Informe Final Hacha de Bomberos

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMON Facultad de Ciencias y Tecnología Departamento de Mecánica

HACHA DE BOMBEROS

Sistema de pedales del operador para Autobuses Escolares Esquema del estudio de diseño 

Introducción



Diseño para rendimiento y Producción o

Selección de aleación

o

Enfriamiento de fundición en molde

o

Reducción de estrés

o

Slide Cores versus mecanizado

o

Componentes "fundidos"



Calidad Garantía



Lecciones aprendidas y Resumen

Para la obtención de la pieza final se necesitaron de diversos parámetros como: 1. Descripción del producto. 2. Tipo y diseño del Hacha de Bomberos con ayuda de paquetes computacionales como Solid Works y simulaciones. 3. Fabricación y dimensionamiento de la pieza mediante los planos. 4. Tipo de material a fundir. 5. Arenas de Fundición. 6. Etapa de fusión del material a trabajar. 7. Tipo y diseño del moldeo. 8. Elaboración del modelo mediante Solid Works y simulación en MasterCam. 9. Proceso de modelo. 10. Acabado de la pieza. 11. Control de calidad de todo el proceso.

1. Descripción del producto 1


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El sistema de pedal de operador ajustable es fabric ado por Teleflex Morse para su uso en autobuses escolares. El sistema proporciona una variedad de posiciones para los pedales de freno y acelerador para acomodar diferentes conductores Características del producto El sistema ajustable es necesario porque el asiento del conductor está bloqueado en una posición predeterminada para fijar la distancia entre el conductor y las bolsas de aire de seguridad. Esta distancia fija asegura que las bolsas de aire se desplegarán correctamente y protegerán al conductor en caso de accidente. El sistema de pedal utiliza motores eléctricos para ajustar las posiciones de los pedales a la comodidad del conductor. El sistema de pedal se compone de dos subsistemas: el SUBSISTEMA DE FRENOS con el pedal de freno y el componente de freno superior el SUBSISTEMA ACELERADOR con un componente acelerador inferior y un componente acelerador superior El sistema de pedal proporciona al conductor Control de seguridad crítica de los frenos del vehículo y la aceleración del motor. El sistema debe funcionar de manera confiable durante toda la vida útil del vehículo en una amplia gama de cargas de esfuerzo, temperaturas y condiciones de corrosión.  

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Sistema de Freno: El pedal de freno inferior mide 10 "de largo, 4" de ancho y 3 "de alto con un peso de 29 onzas. Consiste en un cilindro superior, una sección de viga curva I y un pedal de freno plano. El componente superior del freno tiene la forma de dos cilindros perpendiculares con un tubo de acero instalado y una brida de montaje. Tiene 6 "de ancho, 4" de profundidad y 3 "de alto con un peso de 50 onzas. 



Ambos componentes tienen numerosos recortes, bridas, agujeros y costillas refuerzos El espesor mínimo de la pared en las cuatro piezas fundidas es 0.21

Sistema de Acelerador: El vaciado del acelerador superior consiste en dos cilindros perpendiculares con dos bridas planas adosadas. El molde es de 1 1/2 "x 4" x 3 "con un peso de 14 onzas. El bastidor del acelerador inferior es un bastidor rectangular con un cilindro característica. Tiene unas dimensiones de 2 "x 5 1/2" x 3 "y un peso de 26 onzas.







Ambos componentes tienen numerosos cut-outs, agujeros, bridas y refuerzos de costillas Las cuatro piezas fundidas requieren mecanizado sólo en superficies críticas de mate. Los componentes se suministran al fabricante del sistema en una condición revestida en polvo mecanizada y negra.

Requisitos importantes para la toma de decisiones Debido a que los componentes son críticos para la seguridad, deben cumplir con una rigurosa resistencia (carga de torque) y fatiga cíclica.

Requisitos: 

Los componentes tienen tolerancias dimensionales estrictas en los orificios y ranuras maquinados para ajuste y montaje. 3




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Los componentes inferiores también deben resistir la corrosión y la abrasión de aguanieve, nieve, agentes deshielo y grava en los zapatos del operador

2. Fabricación y dimensionamiento de la pieza mediante los planos.

3. Seleccion de Aleacion Una decisión de diseño fundamental es la selección de una composición de metal específica que mejor se adapte al rendimiento deseado y requisitos de producción. Para los componentes del pedal, el los requisitos mecánicos en las áreas críticas son: - 90 ksi resistencia a la tracción final, - resistencia a la fluencia de 50 ksi , - - 5% de ductilidad. Estos requisitos de resistencia deben cumplirse al tiempo que proporcionan alta resistencia a la corrosión, módulo de elasticidad y dureza, al tiempo que evitan el peso excesivo y el costo de producción.

