ESTUDIO DE ESTUDIO DE MOLDEOMOLDEO: BIELA : BIELA

DE MOTOCICLETADE MOTOCICLETA

ESTUDIO DE MOLDEO ESTUDIO DE MOLDEO :: ES ES UN ANALISIS PARA UN ANALISIS PARA

OPTIMIZAR LA INVERSION Y OPTIMIZAR LA INVERSION Y LOS PROCESOS,PROPONE LOS PROCESOS,PROPONE

SOLUCIONES A LAS SOLUCIONES A LAS CONDICIONES QUE IMPONEN CONDICIONES QUE IMPONEN

LA GEOMETRIA,LOS LA GEOMETRIA,LOS ESFUERZOS, EL MATERIAL, ESFUERZOS, EL MATERIAL, LA ARENA A UTILIZAR, LA LA ARENA A UTILIZAR, LA CALIDAD ESPERADA EN LA CALIDAD ESPERADA EN LA

PIEZA Y ESTIMA EL COSTO DE PIEZA Y ESTIMA EL COSTO DE FABRICACION.FABRICACION.

PLANTEAMIENTO DEL PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Y FUNCION DE PROBLEMA Y FUNCION DE

LA PIEZALA PIEZASE DESEA FABRICAR UNA SE DESEA FABRICAR UNA

BIELA DE UN CIGUEÑAL PARA BIELA DE UN CIGUEÑAL PARA UNA MOTOCICLETA CON UNA UNA MOTOCICLETA CON UNA PRODUCCION PEQUEÑA DE PRODUCCION PEQUEÑA DE 200 PIEZAS.200 PIEZAS.

UNA BIELA PERMITE CAMBIAR UNA BIELA PERMITE CAMBIAR MOVIMIENTO LINEAL DEL MOVIMIENTO LINEAL DEL PISTON POR UNO DE PISTON POR UNO DE ROTACION QUE INPULSE LA ROTACION QUE INPULSE LA MOTOCICLETA.MOTOCICLETA.

FIGURA 1. BIELA DE MOTOCICLETAFIGURA 1. BIELA DE MOTOCICLETA

SELECCION DE SELECCION DE MATERIALMATERIAL

LA BIELA FUNCIONA EN LA BIELA FUNCIONA EN ALTA TEMPERATURA Y ALTA TEMPERATURA Y SOMETIDA A GRANDES SOMETIDA A GRANDES ESFUERZOS. DEVIDO A ESFUERZOS. DEVIDO A ESTO SE ESCOGIO UN ESTO SE ESCOGIO UN ACERO RESISTENTE : AICI ACERO RESISTENTE : AICI 4010 TEMPLADO Y 4010 TEMPLADO Y REVENIDOREVENIDO

PROPIEDADES DEL PROPIEDADES DEL MATERIALMATERIAL

EN ESTADO DE ENTREGA EN ESTADO DE ENTREGA PRESENTA:PRESENTA:

Resistencia ultima a tensión de Resistencia ultima a tensión de 525MPa525MPa

Resistencia a la fluencia a tensión Resistencia a la fluencia a tensión de 290MPade 290MPa

Modulo de elasticidad de 200GPaModulo de elasticidad de 200GPa Dureza Dureza Vickers de 155Vickers de 155 Densidad de 7.845gr/cm3Densidad de 7.845gr/cm3

ESPECIFICACIONES Y ESPECIFICACIONES Y CONTROL DE CALIDAD. CONTROL DE CALIDAD.

PROCEDIMIENTO DE PROCEDIMIENTO DE CONTROLCONTROL

POR ESTAR SOMETIDA A ESFUERZOS POR ESTAR SOMETIDA A ESFUERZOS NECESITA BUEN ACABADO NECESITA BUEN ACABADO SUPRFICIAL PARA EVITAR FATIGA, SUPRFICIAL PARA EVITAR FATIGA, LOS AGUJEROS Y PARTES EN LOS AGUJEROS Y PARTES EN CONTACTO DESLIZANTE SERAN CONTACTO DESLIZANTE SERAN MAQUINADOS.MAQUINADOS.

