Alumno : Arias Campos Salud Emmanuel Grado y Grupo : 5A
PREGUNTAS DE REPASO Capitulo 10 fundición 10.1. Identifique algunas de las ventajas importantes de los procesos de obtener formas con fundición. La fundición se utiliza para crear formas complejas para las piezas, incluidas externas e internas. Algunos procesos de fundición son capaces de producir piezas de forma neta. No se requieren operaciones adicionales de manufactura para obtener la forma y dimensiones requeridas de las piezas. Otros procesos de fundición son de forma casi neta, para las que se necesita algún procesamiento adicional (por lo general, maquinado) para dar forma, a fin de obtener dimensiones y detalles exactos. La fundición se emplea para producir piezas muy grandes. Es posible hacer fundidos que pesan más de 100 toneladas. El proceso de fundición se lleva a cabo en cualquier metal que pueda calentarse hasta llegar al estado líquido. Algunos métodos de fundición son muy apropiados para la producción en masa.
10.2. ¿Cuáles son algunas de las limitaciones y desventajas de la fundición? se incluyen limitaciones de las propiedades mecánicas; porosidad, exactitud dimensional y acabado de la superficie defectuosa para ciertos procesos de fundición; peligros para la seguridad de los seres humanos cuando procesan metales fundidos y problemas ambientales.
10.3. ¿Cómo se llama por lo general a la fábrica que ejecuta operaciones de fundición? Como proceso de producción, la fundición se lleva a cabo por lo general en una fundidora. Una fundidora es una fábrica equipada para hacer moldes, fundir y manejar metal en forma derretida, ejecutar el proceso de fundición y limpiar el fundido terminado. Los trabajadores que llevan a cabo las operaciones de fundido en estas fábricas reciben el nombre de fundidores.
10.4. ¿Cuál es la diferencia entre un molde abierto y uno cerrado? En un molde abierto, figura 10.2a, el metal líquido simplemente se vierte hasta que llena la cavidad abierta. En un molde cerrado, figura 10.2b, se adapta un pasaje denominado sistema de paso, que permite que el metal derretido fluya desde el exterior del molde hasta la cavidad. El molde cerrado es con mucho la categoría más importante de las operaciones productivas de fundición.
10.5. Mencione los dos tipos básicos de molde que diferencian a los procesos de fundición. Los procesos de fundición se dividen en dos categorías amplias, de acuerdo con el tipo de molde que se emplea: la fundición con molde desechable y la fundición con molde permanente. Molde desechable significa que el molde en que se solidifica el metal derretido debe destruirse para retirar el fundido. Estos moldes están hechos de arena, yeso o materiales similares, cuya forma se mantiene con el uso de aglutinantes de varias clases. La fundición con arena es el ejemplo más destacado de los procesos con moldes desechables. En la fundición con arena, se vierte metal derretido en un molde de arena. Una vez que el metal se endurece, debe destruirse el molde a fin de recuperar el fundido. Un molde permanente es el que se utiliza una vez y otra para producir muchos fundidos. Está hecho de metal (o de un material refractario cerámico, lo que es menos común) que soporte las temperaturas elevadas de la operación de fundido. En la fundición con molde permanente, éste consiste en dos o más secciones que se abren para permitir el retiro de la pieza terminada. El troquel de fundición es el proceso más familiar de este grupo.
10.6. ¿Cuál es el proceso de fundición de mayor importancia comercial? La fundición con arena es por mucho el proceso de fundición más importante. 10.7. ¿Cuál es la diferencia entre un modelo y un núcleo, en el moldeo en arena? En la fundición con arena (y en otros procesos con moldes desechables), la cavidad del molde se forma por medio de un modelo, hecho de madera, metal, plástico u otro material, y tiene la forma de la pieza por fundir. La cavidad se forma apisonando arena alrededor del modelo, sobre las mitades del marco superior y el inferior, de modo que cuando se retira el modelo, el vacío que queda tiene la forma que se desea para la pieza. La cavidad del molde proporciona las superficies externas de la pieza fundida.Además, un fundido puede tener superficies internas. Éstas quedan determinadas por medio de un núcleo, forma que se coloca dentro de la cavidad del molde para definir la forma interior de la pieza. En la fundición con arena, los núcleos
por lo general están hechos también de arena, aunque pueden emplearse otros materiales tales como metales, yeso y cerámicos.