Las aleaciones metálicas fueron candidatas a los componentes del sistema de pedales 

A201 de aluminio estructural con un convite del calor T7

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aleación de bronce de aluminio del níquel estructural de -A020 de la precisión PIAD



Fundición dúctil estructural-ASTM A536 100-70-03

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Usamos como material base el acero estructural de alta densidad al 0,4% de carbono y que cumpla con las ferroaleaciones siguientes: -

Cromo: mejora la tenacidad, templabilidad y resistencia al desgaste, a la corrosión y a la alta temperatura; incrementa la profundidad de penetración de dureza resultante del tratamiento térmico, al promover la carburación.

-

Manganeso: mejora la templabilidad, resistencia, resistencia a la abrasión y maquinabilidad; desoxida el acero fundido, reduce la fragili zación en caliente y disminuye la soldabilidad.

-

Molibdeno: mejora la templabilidad, resistencia al desgaste, tenacidad, resistencia a la temperatura elevada, resistencia a la termo fluencia y dureza; minimiza la fragilización por revenido.

El material que cumple con estos requerimientos es el SAE 4140 el más, recomendable y

apropiado cumpliendo con las características que se requieren como: mayor tenacidad, templabilidad y resistencia al desgaste, a la corrosión, a la alta temperatura, resistencia a la abrasión y maquinabilidad; desoxida el acero fundido, reduce la fragilización en caliente, resistencia al desgaste, tenacidad, resistencia a la temperatura elevada y dureza. En el proceso de maquinado del acero fusionamos ferroaleaciones y acero SAE 1040 para así conseguir una acero estructural de alta densidad denominado SAE 4140, como guía para el uso de este material hicimos la previa comparación (CARPETA; TECNOLOGIA MECANICA2; 2. INFORMACION DEL MATERIAL DE PARTIDA; PROVEEDORES DE FERROALECIONES Y SAE 1040) concluyendo que nuestro proveedor oficial es de estas ferroaleaciones y SAE 1040 es FUNDICIONES NARDO. Elegimos a la empresa Argentina FUNDIDORA NARDO ya que funciona tanto como fundidora y proveedora de materiales en este caso nos ofrece acero SAE 1040 forma lingotes y ferroaleaciones.

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INFORMACIÓN GENERAL DEL PROCESO. DIAGRAMA DE FLUJO.

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4. Arenas de Fundición. TIPOS DE ARENA: Arena Sílica (SiO 2): se encuentra en muchos depósitos naturales, y es adecuada para propósitos de moldeo por que puede resistir altas temperaturas sin descomponerse. Esta arena es de bajo costo, tiene gran duración y se consigue en una gran variedad de tamaño y formas de grano. Por otra parte, tiene una alta relación de expansión cuando está sometida al calor y tiene cierta tendencia a fusionarse con el metal. La arena sílica pura no es conveniente por sí misma para el trabajo de moldeo puesto que adolece de propiedades aglomerantes. Las propiedades aglomerantes se pueden obtener por adición de 8 a 16% de arcilla. Los tres tipos de arcilla comúnmente usados son, la Caolinita, Ilita y Bentonita. Esta última, usada con más frecuencia, proviene de cenizas volcánicas. CALIDAD DE LAS ARENAS:

Para determinar la calidad esencial de la arena de fundición se hace necesaria algunas pruebas periódicas. Las propiedades cambian por contaminación con materiales extraños, por la acción del lavado en el recocido, por el cambio gradual y la distribución de los tamaños de grano y por la continua exposición de ésta a altas temperaturas. Las pruebas pueden ser tanto químicas como mecánicas, pero aparte de la determinación de los elementos indeseables en la arena, las pruebas químicas son de poco uso. (1) La mayoría de las pruebas mecánicas son simples y no requieren equipos elaborados. Varias de las pruebas están diseñadas para determinar las siguientes propiedades de la arena de moldeo: Permeabilidad. La porosidad de la arena que permite el escape de los gases y vapores formados en el molde. Resistencia. La arena debe ser cohesiva hasta el grado de que tenga suficiente ligazón, tanto el contenido de agua como el de arcilla, afecta la propiedad de la cohesión. Resistencia en seco: Es la resistencia necesaria en la arena para mantener la forma de la cavidad del molde cuando éste seca. Resistencia en verde: Es la capacidad de la arena para formar grumos para retener la forma necesaria. Refractariedad: La arena debe resistir las altas temperaturas sin fundirse. Resistencia en caliente: Esta resistencia hace que la arena no se deteriore ni cambie sus dimensiones. Una vez que el metal se solidifica y seca las orillas del molde, la arena se calentará mucho; pero en ese momento se solidificó el metal y no es crítico el estado de la arena. Desprendimiento: Es la facilidad de la arena para sacudirla o sacarla después que solidificó la pieza. Si la arena tiene mucho aglutinante se endurece mucho al secarla y se hace difícil separarla de la pieza fundida. Tamaño y forma del grano. La arena debe tener un tamaño de grano dependiente de la superficie que se trate de producir, y los granos deben ser irregulares hasta tal grado que mantenga suficiente cohesión.