SESE REALIZARA UN PLAN DE REALIZARA UN PLAN DE MUESTREO BAJO LA NORMA NTC MUESTREO BAJO LA NORMA NTC ISO2859-1 PARA GARANTIZAR LA ISO2859-1 PARA GARANTIZAR LA CALIDAD DE LA PIEZA Y ASEGURAR CALIDAD DE LA PIEZA Y ASEGURAR SU CORRECTO DESEMPEÑOSU CORRECTO DESEMPEÑO

ORDEN DE ORDEN DE SOLIDIFICACION SOLIDIFICACION

PARA DETERMINARLO, SE PARA DETERMINARLO, SE DIVIDIO LA PIEZA EN DIVIDIO LA PIEZA EN PARTES SIMPLES PARTES SIMPLES OBTENIENDOSE 13 OBTENIENDOSE 13 NIVELES QUE PRODUCEN NIVELES QUE PRODUCEN 13 PARTES DE LA 13 PARTES DE LA SIGUIENTE MANERA:SIGUIENTE MANERA:

FIGURA 2. BIELA DIVIDIDAFIGURA 2. BIELA DIVIDIDA

CALCULO DE LOS CALCULO DE LOS MODULOS DE MODULOS DE

ENFRIAMIENTOENFRIAMIENTO

FIGURA 3. ORDEN DE FIGURA 3. ORDEN DE SOLIDIFICACIONSOLIDIFICACION

ANALISIS DEL ORDEN DE ANALISIS DEL ORDEN DE SOLIDIFICACIONSOLIDIFICACION

DE ACUERDO A LOS RESULTADOS DE ACUERDO A LOS RESULTADOS OBTENIDOS SE NOTA QUE EL OBTENIDOS SE NOTA QUE EL AREA DE DISIPACION DE CALOR AREA DE DISIPACION DE CALOR ES EL FACTOR MAS IMPORTANTE.ES EL FACTOR MAS IMPORTANTE.

ESTE ORDEN INDICA EL ESTE ORDEN INDICA EL POSICIONAMIENTO EN FUNCION POSICIONAMIENTO EN FUNCION DEL PRIMER Y ULTIMO SECTOR DEL PRIMER Y ULTIMO SECTOR EN SOLIDIFICAR DE LA PIEZA, EN SOLIDIFICAR DE LA PIEZA, ADEMAS DETERMINA EL SISTEMA ADEMAS DETERMINA EL SISTEMA DE ALIMENTACION Y LLENADO DE ALIMENTACION Y LLENADO QUE EVITE RECHUPES Y QUE EVITE RECHUPES Y POROSIDADES.POROSIDADES.

FIGURA 4. TIEMPOS DE FIGURA 4. TIEMPOS DE ENFRIAMIENTO POR MEDIO DEL ENFRIAMIENTO POR MEDIO DEL

PAQUETE SOLIDWORKPAQUETE SOLIDWORK

SENTIDO DE MOLDEO: SENTIDO DE MOLDEO: MODELO COMPLETO LINEA DE MODELO COMPLETO LINEA DE

PARTICION A UN COSTADOPARTICION A UN COSTADO

VentajasVentajas Fácil construcción del sistema de llenado y Fácil construcción del sistema de llenado y

de alimentación.de alimentación. La utilización de un modelo completo sin La utilización de un modelo completo sin

particiones.particiones. No necesita piezas desmontables.No necesita piezas desmontables. Fácil ubicación del modelo en el molde.Fácil ubicación del modelo en el molde. Las ultimas regiones en solidificar quedan Las ultimas regiones en solidificar quedan

en la junta de moldeoen la junta de moldeo DesventajasDesventajas Aparición de rebaba.Aparición de rebaba. Posibilidad de desmoronamientoPosibilidad de desmoronamiento