10.8. ¿Qué significa el término sobrecalentamiento? es la diferencia entre la temperatura a que se vierte y la que tiene al comenzar la solidificación (el punto de fusión para un metal puro, o la temperatura de liquidus para una aleación). Esta diferencia de temperatura en ocasiones se conoce como la de sobrecalentamiento. Este término también se emplea para la cantidad de calor que debe retirarse del metal derretido entre el vertido y el inicio de la solidificación
10.9. ¿Por qué debe evitarse el flujo turbulento de un metal fundido en el molde? Tiende a acelerar la formación de óxidos de metal que pueden quedar atrapados durante la solidificación, lo que degrada la calidad del fundido. La turbulencia también agrava la erosión del molde, que es la pérdida gradual de superficies del molde debido al impacto del flujo de metal derretido. Las densidades de la mayoría de los metales que se funden son mucho mayores que la del agua y otros fluidos que se estudia normalmente. Estos metales fundidos también tienen una química mucho más reactiva que cuando se encuentran a temperatura ambiente. En consecuencia, el desgaste ocasionado por el flujo de ellos en el molde es significativo, en especial en condiciones de turbulencia. La erosión es seria en especial si ocurre en la cavidad principal debido a que la forma de la pieza fundida resulta afectada.
10.10. ¿Cuál es la ley de la continuidad según se aplica al flujo de metal derretido en la fundición? La ley de continuidad, que establece que la tasa de flujo volumétrico permanece constante a través del líquido. El gasto volumétrico es igual a la velocidad multiplicada por el área de la sección transversal del líquido que fluye. La ley de la continuidad se expresa como:
10.11. ¿Cuáles son algunos de los factores que afectan la fluidez de un metal derretido durante el vertido en la cavidad de un molde? Los factores que afectan la fluidez incluyen la temperatura de vertido respecto del punto de fusión, la composición del metal, la viscosidad del metal líquido y la transferencia de calor al ambiente. La composición también afecta la fluidez, en particular respecto al mecanismo de solidificación del metal.
10.12. ¿Qué significa calor de fusión en el contexto de la fundición? Calor de fusión, la cantidad de calor que se requiere para solidificar el metal a partir de su estado líquido. Un calor de fusión más elevado tiende a incrementar la medida de la fluidez en la fundición
10.13. ¿En qué difiere la solidificación de aleaciones de la solidificación de los metales puros? Metales puros: Un metal puro se solidifica a una temperatura constante igual a su punto de adhesión, el cual es el mismo punto de fusión.
Mayoría de aleaciones: La mayor parte de aleaciones se solidifican en un rango de temperaturas en vez de a una temperatura única. El rango exacto depende del sistema de aleación y la composición particular
CAPITULO 11 PROCESOS DE FUNDICIÓN DE METALES
11.1. Mencione las dos categorías básicas de los procesos de fundición. Los procesos de fundición se dividen en dos categorías, con base en el tipo de molde: 1) moldes desechables y 2) moldes permanentes.
11.2. Existen varios tipos de modelos que se usan en el moldeo con arena. ¿Cuál es la diferencia entre un modelo deslizante y otro de placa ajustada? 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. 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.
11.3. ¿Qué es una corona?
soportes para quedar en posición en la cavidad del molde durante el vertido. Estos soportes, llamados coronas, están hechos de un metal con temperatura de fusión más alta que la del metal que se va a fundir
11.4. ¿Qué propiedades determinan la calidad de un molde con arena para la fundición con ésta? Para determinar la calidad del molde de arena se emplean diferentes indicadores : 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; 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, y 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.
11.5. ¿Cuál es el proceso de Antioquia? proceso de Antioquia. Éste consiste en usar 50% de arena mezclada con el yeso, calentar el molde en un autoclave (horno que utiliza vapor super caliente y a presión) y después dejar que se seque. El molde que resulta tiene una permeabilidad considerablemente mayor que la de uno de yeso convencional.
11.6. ¿Cuál es la diferencia entre la fundición con un molde permanente al vacío y el moldeo al vacío? El moldeo al vacío, también llamado proceso V, se inventó en Japón alrededor de 1970. Utiliza un molde de arena que se mantiene unido por medio de una presión de vacío en lugar de emplear un aglutinante químico. En consecuencia, el término vacío se refiere, en el contexto de este proceso, a la fabricación del molde en lugar de a la operación de fundido en sí. En la figura 11.6 se explican las etapas del proceso.
La fundición al vacío con molde permanente es una variación de aquélla a baja presión, en la cual se emplea un vacío para impulsar el metal derretido hacia la cavidad del molde. La configuración general del proceso de fundición al vacío con molde permanente es similar a la de la operación de fundición a baja presión. La diferencia está en que se utiliza la presión reducida del aire desde el vacío del molde para llevar metal líquido hacia la cavidad, en lugar de forzarlo con presión positiva de aire desde abajo.