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EQUIPO PARA EL ACONDICIONAMIENTO DE LA ARENA.

Propiamente la arena bien acondicionada es un factor importante en la obtención de una buena pieza fundida. Las arenas nuevas así como las usadas preparadas adecuadamente, contienen los siguientes resultados: El aglutinante está distribuido más uniformemente en los granos de arena. El contenido de humedad está controlado y además la superficie particular esta humedecida. (1) Las partículas extrañas están eliminadas de la arena. La arena se ventila de tal manera que no se compacta y esté en condiciones propias para el moldeo. Por razón de que acondicionar la arena a mano es difícil la mayoría de las fundiciones tienen equipos apropiados para esta operación.

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Tiene dos rodillos en los cuales está montado una combinación de rastras y muelas trituradoras. Las dos muelas trituradoras están dispuestas de tal manera que la arena pueda ser procesadas de forma continua. Las muelas trituradoras proporcionan una acción intensa de frotamiento y amasado. (1) El resultado es una distribución a través de los granos de arena con el material aglutinado. La arena en verdad y la de corazones ambas pueden ser preparadas en esta manera. Pruebas de la arena: son pruebas que se realizan continuamente para verificar que cumpla con los requisitos necesarios para poder soportar el proceso, ya que es normal que después del uso prolongado de éstas se deterioren sus propiedades aglutinantes. El contenido de humedad se mide con un medidor el cual envía aire caliente a través de una muestra de arena a un volumen constante. El volumen de humedad se determina por el tiempo necesario para secar la muestra. Las resistencias se miden con una probadora universal: se toma una muestra de arena y se somete a pruebas de tracción, compresión, esfuerzo cortante y de carga. El número de veces que cae el peso muerto y apisona la arena, determina la resistencia del núcleo. La permeabilidad se mide con un aparato especial que registra el tiempo necesario para hacer pasar una cantidad determinada de aire a través de una muestra de arena. La arena poco permeable dejará pasar menos aire que otra más porosa.

Preparación de las arenas: Para los moldes perdidos es necesario preparar la arena, añadiéndoles las materias adecuadas para que adquieran las propiedades convenientes para el buen éxito de la colada. Estas propiedades son: permeabilidad, cohesión, refractariedad, dureza, etc. Distintos tipos de arenas para moldeo: • Arena Verde: es una arena húmeda, es decir, que se ha secado. • Arena seca: es aquella a la que se le ha eliminado toda la humedad antes de efectuar la colada, mediante el secado de enfurtas. 9


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• Arenas de revestimiento o de contacto: es la que se apisona contra la cara del moldeo y una vez extraído este, formará la capa interna del molde. • Arena de relleno: procede de los moldes ya colados y vuelve nuevamente a utilizarse después de preparada para rellenar el molde durante el moldeado. De acuerdo a la investigación desarrollada y obtenida mediante las referencias bibliográficas “KALPKJIAN ”, “HANBOK” y averiguación del internet podemos concluir que la arena a utilizar para nuestro molde es la arena verde ya que dicha arena está compuesta por la mezcla de arena de sílice

y bentonita (un derivado de la arcilla) a un 30 - 35 % con una cantidad moderada de agua. Esta información se está descrita a detalle (CARPETA; TECNOLOGIA MECANICA 2;

4.PROCESOS DE ACABDO; información de las arenas del moldeo)

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PROVEEDORES DE ARENAS DE MOLDEO PROVEEDOR OFICIAL: QUILMES S.R.L

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CONCLUSIONES DE ARENAS Nuestro proveedor seleccionado es QUILMES S.R.L porque es una empresa confiable, presenta accesibilidad en sus precios, disponibilidad de material, calidad certificada, entrega eficiente y reconocimiento en el mercado. La comparación respectiva con los más proveedores (TECNOLOGIA

MECANICA 2; 4 PROCESOS DE MOLDEO; PROVEEDORES DE ARENA)

5. Etapa de fusión del material a trabajar Preparación del metal fundido El metal se calentará a temperatura de fusión, es decir, se reducirá del estado sólido al líquido. Esta operación puede realizarse en un horno de inducción o en u n horno eléctrico, cada tipo de horno posee sus características, sus ventajas, sus inconvenientes, sus exigencias y sus aplicaciones particulares.

