AD “FACULT AD
DE INGENIERIA GEOLOGICA, MINERA Y METALURGICA”
MOL M OLD D E O D E L A PI P I E ZA
DOCENTE: ING. QUIÑONES CASTILLO LEONCIO ESTUDIANTE: CHUQUILLANQUI RAMOS ELIO CODIGO: 20132620K FECHA DE ENTREGA: 14/07/17
LIMA-PERÚ
INTRODUCCIÓN En el diseño de moldeo para fundir una pieza por lo general, para todo tipo material necesitamos un buen diseño del alimentador que nos garantiza una pieza sin imperfecciones de rechupe, por eso para que el sistema de alimentación nos garantiza el llenado completo del metal liquido dentro del molde teniendo en cuenta todos los efectos térmicos que se pueden haber. Por eso para este presente laboratorio nosotros tenemos que tener los parámetros diseño de alimentación entendido, para poder hacer un buen diseño de alimentación y que la pieza al final nos salga sin imperfecciones.
OBJETIVOS Realizar el diseño de una pieza de fundición. Diseñar los alimentadores, sistema de alimentación. Realizar el proceso de moldeo para la pieza asignada. Analizar la utilidad de cada parte del sistema del molde (bebederos, canal de colada, neck, alimentadores, etc.)
FUNDAMENTO TEORICO DISEÑO DE RISER Para el diseño de riser es normal que los risers se colocan en la sección más pesada de la pieza donde el tamaño y forma del riser debe satisfacer los siguientes requerimientos:
El riser debe enfriarse muy lentamente con respecto a la pieza, para asegurar que el metal liquido será suministrado a la pieza durante todo el tiempo que dure su solidificación (tiempo de solidificación ) Debe tener un volumen suficiente de metal para compensar la contracción total (volumen del metal) Debe cubrir completamente el área de moldeo que requiere alimentación. Mantener la fluidez del metal y penetrar hasta la última cavidad de contracción. Establecer un gradiente de temperatura pronunciado dentro del molde, de modo que la pieza solidifique en dirección al riser.
Otros factores que intervienen en el funcionamiento efectivo del riser son: La diferencia de presión en el sistema El correcto dimensionamiento de la unión del riser y la pieza (neck) (distancia de alimentación)
Formas de los riser :
La ecuación de Chvorinov:
V t B A
2
El tiempo de solidificación es directamente proporcional a la relación del (V/A) de la pieza. Esto nos indica que la forma óptima del riser, de una masa dada que permanecerá líquido por un período más largo, es el de una esfera; ya que ésta tiene una superficie de radiación mínima. Por un razonamiento similar, un riser cilíndrico será más eficiente que un riser de sección cuadrada o rectangular, de masa equivalente.
Las Tablas, presentan una comparación de la relación V/A, para un número de formas simples de idéntico volumen (1,000 cm3), además nos muestra el tiempo de solidificación, calculado de la relación de Chvorinov. La Tabla primera, se refiere a cuerpos de diversas formas; la segunda Tabla, está referida a placas de diversas proporciones. Ambas Tablas se han calculado, para el caso del acero fundido en moldes de arena. Formas diversas Esfera Cilindro Cubo Cilindro Barra cuadrada Placa o plancha
Dd, cm
D = 12.41 H=D D = 10,84 T = 10 H = 10 D D = 5,03 L = 10 T T = 4,64 L = 10 T T = 2,15
2
2
M, cm
M , cm
t, min
%t
2,068 1,806 1,667 1,198 1,101 0,898
4,28 3,26 2,78 1,44 1,23 0,81
9,0 6,8 5,8 3,0 2,6 1,7
100 76 65 38 29 19
Placas
Dd, cm
M, cm
M , cm
t, min
%t
L = T (cubo) L=2T L=5T L = 10 T L = 20 T
T = 10 T = 6,30 T = 3,42 T = 2,15 T = 1,35
1,667 1,575 1,221 0,898 0,617
2,78 2,48 1,49 0,81 0,38
5,8 5,2 3,1 1,7 0,8
65 58 35 19 9
Dd = Dimensión determinativa.
M = Módulo de solidificación = V/A T = Tiempo de solidificación = 2.1 M2 %t = % del tiempo de solidificación de la esfera. El uso de risers esféricos no se ha adoptado, debido a las dificultades que se presentan en el moldeo y la dificultad de conectar este riser a la pieza, siendo el riser de forma cilíndrica el más empleado generalmente; en este caso los modelos pueden retirarse a través de la superficie superior del molde o a través de la línea de partición. Los risers de forma semi-esférica, también son utilizados. En relación al tiempo de solidificación, es muy importante analizar el flujo de calor producido desde el riser. Al calor adicionado al riser como acero líquido sobrecalentado, calor de fusión del acero y calor sensible del acero sólido; se puede agregar el calor producido al adicionar materiales exotérmicos en la superficie libre del riser.
Este calor se pierde, principalmente, por radiación a través de la superficie libre superior (un poco por convección), y por conducción a las paredes de arena y a la pieza. El calor también se pierde por el flujo de metal del riser a la pieza, durante la solidificación.
Las pérdidas de calor de los riser
la perdida de se puede dar por una conducción hacia arriba o por una conducción lateral
La pérdida de calor de los riser se puede dar de dos formas dependiendo de cómo se coloca el riser en el molde.