11.7. ¿Cuáles son los metales más comunes que se emplean en la fundición con troquel? en maquinas de camara caliente se utilizan metales de punto bajo de fusión metales incluyen zinc, estaño, plomo y en ocasiones magnesio
Las máquinas de cámara fría se usan por lo común para fundir aleaciones de aluminio, latón y magnesio. Aleaciones con punto de fusión bajo (zinc, estaño, plomo) también pueden fundirse en máquinas de cámara fría, pero por lo general las ventajas del proceso con cámara caliente favorecen su uso sobre estos metales.
11.8. ¿Cuáles máquinas de fundición con troquel tienen por lo general una tasa de producción más elevada, las de cámara fría o las de cámara caliente, y por qué? Máquinas de cámara caliente : tasas de producción de hasta 500 piezas por hora. La fundición con troquel de cámara caliente plantea un reto especial al sistema de inyección debido a que gran parte de éste se encuentra sumergido en el metal fundido. Porque debido a la necesidad de una cuchara de colada para vaciar el metal líquido desde una fuente externa hacia la cámara. 11.9. ¿Qué es la rebaba, en la fundición con troquel? En la fundición con troquel es común la formación de una rebaba, que entra como metal líquido a presión alta al espacio pequeño entre las mitades del troquel, en la línea de separación o en los claros alrededor de los núcleos y los pasadores eyectores. Esta rebaba debe recortarse del fundido, junto con el bebedero y el sistema de paso.
11.10.¿Cuál es la diferencia semicentrífuga?
entre
la fundición
centrífuga
real y
la
En la fundición centrífuga real, se vierte metal fundido a un molde rotatorio para producir una pieza tubular. Algunos ejemplos de las piezas que se fabrican con este proceso incluyen tuberías, tubos, boquillas y anillos Fundición semicentrífuga Con este método, se emplea la fuerza centrífuga para producir fundiciones sólidas, en vez de piezas tubulares.
11.11. ¿Qué es una cubilote? Un cubilote es un horno cilíndrico vertical equipado con un canal de paso (o bebedero de sangrado) cerca de su base. Los cubilotes sólo se usan para hierros colados, y aunque también se emplean otros hornos, el mayor peso en toneladas de hierro colado se obtiene en cubilotes.
11.12. ¿Cuáles son algunas de las operaciones que se requieren en la fundición con arena, después de que el fundido se retira del molde?
Después de que el fundido se ha solidificado y retirado del molde, por lo general se requiere cierto número de etapas adicionales. Estas operaciones incluyen 1) recortar, 2) retirar el núcleo, 3) limpiar las superficies, 4) inspeccionar, 5) reparar, si se requiriera, y 6) dar tratamiento térmico. En las fundidoras, se conoce al conjunto de las etapas 1 a 5 como “limpieza”. El grado en que se requieren estas operaciones adicionales varía según los procesos de fundido y los metales. Cuando se necesitan, por lo general son intensivas en mano de obra y costosas.
11.13. ¿Cuáles son algunos de los defectos generales que se encuentran en los procesos de fundición? Mencione y describa tres, en forma breve.
a)Vacíos son fundidos que se solidifican antes de llenar por completo la cavidad del molde. Las causas comunes incluyen: 1) insuficiente fluidez del metal derretido, 2) temperatura de vertido muy baja, 3) vertido muy despacio y 4) sección transversal de la cavidad del molde muy delgada. b) Cierres fríos ocurren cuando dos porciones del metal fluyen juntas, pero no hay fusión entre ellas debido a la solidificación prematura. Sus causas son similares a las de los vacíos. c) Gránulos fríos resultan de las salpicaduras durante el vertido, lo que ocasiona la formación de glóbulos sólidos de metal que quedan atrapados en el fundido. Este defecto puede evitarse con procedimientos de vertido y diseños del sistema de paso que eviten las salpicaduras.
CAPITULO 19 PROCESOS DE DEFORMACIÓN VOLUMÉTRICA EN EL TRABAJO DE METALES
19.1. ¿Por qué razones comerciales y tecnológicas son importantes los procesos de deformación volumétrica? 1) Con las operaciones de trabajo en caliente se pueden lograr cambios significativos en la forma de las piezas de trabajo. 2) Las operaciones de trabajo en frío se pueden usar no solamente para dar forma al
producto, sino también para incrementar su resistencia mediante el endurecimiento por deformación. 3) Estos procesos producen poco o ningún desperdicio como subproducto de la operación. Algunas operaciones de deformación volumétrica son procesos de forma neta o casi neta; se alcanza la forma final con poco o ningún maquinado posterior
19.2. Mencione los cuatro procesos básicos de la deformación volumétrica. 1) laminado, 2) forjado, 3) extrusión, 4) estirado de alambre y barras.