Colada Cuando el molde esta repasado y cerrado sólidamente de modo que resista la presión metalostática, se puede introducir en el mismo el metal fundido a través de uno o más aberturas de colada (bebedero) previamente dispuestos en el molde. Solidificación y enfriamiento. 12


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Después de la colada, se debe esperar que la pieza se solidifique y se enfríe en el molde. Las piezas pequeñas de molde especial las que se vacían en moldes de coquilla, se solidifican y enfrían en pocos instantes. Las mayores, coladas en moldes de arena requieren algunas horas más o menos, según sus dimensiones en cuanto a las piezas macizas de gran tamaño no son accesibles a las operaciones posteriores más que al cabo de algunos días.

-

Colada del material SAE 4140 en el proceso de solidificación

El acero SAE 4140 en su estado líquido se cuela de manera regular e ininterrumpida en el molde de arena. A partir de un modelo que reproduce casi exactamente la forma y dimensiones de la pieza a obtener, y empleando arenas aglutinadas con bentonita o aglomeradas con resinas sintéticas, se prepara un molde en el que se vierte el acero SAE 4140 líquido. Una vez solidificado y frío el aceroS AE4140 colado, se rompe el molde y se obtiene la pieza en bruto de colada. En el curso de la solidificación y enfriamiento del acero SAE 4140 se pueden distinguir, las siguientes etapas principales: 1. Enfriamiento primario con contacto directo de acero -molde de arena Al comenzar la colada, en cuanto se pone el acero SAE 4140 líquido en contacto con la pared fría del molde de arena, se forma una piel sólida en cuyo interior hay acero todavía líquido. A medida que la mezcla de acero líquido desciende, esta piel, delgada al principio, va aumentando de espesor y se va haciendo cada vez más resistente. El enfriamiento del acero dentro del molde provoca una contracción de la sección transversal de la del acero. 2.

Enfriamiento primario sin contacto directo acero-molde de arena:

A continuación la contracción térmica de esta primera costra sólida la separa del apoyo del molde; la costra debe tener una pared lo suficientemente fuerte como para soportar la presión ferrostática interna. En general, las esquinas se enfrían y se colan más rápidamente que las paredes; a su v ez, las paredes más pequeñas se enfrían y se contraen antes que salga la piza. Solubilidad de hidrógeno y nitrógeno. Los gases en el acero fundido que pueden causar porosidad son hidrógeno y nitrógeno. Piezas co ladas de hierro producido en una cúpula están casi saturadas de nitrógeno; Por lo tanto, la presencia de un nitrógeno es una preocupación importante. El hidrógeno y el nitrógeno se disuelven en aleaciones de hierro lí quido como especies atómicas 3.

Enfriamiento al aire 13


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Finalmente, hay una tercera zona de homogeneización de la temperatura al aire. Ya no hay duchas de agua y, en consecuencia, desaparece drásticamente el gradiente térmico. Se observa un recalentamiento de la superficie exterior que llega a alcanzar unos 900 o 1000 ºC, ralentizándose el enfriamiento del corazón del acero.

Desmolde. Cuando la pieza se ha solidificado y enfriado hasta el punto de poder ser manipulada sin peligro, se procede al desmoldeo, bien se trate de coquillas o de cajas. Para realizar esta operación, después de levantar la caja se rompe el molde de arena con martillos o barras adecuadas. Los moldes permanentes de yeso y las coquillas metálicas solo han de abrirse, ya que, después de sacada la pieza, deben ser utilizados nuevamente.

HORNOS PARA FUNDIR LOS METALES

Horno de Inducción

Preparando para el vaciado

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Vaciando el material fundido

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Metal o aleación

Temperatura de fusión 0C

Calor específico del sólido

Calor específico del líquido

Calor latente de fusión

Estaño

232

0.056

0.061

14

Plomo

327

0.031

0.04

6

Zinc

420

0.094

0.121

28

Magnesio

650

0.25

-----

72

Aluminio

657

0.23

0.39

85

Latón

900

0.092

-----

----

Bronce

900 a 960

0.09

-----

----

Cobre

1083

0.094

0.156

43

Fundición gris

1200

0.16

0.20

70

Fundición blanca

1100

0.16

----

----

Acero

1400

0.12

----

50

Níquel

1455

0.11

----

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FUENTE: ELABORACION PROPIA

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La tabla indica los puntos de fusión, calores específicos medios y calores latentes de fusión de algunos de los metales y aleaciones más corrientes empleados en fundición. Consideremos también el hecho de que hay diversos tipos hornos para fundir los materiales, algunos de ellos podrían ser:



Hornos eléctricos



Hornos de arco directo monofásico



Hornos de arco indirecto monofásico



Hornos eléctricos de resistencia



Hornos de resistencia no metálica



Hornos de inducción de alta frecuencia

Elegiremos un HORNO POR INDUCCION de alta frecuencia ya que usa una corriente alterna a través de una bobina que genera un campo magnético en el metal, esto causa un rápido calentamiento y la fusión del metal de alta calidad y pureza. Estos hornos se usan para casi cualquier aleación cuyos requerimientos sean importantes. Además de saber que la mayoría de los proveedores recomiendan y utilizan un horno por inducción y que también es accesible en peso y en tamaño. 