FIGURA 5. SENTIDO DE MOLDEOFIGURA 5. SENTIDO DE MOLDEO

ARENAS DE MOLDEO Y ARENAS DE MOLDEO Y CONTROL DE CONTROL DE

PROPIEDADESPROPIEDADESLA RUGOSIDAD DE LA PIEZA EN LA RUGOSIDAD DE LA PIEZA EN

ZONAS DONDE NO SE ZONAS DONDE NO SE MAQUINARA ESTAMAQUINARA ESTA EN UN EN UN RANGO DE 12.5-25RANGO DE 12.5-25µm. POR TAL µm. POR TAL RAZON SE SELECCIONA ARENA RAZON SE SELECCIONA ARENA EN VERDE COMO MATERIAL DE EN VERDE COMO MATERIAL DE MOLDEO. ESTA ARENA SE MOLDEO. ESTA ARENA SE COMPONE EN GRAN PARTE DE COMPONE EN GRAN PARTE DE SILICE, ILMENITA, MAGNETITA, SILICE, ILMENITA, MAGNETITA, ZIRCON Y OLIVINA MEZCLADAS ZIRCON Y OLIVINA MEZCLADAS CON AGLUTINANTE NATURAL CON AGLUTINANTE NATURAL COMO ARCILLAS CON COMO ARCILLAS CON BENTONITA O CAOLINITABENTONITA O CAOLINITA. .

ARENAS DE MOLDEO Y ARENAS DE MOLDEO Y CONTROL DE CONTROL DE

PROPIEDADESPROPIEDADESPARA GARANTIZAR LAS PROPIEDADES DE PARA GARANTIZAR LAS PROPIEDADES DE

LA ARENA A UTILIZAR EN EL MOLDEO LA ARENA A UTILIZAR EN EL MOLDEO SE LE REALIZARAN LAS SIGUIENTES SE LE REALIZARAN LAS SIGUIENTES PRUEBAS:PRUEBAS:

Ensayo de Compresión Ensayo de Compresión Ensayo de moldeabilidad Ensayo de moldeabilidad Ensayo de Compactabilidad Ensayo de Compactabilidad Ensayo de Permeabilidad Ensayo de Permeabilidad

Ensayo de DurezaEnsayo de Dureza Determinación del Porcentaje de Humedad Determinación del Porcentaje de Humedad Determinación del Porcentaje de Arcilla Determinación del Porcentaje de Arcilla

Activa Activa

Ensayo de GranulometríaEnsayo de Granulometría

ARENAS DE MOLDEO Y ARENAS DE MOLDEO Y CONTROL DE CONTROL DE

PROPIEDADESPROPIEDADES

SISTEMAS DE SISTEMAS DE ALIMENTACIONALIMENTACION

UTILIZANDO LAS SIGUIENTES UTILIZANDO LAS SIGUIENTES ECUACIONES Y ASUMIENDO LA ECUACIONES Y ASUMIENDO LA MAZAROTA CILINDRICA SE MAZAROTA CILINDRICA SE DETERMINO LA GEOMETRIA DE DETERMINO LA GEOMETRIA DE LA MAZAROTA:LA MAZAROTA:

H/DH/D== 2 D 2 D = 4.67M= 4.67MDm = 26.85mmDm = 26.85mm Hm = 53.71mmHm = 53.71mm

Vm = 30411.2mm3 Vm = 30411.2mm3

SISTEMAS DE SISTEMAS DE ALIMENTACIONALIMENTACION

FIGURA 6. REPRESENTACION DE LA FIGURA 6. REPRESENTACION DE LA BIELA Y LAS MAZAROTASBIELA Y LAS MAZAROTAS

SISTEMA DE LLENADOSISTEMA DE LLENADO

Primero se debe seleccionar la caja Primero se debe seleccionar la caja que permita moldear la pieza sin que permita moldear la pieza sin ningún problema, cuyas dimensiones ningún problema, cuyas dimensiones se encuentran en la siguiente tabla:se encuentran en la siguiente tabla:

Para el sistema de llenado de los Para el sistema de llenado de los moldes se eligo un sistema con un moldes se eligo un sistema con un desenso cilindricodesenso cilindrico, relación de , relación de colada 1-1-1 y llenado lateral, esto colada 1-1-1 y llenado lateral, esto debido a que las paredes del cuerpo debido a que las paredes del cuerpo son uniformes y se debe garantizar son uniformes y se debe garantizar un correcto llenado de las mismas. un correcto llenado de las mismas. Los cálculos de la geometría del Los cálculos de la geometría del sistema de colada se presentan a sistema de colada se presentan a continuacióncontinuación..

Donde:Donde: SSdd: Sección de descenso.: Sección de descenso. B: Coeficiente de Pérdidas. B: Coeficiente de Pérdidas. ttvv: Tiempo de enfriamiento. : Tiempo de enfriamiento. g: Gravedad. g: Gravedad. V: Volumen pieza.V: Volumen pieza. HHii: Altura del sistema de llenado a : Altura del sistema de llenado a

la parte superior de la caja.la parte superior de la caja. HHff: Altura del modelo a la parte : Altura del modelo a la parte

superior de la caja.superior de la caja.

La determinación del La determinación del coeficiente de perdidas se coeficiente de perdidas se logro mediante la siguiente logro mediante la siguiente tabla para las relaciones de tabla para las relaciones de colada recomendadas:colada recomendadas:

De la tabla anterior, conociendo los De la tabla anterior, conociendo los siguientes datossiguientes datos

Con LCon L00 = 0.025m, L = 0.025m, Lc c = 0m y h= 0m y hdd = 0.1m, = 0.1m, así definimos ; el tiempo de así definimos ; el tiempo de enfriamiento se determinó por medio enfriamiento se determinó por medio de una tabla según el material, en de una tabla según el material, en nuestro caso lo tomaremos como un nuestro caso lo tomaremos como un acero, y el modulo total de la pieza, acero, y el modulo total de la pieza, M = 2.67mmM = 2.67mm

De esta forma los datos recopilados De esta forma los datos recopilados fueron:fueron:

Dd = 20.07 mm Dd = 20.07 mm Vd= 27586.78mm3Vd= 27586.78mm3

Sd = 32.04 mm2Sd = 32.04 mm2

COSTOSCOSTOS

EXISTEN VARIABLES QUE AFECTAN EXISTEN VARIABLES QUE AFECTAN DIRECTA O INDIRECTAMENTE EL DIRECTA O INDIRECTAMENTE EL COSTO DE FABRICACION DE UNA COSTO DE FABRICACION DE UNA DETERMINADA SERIE DE PIEZAS.DETERMINADA SERIE DE PIEZAS.

SE APROXIMARAN LOS COSTOS DE SE APROXIMARAN LOS COSTOS DE PRODUCCION PARA 200 PIEZAS PRODUCCION PARA 200 PIEZAS EN AISI 1040 Y NO SE INCLUIRAN EN AISI 1040 Y NO SE INCLUIRAN LOS COSTOS DE MAQUINADO YA LOS COSTOS DE MAQUINADO YA QUE ESTE PROCESO SE REALIZA QUE ESTE PROCESO SE REALIZA EN OTRA EMPRESAEN OTRA EMPRESA