19.3. ¿Qué es el laminado en el contexto de los procesos de deformación volumétrica? El laminado es un proceso de deformación en el cual el espesor del material de trabajo se reduce mediante fuerzas de compresión ejercidas por dos rodillos opuestos. Los rodillos giran, para jalar del material del trabajo y simultáneamente apretarlo entre ellos.
19.4. En el laminado del acero, ¿qué diferencias existen entre una lupia, una plancha y un tocho? Una lupia tiene una sección transversal cuadrada de 150 x 150 mm (6 x 6 in) o mayor. Una plancha se lamina a partir de un lingote o de una lupia y tiene una sección rectangular de 250 mm (10 in) de ancho o más, y un espesor de de 40 mm (1.5 in o más). Un tocho se lamina a partir de una lupia y es cuadrado, con dimensiones de 40 mm (1.5 in) por lado o mayor. Estas formas intermedias se laminan posteriormente para convertirlas en productos finales.
19.5. Mencione algunos de los productos fabricados en un molino laminador. Las lupias se laminan para generar perfiles estructurales y rieles para ferrocarril. Los tochos se laminan para producir barras y varillas. Estas formas son la materia prima para el maquinado, estirado de alambre, forjado y otros procesos de trabajo de metales. Las planchas se laminan para convertirlas en placas, láminas y tiras.
19.6. ¿Qué es el draft en una operación de laminado? Involucra el laminado de planchas, tiras, láminas y placas, piezas de trabajo de sección transversal rectangular con un ancho mayor que el espesor. En el laminado plano, se presiona el trabajo entre dos rodillos de manera que su espesor se reduce a una cantidad llamada draft: d= to - tf
19.7. ¿Qué es la adherencia en una operación de laminado en caliente? Adherencia, en la cual la superficie caliente del material de trabajo se pega a los rodillos sobre el arco de contacto. Esta condición ocurre a menudo en el la- minado de aceros y aleaciones para alta temperatura. Cuando ocurre la adherencia, el coeficiente de fricción puede ser tan alto como 0.7. La consecuencia de la adherencia es que las capas superficiales del material de trabajo no se pueden mover a la misma velocidad que la velocidad del rodillo vr; y debajo de la superficie la deformación es más severa a fin de permitir el paso de la pieza a través de la abertura entre los rodillos.
19.8. Identifique algunas de las formas para reducir la fuerza en el laminado plano. Las variaciones en la presión del rodillo a lo largo de la longitud de contacto son significativas. La presión alcanza un máximo en el punto neutro y se desvanece a cada lado de los puntos de entrada y salida. Al aumentar la fricción, la presión se incrementa al máximo relativo entre los valores de entrada y salida. Al disminuir la fricción el punto neutro se corre de la entrada hacia la salida a fin de mantener una fuerza neta que jale el material en la dirección del laminado. De otra forma, con una baja fricción, el material de trabajo podría deslizarse en lugar de pasar entre los rodillos.
19.9. ¿Qué es un laminador de dos rodillos? El molino de laminación básico consiste en dos rodillos opuestos y se denomina molino de laminación de dos rodillos, el cual se muestra en la figura 19.5a). Los rodillos en estos molinos tienen diámetros que van de 0.6 a 1.4 m (2.0 a 4.5 ft). La configuración de rodillos puede ser reversible o no reversible
19.10. ¿Qué es un molino reversible en laminado? El molino reversible permite la rotación de los rodillos en ambas direcciones, de manera que el trabajo puede pasar a través de cualquier dirección. Esto permite una serie de reducciones que se hacen a través del mismo juego de rodillos, pasando simplemente el trabajo varias veces desde direcciones opuestas
19.11. Identifique, además del laminado plano y laminado de perfiles, algunos procesos adicionales de formación volumétrica (masiva) que usan rodillos para efectuar la deformación.
Algunos otros procesos de deformación volumétrica usan rodillos para formar las piezas de trabajo; estas operaciones incluyen laminado de cuerdas, laminado de anillos, laminado de engranes y perforado de rodillos.
19.12. ¿Qué es el forjado? El forjado es un proceso de deformación en el cual se comprime el material de trabajo entre dos troqueles, usando impacto o presión gradual para formar la pieza. Es la operación más antigua para formado de metales y se remonta quizá al año 5000 a.C.