Horno por inducción de alta frecuencia:

FUENTE: (Libro S.Kalpakjian)

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CAPACIDAD DEL HORNO POR INDUCCION: 800kg

Aleaciones de acero se funden en hornos de inducción de alta frecuencia. Una frecuencia ideal es de aproximadamente 960 Hz a causa de la acción resultante de agitación del metal fundido. La carga del horno consiste generalmente de hierro Armco, cobalto en forma de cátodos o gránulos rotos, ní quel electrolítico, de cobre electrolítico secundaria, de aluminio vi rgen, de titanio comercialmente puro (ferrotitanio no es satisfactoria), ferrosilicio, y ciertos aditivos tales como circonio o niobio. El azufre se agrega a veces para mejorar la fluidez del metal fundido. En el caso de Alnico 9, una adición de azufre es esencial para contrarrestar el efecto de nucleación de las partículas de óxi do de titanio en la masa fundida. Limpiar la chatarra revert Alnico y gránulos de cobalto-níquel-cobre-hierro refinados también se utilizan con frecuencia en el cargo. (Libro Handbook) El rango de capacidades de los hornos de inducción abarca desde menos de un kilogramo hasta cien toneladas y son utilizados para fundir hierro y acero, cobre, aluminio y metales preciosos.

6. Tipo y diseño del moldeo. Una vez comprobado el moldeo para el moldeador, quien debe hacer la revisión de las dimensiones de la pieza que ha de ser fundida. El molde es: Perdido (transitorio): En este caso el molde se hace comprimiendo arena de fundición alrededor del modelo colocando en el interior un bastidor adecuado llamado caja después de la colada; se levanta la caja y se rompe el molde para extraer la pieza. Para hacer otra pieza es necesario rehacer el molde.

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Preparación de las arenas: Para los moldes perdidos es necesario preparar la arena, añadiéndoles las materias adecuadas para que adquieran las propiedades convenientes para el buen éxito de la colada. Estas propiedades son: permeabilidad, cohesión, refractariedad, dureza, etc.

Retoque del molde. Hecho el molde es necesario levantar la caja, extraer el molde, perfilar y asentar las partes arrancadas, colocar los eventuales machos destinados a formar los huecos en el interior de las piezas, y volverlo a cerrar, incluso en los moldes de coquilla hay que colocar los machos (metálicos o de arena antes de cerrarlos de nuevo). Esta operación recibe el nombre de retoque de molde o recomposición de la forma.

Compactación de la arena alrededor del modelo. Para ello primeramente se coloca cada semi modelo en una tabla, dando lugar a las llamadas tablas modelo, que garantizan que posteriormente ambas partes del molde encajarán perfectamente. (1)

Actualmente se realiza el llamado moldeo mecánico, consistente en la compactación de arena, por medios automáticos, generalmente mediante pistones (uno o varios) hidráulica o neumática .

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7. Elaboración del modelo mediante Solid Works y simulación en MasterCam.

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Para tener una clara visión acerca del proceso de fabricación del modelo se presenta en el siguiente video la simulación en MasterCam y su previa codificación. (TECNOLOGIA

MECANICA2; 6 MASTER CAM)

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8. Proceso de modelo ETAPAS DEL PROCESO

El modelo es la pieza que se pretende reproducir, pero con algunas modificaciones derivadas de la naturaleza del proceso de fundición: 







Será ligeramente más grande que la pieza, ya que se debe tener en cuenta la contracción de la misma una vez se haya extraído del molde. Las superficies del modelo deberán respetar unos ángulos mínimos con la dirección de desmoldeo (la dirección en la que se extraerá el modelo), con objeto de no dañar el molde de arena durante su extracción. Este ángulo de denomina ángulo de salida . Incluir todos los canales de alimentación y mazarotas necesarios para el llenado del molde con el metal fundido. Si es necesario incluirá portadas, que son prolongaciones que sirven para la colocación del macho.

FABRICACIÓN DEL MODELO

En lo que atañe a los materiales empleados para la construcción del modelo, se puede emplear desde madera o plásticos como el uretano hasta metales como el aluminio o el hierro f undido. Usualmente se fabrican dos semi modelos correspondientes a sendas partes del molde que es necesario fabricar. -

Colocación del macho. Si la pieza que se quiere fabricar es hueca, será necesario disponer machos que eviten que el metal fundido rellene dichas oquedades. Los machos se elaboran con arenas especiales debido a que deben ser más resistentes que el molde, ya que es necesario manipularlos para su colocación en el molde. Una vez colocado, se juntan ambas caras del molde y se sujetan. (1)

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-

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Colada. Vertido del material fundido.