COSTO DEL MATERIALCOSTO DEL MATERIAL Vpieza = 47435.16mm3mm3 Vpieza = 47435.16mm3mm3 Vmazarota = Vmazarota = 30411.2mm330411.2mm3 Vcanal = (CON Vcanal = (CON = 20.07mm.) 31636.22mm3 = 20.07mm.) 31636.22mm3 DENSIDAD DEL ACERO =DENSIDAD DEL ACERO =7.845gr/cm37.845gr/cm3 Mpieza = 372.36grMpieza = 372.36gr Mmazarota =477.16grMmazarota =477.16gr Mcanal = 248.19grMcanal = 248.19gr Mtotal = 1097.71grMtotal = 1097.71gr MMTOTALPRODUCCION TOTALPRODUCCION =219.542 Kg=219.542 Kg Costo/Kg Costo/Kg =4150=4150 CostoPlacaModelo =500000CostoPlacaModelo =500000 CostoToal =1411099.3CostoToal =1411099.3

COSTO MANO DE OBRA Y COSTO MANO DE OBRA Y ADMINISTRATIVOSADMINISTRATIVOS

Servicios públicos que se emplean en el proceso Servicios públicos que se emplean en el proceso de fabricación de fabricación =280320=280320

Gastos de papeleríaGastos de papelería =15000=15000 Gastos de transporteGastos de transporte =50000=50000 Asesoría de un ingeniero Asesoría de un ingeniero =170000 POR 2 DIAS=170000 POR 2 DIAS Gastos imprevistos. Se asume un costo de Gastos imprevistos. Se asume un costo de

10000$10000$ Salario del operario Salario del operario =2 Operarios A 25000 =2 Operarios A 25000

C.U/DIAC.U/DIA UtilidadesUtilidades =Utilidad/pieza de =Utilidad/pieza de

10000,Utilidadtota de 2 millones10000,Utilidadtota de 2 millones Gastos administracion Gastos administracion =3125320=3125320 Gastos admón.+material Gastos admón.+material =4536419.3=4536419.3

CONCLUSIONESCONCLUSIONES

PODRIA PENSARSE QUE LAS PARTES PODRIA PENSARSE QUE LAS PARTES MASIVAS TARDARIAN EN MASIVAS TARDARIAN EN SOLIDIFICAR, PERO EL MODULO SOLIDIFICAR, PERO EL MODULO GEOMETRICO DICE LO CONTRARIOGEOMETRICO DICE LO CONTRARIO

LA SELECCION DEL MATERIAL ES DE LA SELECCION DEL MATERIAL ES DE VITAL IMPORTANCIA DEVIDO A LA VITAL IMPORTANCIA DEVIDO A LA CONTRACCION EN ESTADO SOLIDO.CONTRACCION EN ESTADO SOLIDO.

SE DEVEN TENER EN CUENTA SE DEVEN TENER EN CUENTA TODAS LAS VARIABLES PARA TODAS LAS VARIABLES PARA REALIZAR EL MOLDEOREALIZAR EL MOLDEO

BIBLIOGRAFIABIBLIOGRAFIA AMERICAN SOCIETY FOR METALS. Metals AMERICAN SOCIETY FOR METALS. Metals

Handbook. Vol 5Handbook. Vol 5 SIERRA, Horacio. Fundiciones y sus SIERRA, Horacio. Fundiciones y sus

propiedades. Universidad Nacional de Colombia, propiedades. Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín.Sede Medellín.

TRONCOSO C, J. Modelos para fundición. TRONCOSO C, J. Modelos para fundición. Medellín: Universidad nacional.Medellín: Universidad nacional.

TRONCOSO C, J. Modelos en piezas fundidas en TRONCOSO C, J. Modelos en piezas fundidas en arena. Medellín: Universidad nacional.arena. Medellín: Universidad nacional.

TRONCOSO C, J. Solidificación en moldes de TRONCOSO C, J. Solidificación en moldes de arena transferencia de calor. Medellín: arena transferencia de calor. Medellín: Universidad NacionalUniversidad Nacional

Descripción de la norma AFS para arenas de Descripción de la norma AFS para arenas de moldeo.moldeo.

MUCHAS GRACIASMUCHAS GRACIAS