2_parcial
DESCRIPTION
mkmTRANSCRIPT
FUNDICIÓNDiego Quisilema
Cesar Tapia
Alex Ushiña
Luis Vaca Sánchez
ARENAS DE MOLDEO Las arenas de moldeo, es una mezcla
preparada para hacer cavidades de moldes, sus componentes principales son sílice, arcilla y agua, se las conoce también como tierras de fundición.
Es un material compuesto de granos de materia minera, distribuidos desde 2 hasta 0.05 mm de diámetro aprox..
PROPIEDADES DE LAS ARENAS1. Refractariedad: Resistir la acción de las temperaturas altas.
Depende de la pureza en su composición química
2. Resistencia, durabilidad: Debe conservar la reproducción del modelo y soportar los choques térmicos sin fragmentarse, lo cual depende de la estructura de los granos.
3. Permeabilidad: Permite la rápida evacuación del aire y los gases que se generan durante la fundición.
4. Plasticidad: Capacidad de reproducir el modelo, acoplarse a la forma de la pieza a reproducirse.
5. Disgregabilidad: Capacidad de disgregarse fácilmente la arena después de la colada para permitir la extracción de la pieza
FACTORES QUE DETERMINAN LAS PROPIEDADES DE LAS ARENAS
Composición química Forma, tamaño y distribución del
grano Tipo y cantidad del aglomerante Cantidad de agua Tipo y cantidad de impurezas Calidad de mezclado y Intensidad de apisonado
CLASIFICACION POR LA COMPOSICION QUÍMICA Arena Sílice: El más común de los
minerales utilizados en la fundición para producir moldes y corazones es la sílice (S) Conocido como un excelente refractario y excelente resistencia al calor.
La sílice exhibe un drástico cambio en el volumen cuando se incrementa la temperatura, este problema se compensa a través del uso de aditivos específicos
CLASIFICACION POR LA COMPOSICION QUÍMICA Arena de Zirconio: Aunque su localización es
a nivel mundial, esta se encuentra en pequeñas proporciones
Altamente refractaria Alta conductividad térmica Alta densidad Baja expansión térmica Resistencia a ser humectada por el metal
CLASIFICACION POR LA COMPOSICION QUÍMICA
Arena de Cromita: Arena especial para la fabricación de machos y moldes sometidos a altas temperaturas durante la fusión.
Se aplica a todos los tipos de aleaciones y sobre todo a piezas de aleaciones de Cromo, Cromo-Niquel y acero de Manganeso.
Es una arena menos reactiva que la de Sílice con el oxido de manganeso por lo que se reduce los problemas de calcinación.
DETERMINACION DE LA CANTIDAD DE ARENA Se seca una cantidad determinada de arena durante 30
min a 105°C, luego se pesan 50 gr de arena seca. Los 50 gr se introducen en un vaso normalizado de 1 litro y se lava de acuerdo al procedimiento siguiente:
Agregar 475 ml de agua destilada y 25 ml de una solución de sosa caustica (concentración de 25 gr por litro).
Se agita durante 5 minutos con un agitador mecánico. Se diluye con agua destilada hasta una altura de 15,24
cm. Sedimentar durante 10 min. Se sifonea 12.7 cm de agua y se diluye nuevamente
hasta los 15,24 cm y se deja sedimentar por 5 minutos. Repetir el proceso por lo menos 4 veces de tal modo que
después de esperar 5 min el agua este clara y transparente.
Sacar la arena, secar y pesar. Por la diferencia con el peso original se deduce el porcentaje arcilloso de la arena.
CLASIFICACION POR EL TAMAÑO DE GRANO
Arena INDICE AF.S. TAMAÑO DE GRANO
Muy gruesa < a 18 entre 1 y 2 mm
Gruesa entre 18 y 35 entre 0.5 y 1 mm
Media entre 35 y 60 entre 0.25 y 0.5 mm
Fina entre 60 y 150 entre 0.12 y 0.25 mm
Finísima > 150 < 0.10 mm
CLASIFICACION POR EL TAMAÑO DE GRANO• Arena muy fina: Usada para trabajos en plata
y oro.
• Arena fina: Sirve para piezas de aluminio, piezas pequeñas y medianas, y en materiales blandos piezas grandes.
• Arena media: sirve para trabajos con bronce, cobre y aluminio.
