HACHA DE BOMBERO Caucota Huanca Henry Américo Del Barco Valdivia Roger Alejandro Villanueva Cabezas Ana Lola Bartha Antequera Walter Jesús Bautista Numbela Alvaro Rodrigo Céspedes Pérez Robert Garfias Lopez Israel Américo Jiménez Zabalaga Pablo Adolfo
OBJETIVO GENERAL ●
En la realización de este trabajo buscamos poder desarrollar el proceso de fundición de un hacha de bombero, de manera que todos los pasos establecidos se puedan reproducir durante una producción industrial.
MATERIAL DE PARTIDA
Se seleccionó el acero AISI/SAE 4140 que cumple con los requisitos que exige la norma ANSI Z.89 para la fabricación de hachas de bombero. Dicho acero posee las siguientes características: ●
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Es utilizado en piezas de medianas dimensiones que exigen elevada dureza, resistencia mecánica y tenacidad. Acero de baja aleación al cromo, molibdeno y manganeso. Manganeso: Neutraliza la perniciosa influencia del azufre y del oxígeno, que contiene los aceros cuando se encuentran en estado líquido en los hornos durante los procesos de fabricación. Cromo: Es un elemento que forma carburos simples y carburos complejos. Estos carburos tienen alta dureza y buena resistencia al deterioro. Molibdeno: Ejerce un fuerte efecto de templabilidad, aumenta la dureza y resistencia a alta temperatura de los aceros. Los aceros con molibdeno son menos susceptibles al fragilizado debido al revenido, que los demás aceros ○
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EMPRESA PROVEEDORA DE ACERO SAE 4140
Av. Nicolás Suarez #1910 Santa Cruz
Av. Independencia #200 La Paz
Parque Industrial Santa Cruz
FORMA DE PRESENTACIÓN DE LA MATERIA PRIMA
PRECIO
Palanquilla Longitud = 12 [m] Peso promedio = 2 [ton] Dim.secc=150 x 150[mm2]
250 Bs / ton de palanquilla
Palanquilla Longitud = 10 [m] Peso promedio = 1.5 [ton] Dim.secc=160 x 160[mm2]
400 Bs/ ton de palanquilla
Palanquilla Longitud = 12 [m] Peso promedio = 1.5 [ton] Dim.secc=160 x 160[mm2]
600 Bs/ ton de palanquilla
EMPRESA PROVEEDORA DE ACERO SAE 1040
Calle 21 N° 8350 La Paz
Av. Independencia #200 La Paz
Monclova, Coahuila Perú
FORMA DE PRESENTACIÓN DE LA MATERIA PRIMA
PRECIO
Palanquilla Longitud = 12 [m] Peso promedio = 1.5 [ton] Dim.secc=160 x 160[mm2]
200 Bs / ton de palanquilla
Palanquilla Longitud = 10 [m] Peso promedio = 2 [ton] Dim.secc=160 x 160[mm2]
250 Bs/ ton de palanquilla
Palanquilla Longitud = 12 [m] Peso promedio = 1.5 [ton] Dim.secc=160 x 160[mm2]
55$/ ton de palanquilla
EMPRESA PROVEEDORA DE ALEANTES
Yueton Molybdenum Co Beijing, China
Whole Win Materials Sci & Tech. Co. Beijing, China
PRODUCTO
FORMA DE PRESENTACIÓN DEL PRODUCTO
Molibdeno Clasificación = Trióxido de molibdeno.(MoO3). Grado Industrial= Reactivo Pureza = 99.5%
Bolsa de plástico 25/50 Kg 500/1000Kg
Cromo Forma = Polvo gris-blanco Pureza = 99.3%
Bolsa de papel de vacío
Para obtener acero SAE 4140 mezclaremos los materiales aleantes: 100Kg SAE 1040, 800g Cr y 150g Mo Todo se realizará en el crisol y vertiendo directamente al molde.
ARENAS DE CONTACTO Arena de cromita
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Arena Sílica
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Arena Olivino
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Proporciona una alta resistencia a la penetración del metal líquido y comparativamente con otras arenas produce un enfriamiento más rápido de la pieza fundida. Se utiliza para fabricar piezas de fundición y para elaborar moldes y corazones de diferentes piezas fundidas.
Su carácter básico la hace adecuada en la fabricación de piezas fundidas de acero al manganeso, comparativamente con la arena de sílice es menos reactiva con el óxido de manganeso.
EMPRESA PROVEEDORA
FORMA DE PRESENTACIÓN DE LA MATERIA PRIMA
PRECIO
Cubo
80 Bs/m3
Por toneladas de arena y kilogramos de silicato.
85 Bs/m3
ENSAYOS FLUOROSCOPIA Los analizadores de fluorescencia de rayos X (XRF) portátiles poseen la capacidad de cuantificar o cualificar prácticamente cualquier elemento, desde el magnesio hasta el uranio, de acuerdo con la configuración específica del instrumento. Se comparan los datos medidos con el aparato con los de la hoja de porcentajes de componentes del material.
ESPECTROFOTÓMETRO Se usa especialmente especialmente para la espectroscopia de absorción atómica, logrando determinar los componentes de materiales sólidos. Como la cantidad de energía que se pone en la llama es conocida, y la cantidad restante en el otro otro lado se puede medir a partir de la ley de Beer-Lambert, se calcula cuántas de estas transiciones tienen lugar, y así se obtiene una señal que es proporcional a la concentración del elemento que se mide. Con ayuda de una tabla se define la composición química del material a analizar.