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- Enfriamiento y solidificación. Esta etapa es crítica de todo el proceso, ya que un enfriamiento excesivamente rápido puede provocar tensiones mecánicas en la pieza, e incluso la aparición de grietas, mientras que si es demasiado lento disminuye la productividad.

- Desmoldeo. Rotura del molde y extracción de la pieza. En el desmoldeo también debe retirarse la arena del macho. Toda esta arena se recicla para la construcción de nuevos moldes.

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- Desbarbado. Consiste en la eliminación de los conductos de alimentación, mazarota y rebabas procedentes de la junta de ambas caras del molde.

- Acabado y limpieza de los restos de arena adheridos. Posteriormente la pieza puede requerir mecanizado, tratamiento térmico, etc.

Acabado del Material

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Detallado

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Clasificación del proceso de fundición tipo de modelo: El tipo de modelo a usar en nuestra fundicion es de moldeos temporales que se describen a continuacion: Los recipientes con la forma deseada se conocen como moldes, éstos se fabrican de diferentes materiales como: arena, yeso, barro, metal, etc. Los moldes pueden servir una vez o varias. En el primer caso se les conoce como moldes temporales y los que se pueden utilizar varias veces, se les conoce como moldes permanentes.

Realización de molde Removible

PARTES DE UN MOLDE 1. Vasija de vaciado. Entrada del metal fundido al molde. 2. Bebedero. Conducto por el cual baja el metal fundido para la alimentación del metal al molde. 3. Corredor alimentador. Vasija inferior que permite la entrada del material a la cavidad. En algunos casos se coloca un rebosadero antes del corredor alimentador para que se atrapela escoria o partículas extrañas del metal fundido. 4. Rebosaderos. Son espacios que pueden ser ciegos o abiertos y que sirven para permitir quela escoria del material fundido flote y sea atrapada. También sirven para conocer si el material llenó en

su totalidad la cavidad del molde. (1) 29


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TOLERANCIAS EN LOS MODELOS

En el diseño de los modelos que se utilizan para construir un molde es necesario tener en consideración varias tolerancias. 1. Tolerancia para la contracción. Se debe tener en consideración que un material al enfriarsese contrae

dependiendo del tipo de metal que se esté utilizando, por lo que los modelos deberán ser más grandes que las medidas finales que se esperan obtener. 2. Tolerancia por acabado. Cuando una pieza es fabricada es necesario realizar algún trabajo de acabado o terminado de las superficies generadas, esto se logra puliendo o quitando algún material de las piezas producidas por lo que se debe considerar en el modelo esta rebaja de material.

MOLDEO EN BANCO

Este tipo de moldeo es para trabajos pequeños, y se hace en un banco de una altura conveniente para el moldeador. En estos tipos de moldeo se producen grandes cantidades, también se utilizan placas correlativas que son modelos especiales metálicos de una sola pieza al igual que las cajas de tableros de soporte que permiten sacar con facilidad el modelo del molde de arena, el cual se puede volver a utilizar.

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SISTEMA DE ALIMENTACIÓN DEL MOLDE. Los conductos que llevan el metal vaciado a la cavidad de molde son llamados sistema de alimentación,

generalmente están constituidos por una vasija de vaciado, comunicando a un canalde bajada o conducto vertical conocido como bebedero, y a un canal a través del cual el metal fluye desde la base del bebedero a la cavidad del molde. En piezas grandes, de fundición puede usarse un corredor el cual toma el metal desde la base del bebedero y lo distribuye en varios canales localizados alrededor de la cavidad. El propósito de este sistema es, primeramente colocar el metal dentro de la cavidad. El metal debe entrar a la cavidad con el mínimo de turbulencia, y cerca del fondo de la cavidad en los casos de fundiciones pequeñas. La erosión de los conductos o superficie de la cavidad deben ser evitadas con una regulación apropiada del flujo del metal o por el uso de arena seca de corazones. El metal debe entrar en la cavidad así como proporcionar una solidificación direccional. La solidificación debe progresar desde la superficie del molde a la parte del metal más caliente compensando así la contracción.

Se debe prever que no entre la escoria u otras partículas extrañas a la cavidad del molde. La vasija de vaciado, debe estar próxima a la parte superior al agujero del bebedero, facilitando el vaciado y eliminado la escoria. El metal debe ser vaciado de tal manera que la vasija de vaciado y el agujero del bebedero estén llenos todo el tiempo.

La mazarota que se obtienen proporcionan en los moldes la alimentación del metal líquido a la cavidad principal de la pieza para compensar las contracciones. Éstas pueden ser tan grandes en sección, así como el resto del metal liquido, tan grande como sea posible, y puede localizarse cerca de las secciones grandes que pueden estar sujetas a una gran contracción. Si éstas se colocan en la parte superior de la sección, la gravedad puede ayudar a la alimentación del metal en la propia piezafundida. La Mazarota ciega con cúpula, se localizan en la mitad de la tapa de la caja, los cuales no tienen la altura completa de la tapa. Estos están por lo normal colocados directamente sobre el canal, donde el metal alimenta dentro de la cavidad del molde y entonces complementa el metal caliente cuando el vaciado esta 31


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completándose.