• Arena gruesa y muy gruesa: Normalmente estos tipos de arena se usan en la fundición de aceros y hierro fundido para piezas grandes.
FORMA DE LOS GRANOS La forma de los granos permite establecer
el probable comportamiento de arena. El examen se lo realiza al microscopio. De hecho no existe arenas con todos los granos esferoidales y lo que se debe indicar es que forma es la que predomina.
La geometría de los granos de arena es un parámetro influyente en las propiedades que posee la mezcla de moldeo y se clasifica en: esféricos, angulosos e irregulares o compuestos.
FORMA DE LOS GRANOS Los granos redondos o
esferoides fluyen mejor, tienen mayor resistencia de compresión, mejores propiedades de ventilación (permeabilidad).
El grano angular proporciona una mayor resistencia de entrelazamiento si se compacta de una forma adecuada y requiere de mayor humedad.
Las arenas compuestas no se usan con frecuencia debido a sus propiedades finales impredecibles, tienden a romperse.
DETERMINACION DEL TAMAÑO DE GRANOUsan los números:61230405070100140200270número de hilos por pulgadas lineal
La norma ha asignado para cada dimensión de malla un coeficiente multiplicador “M”:35102030405070100140200 300 para el fondo respectivamente
DETERMINACION DEL TAMAÑO DE GRANO
El procedimiento establece que se debe tomar el residuo arenoso obtenido en la determinación del contenido de la arcilla de la mezcla de moldeo. Esta cantidad que fue pesada se tamiza por 15 minutos en un juego de tamices.
Luego se pesa el contenido retenido en cada tamiz y se obtiene los porcentajes respectivos.
DETERMINACION DEL TAMAÑO DE GRANO Se pesa las cantidades
obtenidas en cada tamiz Se calcula el porcentaje de
arena en cada tamiz Se multiplica el porcentaje
retenido en cada tamiz por el multiplicador M
Se divide la suma de productos por el porcentaje total de árido
Comparamos con tablas dispuestas
DETERMINACION DEL TAMAÑO DE GRANO
El grado de finura media del grano será:
F=5076/88,3 = 57
Suponiendo que la proporción de materias arcillosas en el cuarzo sea 88,3%
ACONDICIONAMIENTO DE LAS ARENAS Aglutinantes: Son productos capaces de conferir
cohesión y plasticidad a una mezcla en determinadas proporciones con agua y arena. Una característica de los aglutinantes es la adhesión ya que forman películas alrededor de la arena y adhieren a ella cuando son mezclados con una cantidad definida de arena. Deben de proporcionar: Cohesión, plasticidad, durabilidad, control de defectos de expansión de la silice, fluidez a las mezclas y capacidad de posibilitar el desmoldeo.
AGLUTINANTES
Aglutinantes Inorgánicos: Generalmente son arcillas, existen de tres tipos:
1. Coalinitas Al203.SiO2.2H2O. Estas mantienen su estructura cristalina hasta los 450ºC, a partir de esta temperatura pierde sus propiedades como arcilla.
2. Bentonitas. Arcilla plástica derivada de la descomposición de cenizas. Pierden su estructura cristalina a los 600ºC.
3. Illitas Al4K2(Si6Al2)020(OH). Pierden su estructura cristalina a los 400ºC.
AGLUTINANTES
Aglutinantes Orgánicos: La mayoría aumenta la cohesión de la arena en verde y arde a temperaturas bajas. Se adiciona a la arena silícea a cantidades que van de 1-3%.
El principal es la dextrina. Se emplea generalmente para impedir que la superficie del molde pierda muy rápido su humedad. Presentan algunos problemas como la obstrucción de los huecos de la arena disminuyendo así su permeabilidad.
PROPIEDADES DE LOS AGLUTINANTES1. Distribuirse uniformemente por la superficie de
los granos de arena.
2. Asegurar suficiente resistencia en estado húmedo y seco.
2. Darle a la mezcla plasticidad para que ésta llene todas las cavidades del molde.
4. No adherirse al modelo y tampoco a la caja de machos.
5. No desprender muchos gases durante el secado y llenado de metal en el molde
AGLOMERANTES
Producto que mezclado con arena se forma una película alrededor de los granos de la arena para endurecerlos y ligándolos entre sí, dándole Resistencia.
Debe suministrar: Resistencia a las condiciones mecánicas, térmicas y químicas, resistencia a la erosión, permeabilidad, generar superficies lisas en piezas y facilidad de desmoldeo
TIPOS DE AGLOMERANTES Los que emplean productos inorgánicos.
