U N I V E R S I D A D R I C AR D O P A L M A FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL
PROFESOR
TEMA
: CASTRO CHONTA AMADO
: LABORATORIO 2 – FUNDICION A LA CERA PERDIDA
2011 - II
INDICE
INTRODUCCION OBJETIVOS FUNDAMENTOS TEORICOS MATERIALES Y EQUIPO A UTILIZAR DETALLES DE LA PARTE EXPERIMENTAL CUESTIONARIO BIBLIOGRAFIA
1.- OBJETIVOS
Conocer las técnicas de procesos de moldeo y fundición a la cera perdida. Conocer factores importantes que influyan en la selección de parámetros para los procesos de fundición a la cera perdida. Desarrollar mejoras continuas en el proceso de fundición a la cera perdida. Conocer las técnicas del proceso de manufactura y las condiciones de operación de fundición a la cera perdida. Conocer las ventajas y debilidades de este proceso de manufactura. Conocer sus aplicaciones e importancia en la industria. industria. Aplicar conceptos de productividad en las operaciones y uso de materiales. Conocer los componentes de un molde. Dominar las diferentes técnicas de fundición a la cera perdida.
2.- FUNDAMENTOS TEORICOS 2.1 Fundición
Colado del metal fundido
Los materiales fundidos son la alternativa de fabricación de productos metálicos, para situaciones de:
Formas complejas. Dificultad de Procesos de Deformación plástica (en estado sólido no todos las aleaciones son deformables). No disponibilidad de la aleación solicitada. No elevada exigencia de tenacidad.
Estos son los 6 tipos de fundición mas usados:
Fundición en arena.
Fundición en molde permanente. Fundición en matriz Fundición por centrifugado. Fundición por revestimiento (cera perdida). Fundición por casquete(o vaina).
2.2 Molde Un molde es un recipiente que presenta una cavidad que tiene todas las secciones del modelo, limitada por una pared refractaria (que puede ser arena u otro material) en la que se introduce el metal líquido que, al solidificarse, adopta la forma de la cavidad. Una vez enfriada se pasa a la operación de desmolde, para retirar todo aquello que no corresponde al producto fabricado, luego se le hace el acabado y el control de calidad. El proceso de manufactura tradicional es la fundición en arena, por ser ésta un material refractario muy abundante en la naturaleza, que tiene la propiedad de soportar altas temperaturas, y que, mezclada con arcilla, adquiere cohesión y moldeabilidad sin perder la permeabilidad que posibilita la evacuación de los gases del molde al tiempo que se vierte el metal fundido.
Las principales características de un molde de arena son:
Resistencia: capacidad de mantener sus características geométricas Permeabilidad: capacidad capacidad de permitir el paso de aire por los vacíos de arena. Estabilidad Térmica: capacidad de resistir el agrietamiento y deformación cuando sea puesto en contacto con el metal fundido. Colapsabilidad: Capacidad Capacidad de limpiar l impiar con facilidad y quitar la arena del fundido Para los procesos de fundición en arena, como en otros procesos de fundición, se utiliza un “patrón” que consiste en un modelo en tamaño real de la pieza, con unmargen de sobredimensionamiento, para tener en cuenta las tolerancias
por contracciones y maquinado en el fundido final. En la Figura se muestran los cuatro estilos de modelos que existen en la fundición en arena.
2.3 Método de moldeo moldeo en arena La fabricación de piezas metálicas de una forma y tamaño definidos, fundiendo un metal o aleación y vertiéndolo en moldes construidos previamente, es la técnica que se designa con el nombre de conformación por moldeo. Un molde es un recipiente que presenta una cavidad en la que se introduce el material en estado líquido que, al solidificarse, adopta la forma de la cavidad. A esta técnica también se le llama fundición o colada. Permite dar forma a muchos materiales con un buen acabado. Para crear una pieza mediante esta técnica es preciso seguir una serie de pasos:
En primer lugar, se debe diseñar la pieza que se desea moldear empleando las herramientas gráficas oportunas.
Una vez que se ha realizado el diseño de la pieza que se desea fabricar, es necesario construir un modelo. Generalmente se elaboran en madera o yeso, de forma totalmente artesanal. A partir del modelo se construye el molde, que puede ser de arena; si la pieza es hueca es preciso fabricar también los machos, que son unas piezas que recubren los huecos interiores. En todos estos pasos se debe tener en cuenta el material elegido para la fabricación de la pieza. El proceso de llenado del molde se conoce como colada.