MODELO Material
Tipo
Maquinaria Usada
El número de piezas a realizarse con el modelo determinará el criterio de la selección del material del mismo. En este proyecto se decidió trabajar con aluminio AA 380 como material base del modelo, debido a que puede crear de 40000 a 110000 moldes aproximadamente sin sufrir deformaciones que superen 0.010 pulg.
Existen varios tipos de modelos, los cuales se utilizan dependiendo de los requerimientos en cuanto al tipo, tamaño, peso de la pieza a fabricar, volumen de producción, la fundición y las facilidades de fabricación. En el proyecto se usará el modelo de placa, el cual es usado para la producción de grandes cantidades de piezas pequeñas a medianas. En este tipo de modelo, la parte superior y la parte inferior del modelo están montadas en los lados opuestos de una placa de metal.
El costo de fabricación de estas placas se justifica por el aumento en la producción y la obtención de mayor exactitud dimensional, debido a que se usará un sistema CAD/CAM en máquinas CNC para construirlo.
DISEÑO DEL MODELO En un principio el espesor de nuestra plancha de aluminio que contiene a nuestros dos modelos será de 25 mm. Esto, según la norma ASTM A 536 para fundiciones.
DISEÑO DEL MODELO
Finalmente, todas las dimensiones del hacha final fueron escalas en un 5% más, debido a que el material es metal y en 2 mm más, en la región del filo debido al acabado por pulido.
MOLDE Material
Tipo
Maquinaria Usada
Se usará arena sílica como arena de contacto y arena burda para la arena de relleno.
Se escogió un proceso de moldeo en arena verde, el cual consiste en la elaboración de moldes partiendo de la mezcla de arena de sílice sílice y y silicato de sodio, de un 30 - 35 %, con una cantidad moderada de agua.
Se usará una prensa hidráulica. Se vertiendo arena de manera gradual y apistonando.
CÁLCULO DEL BEBEDERO DE COLADA Se diseñó el bebedero de acuerdo a la norma ASTM 635 A, de acuerdo al siguiente gráfico y a los valores normalizados en la tabla: Estándar
Calculado
Espesor [mm]
B/A
C/A
A[mm]
B[mm]
C[mm]
D[mm]
13
3
3.85
13
39
50
100
25
2.2
3
25
55
75
150
75
1.6
1.33
75
120
100
200
54
1.85 2
2.031 4
50.054
92.70
89.50
179
C LC LCUL ULO O DE LA CO CONS NSTA TANT NTE E DE DELL MO MOLD LDE E
CÁLCULO DEL TIEMPO DE SOLIDIFICACIÓN
CÁLCULO DE LA MAZAROTA
HORNO DE FUNDICIÓN Tipo
Características
Horno de Crisol Basculante
Este tipo de horno se utiliza cuando queremos que nuestro material no entre en contacto directo con los gases de fundición. El dispositivo entero se puede inclinar para así lograr l ograr el vaciado de la carga. Costo: De 3000 a 10000 $. Producción mediana: Máximo 2 ton/hr. Temperatura: Máxima 1700ºC. Calidad y precisión de composición: Muy buena.
CALOR REQUERIDO PARA LA FUNDICIÓN
PROCESOS POSTERIORES AL FORJADO CORTADO Se utiliza una sierra para separar los cabezales de los restos de acero endurecido dentro de los moldes. Se utiliza un disco de corte #24 por sus características especiales en aceros fundidos.
LIJADO INICIAL Se utiliza una sierra para separar los cabezales de los restos de acero endurecido dentro de los moldes. Se utiliza un disco de corte #24 por sus características especiales en aceros fundidos.
TEMPLADO El templado de la pieza se realiza en tres escalones: Calentamiento a temperatura del temple, detención a esta temperatura y enfriamiento rápido. Comenzamos calentando el material en un baño de sales de cianuro, la solución es calentada hasta 870 ºC, posteriormente el cabezal, que está al rojo vivo, es puesto en aceite para un enfriado brusco.
RECUBRIMIENTO POLIÉSTER Los cabezales son cubiertos con una capa de poliéster negra, el poliéster viene en forma de polvo y es necesario calentarlo en un horno a 193 ºC, cuando la cubierta se seca, se pule para retirarlo de las superficies de trabajo, pero se deja en el resto de la pieza para que proteja la herramienta del óxido.
LIJADO FINAL Se vuelve a pulir con la banda de lija para retirar el poliester de las zonas de trabajo con un grano igual al que se usó en los bordes. Se escogió la lija FANDELI R13-P120 por ser efectiva para el acabado de herramientas hechas de metal con alto porcentaje de carbono, disponible en ferreterías grandes locales.
MAQUINARIA DEL LIJADO Y PULIDO Máquina
Características
Lijadora de banda y disco con un tipo de grano 3.83 grado G abrasivo (Al- Sil)
-Apoyo de la lija, recubierto de grafito, para un mejor deslizamiento de la banda. -Palograma con transportador de ángulos.
CONTROL DE CALIDAD PARA LA PIEZA FUNDIDA