Para el desarrollo de los cálculos y explicación amplia recurrir(CARPETA; TECNOLOGIA MECANICA 2; 4 PROCESO DE MOLDEO; DISEÑO Y CALCULO DE COLADA DE LA PLACA MODELO CORAZONES.

Cuando una pieza de fundición debe tener una cavidad o hueco, tal y como un agujero para un tornillo, debe introducirse al molde alguna forma de corazón. Un corazón se define algunas veces como cualquier proyección de arena dentro del molde. Esta proyección puede quedar formada por el molde mismo o puede ser hecha en otra parte e introducido en el molde después de extraer el modelo. Se pueden formar superficies tanto internas como externas en una pieza de fundición mediante los corazones. Los corazones se clasifican como corazones de arena verde y corazones de arena seca. Los de arena verde son aquellos formados por el mismo modelo y se hacen en la misma arena del molde. Los corazones de arena seca son los que se forman separadamente para insertarse después que se ha retirado el modelo y antes de cerrar el molde.

En general deben usarse los corazones de arena verde, siempre que sea posible para mantener el costo de los modelos y de las piezas de fundición en un mínimo. Naturalmente los corazones separados aumentan el costo de producción.

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Un corazón debe ser:

Permeable: capacidad de la arena para per mitir que escapen los vapores. Refractario: capacidad de soportar altas temperaturas. Facilidad de colapso: habilidad para disminuir el tamaño conforme se enfría el colado y se contrae. Resistencia en seco: para que no se erosione y sea arrastrado o cambie de tamaño cuando esté rodeado del metal fundido. Friabilidad: facilidad para desmoronarse y eliminarse con facilidad del colado. Debe tener una tendencia mínima a generar gas.

COLADA (VACIADO)

En talleres y fundiciones de producción pequeña, los moldes se alinean en el piso conforme se van haciendo y el metal es tomado entonces en pequeñas cucharas de vaciado. (1) Cuando se requiere más metal o si un metal más pesado es vaciado, se han diseñado cucharas para ser usadas, por dos hombres. En fundiciones grandes, están comprometidas en la producción en masa de piezas fundidas, el problema de manejo de moldes y vaciado de metal se resuelve colocando los moldes sobre transportadores y haciéndolos pasar lentamente por una estación de vaciado. La estación de vaciado puede ser localizada permanentemente cerca del horno o el metal puede ser traído a ciertos puntos por equipo de manejo aéreo. Los transportadores sirven como un almacén de lugar para los moldes, los cuales son transportados a un cuarto de limpieza. El rechupe, debido a la falta de alimentación de la pieza. Las superficies internas de esta cavidad están cubiertas con cristales dendríticos y no están oxidadas.

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9. Acabado de la pieza. Proceso de acabado es un proceso de fabricación usado en la manufactura con el objetivo de obtener una superficie deseada en algún producto ya sea por estética o para algún uso mecánico de este. En la actualidad los acabados tienen una amplia variedad de usos así como también que el producto se pueda conservar limpio y estéril así como es el caso de herramientas para fines médicos o también proteger a una pieza contra la corrosión. Mediante el uso de tolerancias dimensionales y geométricas se cerciora el funcionamiento de las piezas. Esta información (CARPETA TECNOLOGIA MECIANICA 2; 5 PROCESOS DE ACABADO;

INFORMACION DE LOS POSIBLES PROCESOS DE ACABADO) -

Temple El temple es un tratamiento térmico que consiste en calentar el objeto metálico, que se desea templar, hasta cierta temperatura un poco superior al “punto crítico”, y con

ello homogenizar la austenita en la misma forma que se hace en un recocido de regeneración, para luego enfriar bruscamente, de manera de lograr la transformación martensítica. Se aplica principalmente a los aceros. El enfriamiento brusco, necesario para templar, puede obtenerse en un baño de temple. Se emplean generalmente líquidos (agua, aceite…), aunque también suelen

efectuarse temples al aire. Su objeto es endurecer y aumentar la resistencia mecánica de los aceros. -

Revenido El revenido es un tratamiento térmico que se realiza después del temple, se someten las piezas templadas con el objetivo de corregir en ellas el exceso de fragilidad causado por el temple, disminuyendo o eliminando las tensiones internas producidas por ese tratamiento. Principalmente, consiste en elevar la temperatura hasta c ierto valor, pero siempre inferior al “punto crítico” y en enfriar, ya sea rápida o lentamente.