El desmolde consiste en extraer la pieza del molde una vez solidificada. En muchos casos, y fundamentalmente cuando se requiere precisión, deben realizarse tratamientos de acabado sobre las piezas obtenidas. Los materiales con los que se construyen las piezas suelen ser metales y aleaciones, y deben poseer las siguientes características:
Punto de fusión bajo (para ahorrar combustible). Bajo coeficiente de dilatación en estado líquido (para que la contracción del metal sea pequeña). Bajo coeficiente de dilatación en estado sólido (para disminuir el peligro de formación de grietas durante el enfriamiento)
2.4 Tipos de Moldeo en Arena 2.4.1 Moldeo en arena verde
Consiste en la elaboración del molde con arena húmeda; que es una mezcla de arena, arcilla y agua; y colada directa del metal fundido. Es el método más empleado en la actualidad, con todo tipo de metales y aleaciones, utilizada para piezas de tamaño pequeño y medio. Existe otro tipo de preparado de la arena, es un tipo de preparado ya comercial, consiste en una mezcla de arena de sílice con aceites vegetales y otros aditivos. Este tipo de preparado no es reutilizable, ya que tras su utilización dichos aceites se queman perdiendo así las propiedades para el moldeo. Por este motivo no es aconsejable su utilización en grandes cantidades y de forma continua en circuitos de arenería cerrados ya que su utilización provocaría el progresivo deterioro de mezcla del preparado del circuito y por lo tanto su capacidad para el moldeo. Este preparado facilita la realización del moldeo manual, ya que alarga el proceso de manipulación para realizar el modelaje.
Muestra de un molde en arena verde listo para verter la fundición
Proceso de fundición de moldeado en arena verde
El Término "arena verde" es conocido principalmente por el contenido de humedad dentro de la arena. La arena se somete a un “moldeado / mezclado”, proceso en el que varios tipos de arcilla y aditivos químicos que actúan como aglutinantes se mezclan con la arena, el resultado es un compuesto que es conveniente para el proceso de moldeo enarena. Esta mezcla de preparado de arena se comprime alrededor del patrón (patrón de la pieza deseada) a presiones y temperaturas específicas, para garantizar que mantenga su forma durante el resto del proceso de fundición. La arena mezclada se compacta alrededor del patrón, tomando la forma del molde deseado. A veces el diseño de la fundición implica conductos internos en la pieza. Esto se hace mediante el uso de machos de arena que están constituidos por una mezcla de arenas similares. Los núcleos están ubicados estratégicamente para formar los conductos necesarios en la fundición. Las dos mitades del molde posteriormente se cierran y el metal se vierte en la cavidad y se deja solidificar. Después de que la solidificación haya tenido lugar, la arena se hace vibrar hasta que se libera de la fundición. El proceso de acabado puede ser completado por rectificado, mecanizado, la galvanoplastia y la pintura.
Moldeo en arena verde
Ventajas y desventajas del moldeado en arena verde Ventajas:
Económico: es un proceso más barato que el resto. Resistencia a altas temperaturas. Posibilidad de obtención de piezas de hasta menos de 3mm de grosor de acero. Posibilidad de utilización en gran cantidad de metales y aleaciones. Acabado uniforme y liso. No requiere de tolerancias especiales. Aproximadamente Aproximadamente un 90% del material del molde es reciclable. Se trata de un proceso flexible con costos de materiales bajos. Piezas sin tensiones residuales.
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.
2.4.2Moldeo en arena química Consiste en la elaboración del molde con arena preparada, que es arena mezclada con resinas, el fraguado de estas resinas puede ser por un tercer componente líquido ó gaseoso, ó por auto fraguado. De este modo se incrementa la rigidez del molde, lo que permite fundir piezas de mayor tamaño y dar mejor acabado superficial.
2.4.3
Moldeo en arena seca
Antes de la colada, el molde se seca a elevada temperatura (entre 200 y 300ºC). De este modo se incrementa la rigidez del molde, lo que permite fundir piezas de mayor tamaño, geometrías más complejas y con mayor precisión dimensional y mejor acabado superficial.
2.5 Moldeo mecánico Consiste en la automatización del moldeo en arena verde. La generación del molde mediante prensas mecánicas o hidráulicas, permite obtener moldes densos y resistentes que subsanan las deficiencias del moldeo tradicional en arena verde. Procedimiento: Sobre la mesa se coloca el conjunto caja superior placa-modelo y caja i nferior (encima), se tamiza arena de contacto, se aprieta con la mano, se llena la caja con arena de relleno hasta que exceda la caja, con una válvula se hace que el émbolo de la máquina sacuda o presione la arena contra la placa-modelo. Se aplana la superficie de la arena con una reglilla y se voltea el conjunto, quedando ahora, caja inferior, placa modelo, caja superior (la operación de volteo puede hacerla la máquina si es reversible o de volteo), en la cual se procede a colocar los modelos para los bebederos y respiraderos y se elabora la caja superior como antes. El desmodelado puede hacerse manualmente con la ayuda de un dispositivo vibrador colocado en la placa modelo o mecánicamente cuando la máquina está provista de cuatro espigas que se mueven verticalmente y coinciden con las esquinas de la placa modelo, al elaborar la caja superior no es conveniente utilizar sacudidas en el apisonado de la arena, pues de lo contrario podría dañarse la caja inferior que antes se ha elaborado.