19.13. Una manera de clasificar las operaciones de forjado es por el grado en que el troquel restringe al material de trabajo. Mencione los tres tipos básicos de esta clasificación. a) forjado en troquel abierto, b) forjado en troquel impresor y c) forjado sin rebaba.
19.14. ¿Por qué es deseable la rebaba en el forjado con troquel impresor? las superficies del troquel contienen una forma o impresión que se imparte al material de trabajo durante la compresión, restringiendo significativamente el flujo de metal.
19.15. ¿Qué es una operación de recortado en el contexto de la impresión de troquel forjado? El recortado es una operación que se usa para remover la rebaba de la pieza de trabajo en el forjado con troquel impresor. El recortado en la mayoría de los casos se realiza por cizallamiento, como en la figura 19.29, en la cual un punzón fuerza el trabajo a través de un troquel de corte, cuyo contorno tiene el perfil de la pieza deseada. 19.17. ¿Qué es el forjado isotérmico? El forjado isotérmico es un término que se aplica a operaciones de forjado caliente donde la pieza de trabajo se mantiene a temperaturas cercanas a su temperatura elevada inicial durante la deformación, usualmente mediante el calentamiento de los troqueles a esa misma temperatura elevada.
19.18. ¿Qué es la extrusión? La extrusión es un proceso de formado por compresión en el cual el metal de trabajo es forzado a fluir a través de la abertura de un troquel para darle forma a su sección transversal. El proceso puede parecerse a apretar un tubo de pasta de dientes.
19.19. Distinga entre extrusión directa y extrusión indirecta. La extrusión directa (también llamada extrusión hacia delante) . Un tocho de metal se carga en un recipiente, y un pisón comprime el material forzándolo a fluir a través de una o más aberturas en un troquel al extremo opuesto del recipiente. En la extrusión indirecta, también llamada extrusión hacia atrás y extrusión inversa, el troquel está montado sobre el pisón, en lugar de estar en el extremo opuesto del recipiente. 19.20. Mencione algunos productos que se fabrican por extrusión. En la extrusión directa se pueden hacer secciones huecas (por ejemplo, tubos) por medio del proceso que se ilustra en la figura 19.31.
19.21. ¿Por qué la fricción es un factor determinante en la fuerza del pisón en la extrusión directa y no lo es en la extrusión indirecta? Como el tocho no se mueve respecto al recipiente, no hay fricción en las paredes del recipiente. Por consiguiente, la fuerza del pisón es menor que en la extrusión directa. Las limitaciones de la extrusión en directo se deben a la menor rigidez del pisón hueco y a la dificultad de sostener el producto extruido tal como sale del troquel.
19.22. ¿Qué tienen en común el reventado central y el proceso de perforación de rodillos? Reventado central. Este defecto es una grieta interna que se genera como resultado de los esfuerzos de tensión a lo largo de la línea central de la pieza de trabajo durante la extrusión Perforado de rodillos :Si la compresión es lo suficientemente alta, se forma una grieta interna. 19.23. Defina el estirado de alambre y de barra. El estirado de barras se refiere al material de barras y varillas de diámetro grande, mientras que el estirado de alambre se aplica al material de diámetro pequeño. En el proceso de estirado de alambres se puede alcanzar diámetros hasta de 0.03 mm (0.001 in). Aunque la mecánica del proceso es la misma para los dos casos, el equipo y la terminología son de alguna manera diferentes.
19.24. A pesar de que la pieza de trabajo en una operación de estirado de alambre está obviamente sujeta a esfuerzos de tensión, ¿de qué forma los esfuerzos de compresión juegan también un papel importante en el proceso?
Aunque la presencia de esfuerzos de tensión es obvia en el estirado, la compresión también juega un papel importante, ya que el metal se comprime al pasar a través de la abertura del troquel. Por esta razón, la deformación que ocurre en el estirado se llama algunas veces compresión indirecta.
19.25. ¿Por qué en una operación de estirado de alambre, el esfuerzo de estirado nunca debe exceder el esfuerzo de fluencia del metal de trabajo? si la reducción se incrementa, también los esfuerzos de estirado aumentan. Si la reducción es lo suficientemente grande, los esfuerzos de estirado excederían la resistencia a la fluencia del material que sale. Cuando esto pasa, el alambre estirado simplemente se alarga, en lugar de que el nuevo material se comprima a través de la abertura del troquel. Para que el estirado del alambre sea exitoso, el esfuerzo máximo de estirado debe ser menor que el esfuerzo de fluencia del material que sale.