Las propiedades mecánicas que con el temple habían aumentado de valor, con el revenido disminuyen un poco. El revenido es complementario al temple, al conjunto de los dos tratamientos también se le denomina "bonificado". Fases del acero antes y después del revenido Antes del revenido: Martensita (M), fase frágil y dura. Después del revenido: Ferrita y cementita (α +Fe3C) fase estable y tenaz.

-

Esmerilado Consiste en la eliminación del material, mediante la utilización de partículas de abrasivos fijas, que extraen virutas del material de la muestra. El proceso de extracción de virutas con un grano de abrasivo de aristas vivas provoca el menor grado de

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deformación de la muestra, proporcionando simultáneamente la tasa más alta de eliminación de material.

-

Recubrimiento con Poliéster El poliéster, es una fibra resistente e inarrugable. Es la fibra sintética más utilizada, y muy a menudo se encuentra mezclada con otras fibras para reducir las arrugas, suavizar el tacto y conseguir que el tejido se seque más rápidamente. Propiedades físicas del poliéster ·

No es absorbente

·

Conserva mejor el calor que el CO y el lino

·

Resistente a los ácidos, álcalis y blanqueadores

·

Resistente a manchas

·

Tiene mucho brillo

·

Punto de fusión= 250°C

·

Temperatura Recomendada de planchado= 135°C

Tratamientos térmicos, recubrimientos y similares. Algunas veces las piezas han de ser sometidas a tratamientos térmicos (al recocido, el acero y el hierro fundido colado en la coquilla; al reposo o maduración artificial, y a los tratamientos térmicos, las aleaciones de aluminio) o ser recubiertas por materiales protectores especiales (alquitranando los tubos para conducciones de agua y de gas, esmaltado de las piezas para la industria química o para uso doméstico, galvanizado, estañado, etc.)

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10. Control de calidad de todo el proceso En el control d calidad es parte integral de la manufactura y se aplica durante el curso de la producción y unión de las partes. Su función básica es impresionar, controlar y mejorar la calidad del producto y de los procesos. Una planta o taller de fundición que dispone de instalaciones para efectuar trabajos en acero y fierro fundido. Para estas plantas, Control de Calidad debe disponer de los equipos para efectuar análisis químicos de los elementos metálicos. Lo mas importante es medir el porcentaje de carbono en aceros y fierro fundido. En las fundiciones, el amoldado de la piezas se realiza usando arena a base de sílice. En esta situación, el Control de Calidad debe contar con los equipos mínimos para controlar las propiedades de esta arena de amoldado y asegurar la obtención de piezas fundidas sin fallas durante la colada del material metálico en los moldes de arena. También dispone de un microscópico metalográfico que nos proporciona la información que el material que estamos obteniendo es fierro fundido gris, fierro fundido nodular o fierro fundido maleable.

Las normas de control de calidad aptas para nuestro proceso de manufactura es: ISO (Organización Internacional de Normalización) es una federación mundial de organismos nacionales de normalización (organismos miembros de ISO). La Norma ISO 9001 ha sido preparada por el Comité Técnico ISO/TC 176, Gestión y aseguramiento de la calidad , Subcomité SC 2, Sistemas de la calidad .

La Norma ISO 9001 especifica los requisitos para un sistema de gestión de la calidad que pueden utilizarse para su aplicación interna por las organizaciones, para certificación o con fines contractuales. Se centra en la eficacia del sistema de gestión de la calidad para satisfacer los requisitos del cliente. Durante el desarrollo de esta Norma Internacional, se han considerado las disposiciones de la Norma ISO 14001:2004 para aumentar la compatibilidad de las dos normas en beneficio de la comunidad de usuarios. El Anexo A muestra la correspondencia entre las Normas ISO 9001:2008 e ISO 14001:2004.

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La organización debe: a) determinar los procesos necesarios para el sistema de gestión de la calidad y su aplicación a través de la organización. b) determinar la secuencia e interacción de estos procesos. c) determinar los criterios y los métodos necesarios para asegurarse de que ta nto la operación como el control de estos procesos sean eficaces. d) asegurarse de la disponibilidad de recursos e información necesarios para apoyar la operación y el seguimiento de estos pr ocesos. e) realizar el seguimiento, la medición cuando sea aplicable y el análisis de estos procesos. f) implementar las acciones necesarias para alcanzar los resultados planificados y la mejora continua de estos procesos.

En nuestros procesos encontramos los distintos procesos los cuales deben pasar por un control de calidad como:

Los controles de calidad que tendremos en el proceso de fundición son los siguientes: 1.-Control de la composición del metal esto se realizara con un:Espectrómetro 2.-Control de las propiedades mecánicas a realizarse con: Tratamiento Térmico 3.-Control de las características dimensionales y vi suales: Acabado, Metrología, Mecanizado

Espectrómetro

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Informe Final Hacha de Bomberos

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