Tipos de riser: Básicamente los risers pueden clasificarse en 2 grupos; dependiendo de que estos tengan una superficie libre (en contacto con el aire), en la parte superior del molde (riser abierto), o que ésta superficie sea cerrada en forma de cúpula (riser ciego o atmosférico).
Riser abierto.- Estos risers pueden ubicarse a un lado de la pieza (lateralmente), o en la parte central superior sobre la pieza, tal como se ilustran en la figura.
•
Los abiertos pueden estar ubicados en la parte central superior
Riser ciego
Son usados frecuentemente para alimentar secciones pesadas de la pieza, ubicados en la parte más baja de la cavidad del molde Solamente después que la parte intermedia de la pieza haya solidificada, el riser ciego actúa independientemente Cerca del 66 a 75 % del peso del riser ciego debe sumarse al peso de la pieza, cuando se calcula el tamaño del riser abierto.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
MOLDEO DE LA PIEZA Se inicia haciendo el dimensionamiento de las medidas que vamos a realizar para la pieza, y después pasamos a hacer uso de arena con resina furánica, en las cajas de madera con el modelo.
Después de tener las cajas listas, antes de sacar los moldes nosotros aplicamos una pintura especial plateada sobre el modelo a fin de que su posterior retiro del molde sea sencillo.
Se coloca el modelo de madera en forma horizontal, con la curvatura hacia abajo, y rellenando el espacio con la mezcla. Esta porción será temporal.
Se sitúa la caja inferior alrededor del modelo y se rellena con la mezcla fresca. Se voltea el conjunto y se retira el relleno temporal de la curvatura de la pieza. Se sitúa la caja superior encima de la inferior y, en la cual nosotros vamos a colocar el canal de colada y el bebedero. Se llena esta caja con la mezcla fresca.
Se lleva el molde armado a la zona de colada, y se aplica pintura de fundición a las paredes internas que entrarán en contacto directo con el metal líquido. Se cierran las dos mitades, listos ya para realizar la colada.
CÁLCULOS Y RESULTADOS DISEÑO DEL SISTEMA DE ALIMENTACIÓN
Realizar el diseño del sistema de alimentación del modelo, usando la data disponible de las mazarotas (tablas), y considerando el tipo de alimentación (superior, por la mitad o inferior). Considerando una barra equivalente, considerando un diámetro medio.
= 39.4 = 16.5 = 3
= 39.4 ℎ = 16.5 = 3
= (39.4 )(16.5 )(3 ) = 1930.5 = 1930.5
7.8 = 15.057
Número de risers o alimentadores: . . # = = = 3.28 → ó (∗) .
Cálculo y ajuste de la eficiencia:
=
; + + = 10%
=
15.057 = 80.11% 15.057 + 4(0.558) + 1.505
Para acero, la eficiencia debe encontrarse entre 60% y 70%. Considerando un riser de mayores dimensiones de la tabla:
∅ = 60 ; ℎ = 90 ; = 1.6
=
15.057 = 65.57% 15.057 + 4(1.6) + 1.505
Tiempo de vaciado:
= ∗
Siendo K=1.4 ya que la alimentación va a ser lateral
= 1 . 4 ∗ 3 0 ∗ 22.962 = 12.364
Di s eño de los canales :
Para los aceros, la relación
= = a considerar es 1:2:1
Área ataque:
=
22.6 ∗ ∗ ∗ √ ℎ
Siendo C=0.35 ya que la alimentación va a ser lateral
ℎ = =
=
. + + 10 = 310 2
22.6 ∗ 22.962 = 0.873 7.8∗12.364∗0.35∗ √ 310
Bebedero:
= 0.873
∗ ∅ = → 4
∅ = 1.054
C anal colada: AC=1.746 cm2 b c
= ; =
2
a
1.746 =
+ 2+ ∗ = ∗ 2 → = 0.582 2 2
= = 0.291
CONCLUSIONES Podemos concluir que hicimos unos cálculos aproximados con las dimensiones de la pieza, debido a su complicidad de sus curvas del moldeo por eso tomamos todo como un volumen de una pieza sólida para obtener mejores resultados y compensar pesos en caso fuera necesario al momento de realizar la colada.
El peso de la pieza nos salió 15.057 kg, y el peso total considerando con todo el sistema de alimentación nos salió 22.962 kg.
De los cálculos realizamos la eficiencia nos salió 65.57%, la cual se encuentra en el rango de la eficiencia de los aceros y es una buena eficiencia para realizar nuestro molde de la pieza.
También ponemos concluir que no utilizamos riser, debido a que los trabajadores de Mefico nos recomendaron por su experiencia no utilizar riser porque la pieza es pequeña, pero el peso del riser lo compensamos en nuestros cálculos con el peso de los ataques y del bebedero.
Al momento de retirar el modelo de la caja inferior, partes del molde se rompieron, debido a que no dejamos secar bien el molde de la pieza, pero al f inal lo arreglamos pegando las partes imperfectas del modelo con el uso de goma.
BIBLIOGRAFIA Apuntes de clases de fundicón, Ing Quiñones Castillo Leoncio
https://es.wikipedia.org/wiki/Fundici%C3%B3n
https://es.scribd.com/document/339212187/Diseno-de-Molde-Para-Fundicion
http://www.justdocument.com/download/81792552612/piezas-de-fundicion-deacero-riser-especificaciones-de-diseno/
http://me.uprm.edu/~lrosario/4055_clases/fundicion.htm
