fundamentos de fundición de metales

Ing. Juan José Ortiz Valderrama

Ejercicio de fundamentos de fundición fun dición de metales Por: Juan José Ortiz Valderrama Se desea obtener por fundición la pieza mostrada en la figura, el material es hierro fundido. Diseñe el proceso para un moldeo en arena de modo que la mazarota sea cilíndrica con una relación L/D=1, la constante del molde es de 4min/cm2 y se desea que la solidificación ocurra 50% después del tiempo de que solidifique la pieza. Además de los volúmenes de la mazarota y la pieza considere un 10% adicional para cubrir el volumen del canal de alimentación, parte del bebedero y otros. Determine: a. Tiempo de solidificación total del contenido del molde. b. Tiempo de vaciado si la altura de colada es de 10cm y el diámetro de alimentación del canal es de 3cm. 6cm

12cm

20cm 12cm 3cm

8cm

16cm

4 agujeros de 4cm c/u equidistantes

2

 Recordando la regla de Chvorinov que establece que: TST  Cm     Para el diseño de la mazarota se requiere que TST mazarota  1.5 * TST pieza Como la constante del molde es la misma, entonces la relación se reduce a: 2

2

  , de modo que el problema se reduce al calculo del 1 . 5 *        mazarota pieza volumen y el área de la mazarota y la pieza . Como la mazarota es cilíndrica y tiene una relación L/D=1 entonces: 

D 3

D   cilindro   DL   D 2 , luego    4 2  4 4 4    mazarota  D Para la pieza con la geometría mostrada se tiene: Usando el método de sólidos y superficies de revolución, con el teorema establecido de Papus-Guldinus

 cilidro 



D 2 L 



D 3

y

Procesos de Manufactura (Fundamentos de fundición de metales) Universidad de Pamplona


   * 2 r y   L * 2 r 4  12 * 4   pieza  6 * 20  * 2 (10)  12 * 8* 2 (4)    * 2 (8  ) 3  2  3

 18 * 3 * 2 ( )  4 *  * 2 2 * 6 2

 10549.47 cm  pieza  (17) * 2 (

3

23

11 2 )  (8) * 2 (16)  8 *  (2)  (5) * 2 ( ) 2 2

 (18) * 2 (3)  (6) * 2 (20)  ( 4 2  12 2 ) * 2 (10)  4 *  (4)(6)  4294.50 cm 2 Para la pieza que se desea fundir: 10549.47    2.46    4294 . 50 pieza Estableciendo la relación inicial 2

2

  1 . 5 *        mazarota pieza 2

 D  2  1.5 * 2.46 pieza  4  mazarota Donde : D  12.03 cm

La mazarota debe tener un diámetro de 12.03cm por una altura de 12.03cm, garantizando de esta forma que solidificará 50% después. a. El TST para el molde será el de mayor tiempo, es decir, el de la mazarota TST molde  TST mazarota

  Cm   

min min 12.03 cm   (4 2 )   4 cm  

2

2

min  36.21 min b. El tiempo de vaciado vaciado del molde será:   MTF       



Según las consideraciones dadas el volumen total corresponde al volumen de la pieza más el de la mazarota más un 10% más por canal, bebedero y otros.  total  1.1 * ( mazarota   pieza )

 1.1 * (1367.37 cm 3  10549.47 cm 3 )  13108.52 cm 3 El flujo volumétrico se calcula asumiendo una situación ideal de la ecuación de Bernoulli y la ecuación de continuidad: 

V 

2 gh

  A * V

V 

2 * 9.806 * 0.1  1.40 m / s  140.04 cm / s

y



  ( *1.5 2 ) * (140.04)  989.90 cm 3 / s De modo que:



13108.52

  

989.90

MTF     

 13.24 s


fundamentos de fundición de metales

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