Cementos, silicatos, sulfitos, etc.
Los que emplean productos orgánicos. Aceites, resinas sintéticas, oleoresinas, Resinas Termoplásticas; termo endurecibles, resinas epóxicas y silicatos orgánicos.
AGUA EN MEZCLAS DE MOLDEO El agua aproximadamente en un 6%, actúa
como activador de aglutinantes, (Bentonita), permitiendo que estos crezcan (de acuerdo a su composición) de 8 a 14 veces su volumen; el agua en %s superiores al 14% puede ser nocivo para las piezas a obtener, ya que genera vapor de agua al momento de colar el metal.
ADITIVOS
Los aditivos se adicionan en pequeñas proporciones y son utilizados para que desaparezcan defectos en las piezas fundidas, mejoran su calidad y facilitan el desprendimiento y limpieza.
Se adicionan intencionalmente para dar características predeterminadas
Tipo de ADITIVOS Controlar la expansión de la
silice. Harina de madera Materiales celulósicos Cenizas volcánicas Cereales
Los que mejoran la calidad de las piezas. Impiden que el metal líquido penetre en la arena y evitan la reacción metal-molde. Generalmente son: polvo de hulla, brea, grafito.
Los que facilitan el desmoldeo: harina de madera, materiales celulosos, polvo de carbón y
cereales. Los que estabilizan la humedad
en las mezclas: cereales, lejias de bisulfito, metales y azucares.
Otros: Oxido de hierro (fabricación de machos evita grietas), cereales (permeabilidad, resistencia, mejora la calidad de las piezas), harina de silice (en piezas sometidas a fuertes condiciones, por ejemplo el hacer).
Procesos de
fundición
Procesos de fundición
La fundición es el procedimiento más antiguo para dar forma a los metales.
Fundamentalmente radica en fundir y colar metal líquido en un molde de la forma y tamaño deseado para que allí solidifique.
Generalmente este molde se hace en arena, consolidado por un apisonado manual o mecánico alrededor de un molde, el cual se extrae antes de recibir el metal fundido.
No hay limitaciones en el tamaño de las piezas que puedan colarse, variando desde pequeñas piezas de prótesis.
Etapas del proceso de fundición
La posibilidad de fundir un metal o una aleación depende de su composición (fijada por el intervalo de solidificación), temperaturas de fusión y tensión superficial del metal fundido. Todos estos factores determinan su fluidez. Se utilizan tres tipos de: En lingoteras: Se usa la fundición de primera fusión a
la que se añaden los elementos de aleación necesarios que posteriormente se depositan en lingoteras de colada por gravedad o a presión.
Colada continua: En este tipo se eliminan las bolsas de aire y las secreciones, tanto longitudinales como transversales. Mediante este sistema se obtienen barras, perfiles, etc.
Fundición en moldes: Se extraen las piezas completas.
Método de fundición en molde
En este trabajo se utiliza el método de fundición en molde pues es el método más utilizado en el taller de fundición de empresa. Planta Mecánica. hay que destacar que el proceso de obtención de pieza por fundición por diferentes procesos los cuales son:
Preparación de mezcla 1. Moldeo
2. Fusión
3. Vertido
4. Desmolde ,limpieza, acabado
Preparación de la mezcla
En el caso del molde, el mismo se elaborará con las siguientes mezclas:
MC -1: Mezcla de cara para piezas fundidas de acero en base a arena de sílice y silicato de sodio para moldes y machos .Composición: Arena de Sílice 94% y silicato de sodio 6%. La cual ocupara en el molde en un 30%
MR-1: Mezcla de relleno para moldeo de hierro y aceros su composición es: Arena de retorno 94%, bentonita 3%, agua hasta la humedad requerida y melaza3% la cual ocupara el 70%.de la mezcla que se constituye el molde.
Los machos se elaborarán con:
MM-15: Para machos. Su composición es: Arena Sílice 94% y solución silicato- azúcar 6% (silicato de sodio 80% y azúcar a 4%).
Elaboración de la tecnología de fundición
En el diseño de la tecnología, se debe valorar, la posibilidad de obtener la pieza fundida de la forma más económica, para ello se debe seleccionar el método de moldeo más correcto en dependencia del material y condiciones de trabajo de la pieza.