3.- MATERIALES Y EQUIPO A UTILIZAR 4.- DETALLES DE LA PARTE EXPERIMENTAL
5.- CUESTIONARIO 1. Hacer un DOP y explicar las operaciones para la manufactura del modelo
DIAGRAMA DE OPERACIONES DEL PROCESO DE FABRICACION DE UN MODELO
1
Diseño del modelo
2
Fabricación del modelo
3
Colocar modelo en caja de moldeado 1
4
Colocar polvo separador (plombagina)
5
Colocar arena (cernirla primero)
6
Compactar la arena
7
Voltear y colocar caja de moldeado 2
Resumen
8
8
Retirar Modelo de cajas de moldeado mo ldeado
1 1
Verificación
Diseño del Modelo: En esta etapa del proceso se diseña el modelo que se quiere fundir, este diseño se puede realizar previamente en software de computadora como es el Autodesk Inventor, para luego fabricarlo. En el caso de que la peiza sea compleja se debe incluir y hacer todos los canales de alimentación, contactos y mazarotas necesarios para el llenado del molde con el metal fundido. Fabricacion del Modelo: Se fabrica el modelo con el material que mas convenga según la arena escogida para realizar la fundicion. El material no tendra contacto con el calor ni el metal fundido asi que puede ser de plastico, madera, metal, etc. Colocar modelo en caja de moldeado: Se coloca el modelo en la primera caja de moldeado que contiene arena, asi la arena ocupara el espacio alrededor del molde formando el modelo en la arena para que luego el metal fundido se deposite en el molde. Luego se voltea la caja de moldeado aun con el molde adentro para colocar la segunda caja de moldeado. Colocar polvo separador: Generalmente este polvo es “Plombagina” es de uso muy frecuente para separar el modelo de la arena y tener una mejor fundicion con el metal. Cernir la arena: Ensima del modelo para que la arena se acomode mejor se debe cernir primero la arena. Compactacion de la arena: Se debe compactar la arena para que esta se acople mejor al modelo de la pieza que se desee fabricar.
Verificacion del modelo en la caja moldeada: Se verifica que la arena no haya sedido. Retiro del modelo: Se retira el modelo de la caja de moldeado con mucho cuidado. Incluir hacer los bebederos, mazarotas y otros canales de alimentacion si la pieza lo requiere.
2. El material más destacado para la elaboración del moldeo es la arena sílice, ¿Por qué? Se utiliza mayormente arena de sílice porque es económica y de gran gran resistencia a altas altas temperaturas, utilizándose preferentemente la arena de lago (sintética), Comúnmente se la acondiciona antes de su uso mediante aditivos tales como arcilla (aglutinante), arenas de zirconio (ZrSiO4), olivino (Mg2Si04), silicato de hie rro (Fe2Si04) y cromita (FeCr204).
3. Hacer un DOP de este proceso de manufactura y explicar cada operación para la fundición en arena. Tomar como base por lo menos tres videos.
DIAGRAMA DE OPERACIONES DEL PROCESO DE FUNDICION DE ARENA
1
Manufactura del modelo
1
Verificación del modelo
2
Preparación de arena
3
Vaciado de arena
4
Colocar Bebedero y Mazarota
5
6
7
Colado de metal fundido
Vaciado del metal fundido
Solidificación y enfriamiento
2
Verificado de la solidificación
8
Remoción de molde de arena
9
Limpieza
Resumen
9 3
3
Verificación de la pieza
4. Hacer una ilustración esquemática de la secuencia de operaciones para la fundición en arena.
5. ¿Qué características deben de poseer los metales o aleaciones para el moldeo en arena? - Punto de fusión bajo (para ahorrar combustible). - Bajo coeficiente de dilatación en estado líquido (para que la contracción del metal sea pequeña). - Bajo coeficiente de dilatación en estado sólido (para disminuir el peligro de formación de grietas durante el enfriamiento).
6.- BIBLIOGRAFIA www.scribd.com/doc/6733544/Fundicion Books.google.com.pe es.wikipedia.org/wiki/Fundición Lesvillalbahervastecnologia.wordpress. Lesvillalbahervastecnologia.wordpress.com/2009/03/16/metodo-de-moldeo-por-a com/2009/03/16/metodo-de-moldeo-por-arena/ rena/ R.L. Timings, “Tecnología de la fabricación”, Editorial Alfaomega, año 2001. “Manufactura, ingeniería y tecnología, S. Kalpakjian y S.R. Schmid. Editorial Pearson, 5ª edición, 2008.
