materiales carbonosos ayudan estabilidad dimensional del molde,

Tipos de arcilla

Las arcillas utilizadas habitualmente en moldeo en arena verde son de tres tipos generales: Montmorillonita o bentonita arcillas

Estos se subdividen en dos tipos generales: occidental o sodio bentonita,

y el Sur o de calcio bentonita

Las dos arcillas difieren en su composición química,

así como en su comportamiento físico dentro de un sistema arena Caolinita o como normalmente es llamado Illita,

la arcilla no es usada ampliamente

Las más importantes las arcillas que se usaron en arena verde las operaciones son las bentonitas

Las bentonitas Occidental y Meridional difieren en composición química y,

sus características físicas también

En general,

la bentonita Occidental inferior de color verde se desarrolla fuerza y resistencia en caliente que la misma cantidad de bentonita del Sur

Bentonita Sur,

produce una mayor resistencia en verde y caliente inferior

Este fenómeno es a veces se confunde con lo que se conoce como durabilidad

Controlar propiedades arcilla

Todas las arcillas pueden ser hechas de plástico y se dedicará al desarrollo de cualidades cuando se mezclan con las cantidades adecuadas de agua

Esta es la tercera condición que determina la durabilidad de la arcilla en un sistema arena

Arcilla calidad se mide generalmente contra la cantidad necesaria para desarrollar una determinada resistencia en arena verde

Se debe tener cuidado cuando se evalúa una arcilla de esta manera debido a los efectos del agua en la fuerza

El término "pegajoso" define el punto de transición de carácter predominantemente aglutinante de las propiedades de adherencia

Una vez que el tipo de arcilla se determina para el sistema arena,

las consideraciones económicas deben ser evaluados,

porque la situación geográfica de la fundición,

o la combinación de las arcillas que se usaron en la operación

Definición de la posible pieza fundida Nuestra pieza fundida (chumacera),

tendrá una alta resistencia a la corrosión ya que estará fabricada de hierro fundido gris,

el cual tiene las suficientes propiedades requeridas para la fabricación de los rodamientos de rodillos

El proceso de vaciado que utilizaremos será el vaciado en arena sílice la cual nos dará un acabado superficial requerida (fig

Posibles procesos de acabado Los posibles procesos de acabado serán:  

Perforado Roscado

Para poder llegar a la especificación de nuestros planos de fabricación

DISEÑO DEL MODE Bebeder o de Mazaro ta

Corazó n

Metal fundido en la cavidad

Plano de separaci ón

Canal de alimentación

Semicaja inferior

ELEMENTOS DEL MOLDEO Corazón: Los corazones son elementos que se incorporan al molde para obtener vaciados complejos que resulta difícil su obtención directa en el molde

Deben cumplir,

de la misma manera que los moldes,

la condición de su fácil integración por lo que también se fabrican de arena

Propiedades que debe cumplir el corazón 

Resistente durante la colada

Permeabilidad Poca deformación por dilatación Poca oposición a la contracción del metal Buen acabado superficial Bajo costo

Para la fabricación de los corazones o noyos se debe considerar los siguientes factores:    

Cantidad y tamaños a fabricar Que función va a cumplir El tipo de aleación a colar La calidad y acabado de la pieza

Mazarota: proporciona la alimentación del metal líquido hasta el final del proceso de solidificación

Los criterios que se consideraron para el diseño de la mazarota son: 

Tiempo de solidificación TST mazarota > TST pieza y para ello se tiene La relación de

Distancia de alimentación  Depende del gradiente de temperatura,

es decir al cambio en la temperatura por unidad de longitud durante la solidificación,

el cual facilita la alimentación

 Espesor de la sección: para espesores pequeños la distancia de alimentación es menor,

y tiene una mayor velocidad para contrarrestar la contracción

 La mazarota se debe ubicar en la parte donde mayor sea el área de la pieza,

ya que esta requerirá mayor tiempo de llenado

Canal de alimentación

El canal de alimentación es una vía de distribución horizontal que acepta metal fundido del bebedero y lo conduce a las compuertas

En las partes simples se utiliza un canal,

pero las fundiciones más complejas requieren sistemas de dos canales

Los canales de alimentación se utilizan para atrapar escoria

(Mezcla de óxido y metal que se forma en la superficie de los metales) y evitar que se introduzca en las compuertas y en la cavidad del molde