Etapas Plantillería: En esta área, operarios de alta calificación y pericia elaboran en madera las
plantillas con la configuración de la pieza fundida que servirán de modelos para elaborar la cavidad vacía del molde, que posteriormente se llenará con metal líquido.
Planta Arena: En esta área se preparan las mezclas con las composiciones adecuadas, en mezcladoras especiales para el efecto.
Moldeo y Macho: Es una de las áreas más compleja del proceso, en ella se elaboran se elaboran los moldes y los machos. Se pintan y se ensamblan dejándolos listos para el vertido del metal.
Fusión: Para poder vertir el metal en los moldes el metal debe pasar por un proceso de fusión en el cual se le elevará la temperatura hasta su punto de fusión llevándolo a un estado líquido y suministrándole determinados elementos los cuales llevaran a la obtención del metal deseado tanto acero, hierro fundido u otras aleaciones.
Un factor determinante en este proceso es la elección del horno. Existen varios tipos de hornos entre ellos tenemos:
El cubilote: Es un horno utilizado en la mayoría de las fundiciones por razón del buen aprovechamiento de los combustibles, facilidad de maniobra y pequeños gastos en la instalación y conservación.
Horno de reverbero: Indicado cuando se trata de fundir piezas de gran tamaño
Horno de crisol: Tiene la ventaja de que se elimina el contacto del hierro con los combustibles ,pero a su vez es muy costoso y se emplea en fundiciones de alta calidad
Horno eléctrico: Posee ventajas indiscutibles sobre cualquier otro tipo de horno como sencillez y rapidez de las operaciones , la ausencia de ventiladores, combustibles etc.
Modelos de
fundición
¿Que es un modelo para fundición?
La mejor manera de entender que es, es explicando paso a paso como se hace un Modelo para fundición
A continuación los pasos:
.
Paso 1
1.- El primer paso es el dibujo de la pieza que deseamos fabricar.
En este dibujo deben quedar detalladas todas las medidas de la pieza, no debe faltar ninguna medida, ya que si llegase a faltar alguna medida seria imposible hacer el modelo para fundicion.
Paso 2
El segundo paso es el diseño del modelo para fundicion, muchas veces el primer y el segundo paso se hacen en el mismo momento, pero este segundo paso es el mas importante de todos los pasos para hacer un buen modelo.
Para diseñar correctamente un modelo para fundición tendremos que tener en cuenta 3 cosas muy importantes:
Material en el cual se fundirá la pieza final: cada material (habitualmente los modelos para fundicion se hacen para fundir piezas metalicas) tiene una contraccion al pasar del estado liquido al solido. Es decir, el tamaño de la pieza final varia al enfriarse.
Angulo de desmolde: En el proceso de moldeado, sera necesario que la pieza a fundir posea un angulo de desmolde adecuado, ya que si no tuviera este angulo, al retirarlo de la arena en el que se coloca el material fundido se rompería y el moldeado seria incorrecto.
Cajas de noyo:Las cajas de noyo, seran en el modelo para fundicion, todos los huecos que tenga la pieza que no puedan ser moldeados naturalmente (como en el video de arriba).
Paso 3
El tercer paso es el dibujo en 3 dimensiones del modelo, este dibujo 3D nos permitirá tener una visualización mucho mas gráfica del modelo terminado y dependiendo el software podremos hacer cálculos del peso de la pieza fundida, análisis de ángulos de desmolde y un sinfín de detalles mas, pero por sobre todas las cosas, podremos utilizar este dibujo en 3D para hacer un programa de mecanizado.
Paso 4
Una vez realizado el diseño del modelo para fundicion solo resta transformar ese dibujo en algo tangible. Existen miles de procedimientos para llegar desde pedazos de metal, madera, telgopor o plasticos hasta el modelo para fundicion. Pero uno de los mas sencillos de mostrar es el mecanizado en CNC.
Paso 5
Teniendo listas los modelos solo queda controlar todas las medidas para corroborar que la pieza que saldrá de ese modelo para fundición sera realmente la pieza que se quiere fundir.
Los modelos para fundición se realizan para hacer muchos tipos de piezas, desde turbinas, hasta plantillas de control de autos, auto partes, repuestos de maquinas, etc.
Esa fue una breve explicación de que es un modelo para fundición, espero que les haya servido para conocer un poco mas sobre algo que muchas veces (indirectamente o indirectamente) nos rodea cada dia.