Es común colocar trampas para escoria al final de los canales

éstos se proyectan arriba de las compuertas para garantizar que el metal en las mismas se extraiga de la parte inferior de la superficie

Bebedero El bebedero debe tener la forma cónica,

para esto se establece el diseño cónico tradicional de los bebederos,

el área de sección transversal del Bebedero debe disminuir,

donde la parte superior tendrá un diámetro mayor que el de la parte inferior

Una alternativa común a los bebederos cónicos es el uso de bebederos con lados rectos,

los cuales poseen un mecanismo de estrangulación en el fondo,

que consiste en un núcleo o un canal de estrangulación

El estrangulador reduce el flujo lo suficiente para evitar la aspiración en el bebedero

CALCULOS PARA EL CUERPO SUPERIOR Calculo de la Mazarota     Ecuaciones: TST= Cm

TST: Tiempo de solidificación total (min) Cm: Constante de molde V: Volumen de fundición

A: Área superficial de la fundición

n: Exponente que toma usualmente un valor de 2 1 Según Cálculo y Datos: Para el hierro gris según algunos videos asignamos un tiempo de 9 min al Tiempo de Solidificación Total (TST)

TST= 9 min 2

Los datos de volumen y área los obtuvimos de los planos y sus respectivas dimensiones

V = 172282

1 cm 10 mm

7228* 10

A= 40249

1 cm 10 mm

0249* 10

1m 100 cm

1m 100 cm

Despejamos la constante de molde

Entre los datos importantes tenemos la constante de molde la cual hallamos con los datos antes mencionados

TST 2 V A

Cm = 491629

Relación:

D =1 ⟶ D=h h

π D3 4

Ecuación del área

Ecuación del Volumen

π D2 h V= 4

Reemplazo el Volumen y el Área en la fórmula de TST

A través de las relaciones de volumen y área reemplazados en la fórmula de TST logramos hallar el diámetro de la mazarota

TST= Cm

π D3 4 1

5 π D2

TST= Cm

Despejo el diámetro de la mazarota (D)

100 cm 1m

10 mm 1 cm

57 (cm)

Y como h = D'la altura es: h= 25

57 (cm)

CALCULO DEL BEBEDERO Bebedero ¿Qué es el bebedero

? Es el canal por el que entra el material al molde,

su altura y diámetro pueden variar según el molde de la pieza que vamos a crear

De acuerdo a los datos de la mazarota y las bases de bibliografía se halló que la altura del BEBEDERO debe ser ahusado y será el doble del equivalente de la altura de la mazarota y su diámetro será el mismo de esta

Datos técnicos del molde L'= 52 mm Area=¿ 386

Q= A∗V = 386

91 * 31

32= 12118

V 13 787

CALCULOS PARA EL CUERPO BASE

Calculo de la Mazarota     Ecuaciones: TST= Cm

TST: Tiempo de solidificación total (min) Cm: Constante de molde V: Volumen de fundición

A: Área superficial de la fundición

n: Exponente que toma usualmente un valor de 2 1 Según Cálculo y Datos: Para el hierro según algunos videos asignamos un tiempo de 9 min al Tiempo de Solidificación Total (TST)

TST= 9 min

Los datos de volumen y área los obtuvimos de los planos y sus respectivas dimensiones

V = 457393

A= 69245

1 cm 10 mm

1m 100 cm

1m 100 cm

Despejamos la constante de molde

Entre los datos importantes tenemos la constante de molde la cual hallamos con los datos antes mencionados

TST V 2 A

Cm = 206358

πD h V= 4

Relación:

D =1 ⟶ D=h h

πD V= 4

2π D'A= π D'+ 4 2

TST= Cm

π D3 4 1

5 π D2

TST= Cm

100 cm 1m

10 mm 1 cm

96 (cm)

Y como h = D'la altura es: h= 39

CALCULO DEL BEBEDERO Bebedero ¿Qué es el bebedero

? Es el canal por el que entra el material al molde,

su altura y diámetro pueden variar según el molde de la pieza que vamos a crear

De acuerdo a los datos de la mazarota y las bases de bibliografía se halló que la altura del BEBEDERO debe ser ahusado y será el doble del equivalente de la altura de la mazarota y su diámetro será el mismo de esta

Datos técnicos del molde L'= 65 mm Area=¿ 485

Q= A∗V = 485

93 * 35

71= 17352

V 16787