INSPECCIN Y COSTOS DE FUNDICIN Pico Llerena Jonathan JavierSilva Villacrs Christian OmarVelasco lvarez David NatanaelUniversidad Tcnica de Ambato. (FICM)Av. Los Chasquis y Rio PayaminoAmbato-EcuadorJonathanjavier_picollerena@hotmail.comchristiansilva61@hotmail.comnatanaelvelasco9@gmail.comI. RESUMEN: Mediante este trabajo se da a conocer la inspeccin de las fundiciones y sus costos, para controlar y comprobar los productos, en la fundicin se hace uso de la inspeccin. Cada fundicin se debe realizar cierta inspeccin adecuada al final de los procesos, despus de la operacin de limpieza del producto, esta inspeccin busca toda clase de defectos visuales, costas, contracciones y roturas. La fundicin es inspeccionada en busca de defectos. Las fundiciones, as como sus causas deben ser investigadas. Es importante para mantener una buena calidad de control en todas las etapas de los procesos de fundicin, desde la preparacin del molde hasta la extraccin de la fundicin de los moldes. De las misma manera una vez inspeccionado el producto, debemos tomar en cuenta los costos que nos ha generado, si el producto aprueba los parmetros de calidad seran menores sus costos caso contrario es necesario maquinar o aplicar otros mtodos.

Palabras claves:Inspeccin, Fundicin, Defectos, Extraccin, Procesos.

II. INTRODUCCIN:Se pueden utilizar varios mtodos para inspeccionar las fundiciones a fin de determinar su calidad, as como la presencia de cualquier defecto. Las fundiciones se pueden inspeccionar visual u pticamente en busca de defectos superficiales. Los defectos superficiales e internos se investigan utilizando varis tcnicas nos destructivas. En las pruebas destructivas, se extraen espcimen de prueba de varias secciones de una pieza fundida para ensayar su resistencia, ductilidad y otras propiedades mecnicas, y para determinar la presencia y localizacin de porosidad y otros defectos.De las misma manera una vez inspeccionado el producto, debemos tomar en cuenta los costos que nos ha generado, si el producto aprueba los parmetros de calidad, memoraran los costos, caso contrario debemos estudiar las causas por las cuales el producto luego de la extraccin y limpieza resulta con porosidades, rechupes y ms defectos, de tal manera esto nos perjudicara al momento de costear precios mediante costo beneficio.III. MATERIALES A. Aluminio ()

Figura1. Aluminio Fuente: http://www.patrickvoillot.com/sp/aluminio-146.htmlB. Caja de Arena

Figura 2. Caja de Madera Fuente: Los Autores

C. Agua para Limpieza del Modelo

Figura 3. Chorro de agua a presinFuente: http://www2.montes.upm.es/ChorrodeAgua.html

IV. MARCO TERICO

INSPECCION DE FUNDICIONES Para mantener una buena calidad es importante controlar todas las etapas de la fundicin, desde la preparacin del molde hasta la extraccin de las fundiciones de los moldes o de las matrices. Se pueden utilizar varios mtodos para inspeccionar fundiciones a fin de determinar su calidad y la presencia y los tipos de cualquier posible defecto. Las fundiciones pueden inspeccionarse visual u pticamente en busca de defectos superficiales.Los defectos internos y bajo la superficie se investigan mediante diferentes tcnicas no destructivas. En las pruebas destructivas se extraen especmenes de prueba de distintas secciones de una fundicin para hacer ensayos de resistencia, ductilidad y otras propiedades mecnicas, adems de determinar la presencia, ubicacin y distribucin de la porosidad y cualquier otro defecto.

Figura 4. a).- Esquema del fundido en disco rotatorio para producir tiras delgadas de metal amorfo. b).- foto de la produccin de aleacin de nquel mediante fundido en disco rotatorio.Fuente: Cortesa de Siemens AGLa hermeticidad a la presin de los componentes fundidos (vlvulas, bombas y tubos) se determina por lo general sellando las aberturas en la fundicin y presurizndolos con agua, aceite o aire. (El aire es compresible y su uso resulta muy peligroso en dichas pruebas debido a la posibilidad de una sbita explosin por un defecto mayor en la fundicin).En caso de requerir extrema hermeticidad para prevenir las fugas en aplicaciones crticas, se utiliza helio presurizado o gases especialmente aromatizados con detectores.Despus se revisa que la fundicin no tenga fugas mientras se mantiene la presin. Las fundiciones inaceptables o defectuosas se funden otra vez para reprocesarlas.Algunos defectos se relacionan con el uso de moldes de arena y, por tanto, ocurren solamente en la fundicin en arena. Aunque en menor grado, los otros procesos de molde desechable son tambin susceptibles a estos problemas.a) Sopladuras. Este defecto es una cavidad de gas en forma de pelota causada por un escape de gases del molde durante el vaciado. Ocurre en la superficie de la parte superior de la fundicin o cerca ella. La baja permeabilidad, pobre ventilacin y el alto contenido de humedad en la arena del molde son las causas generales. b) Puntos de alfiler. Es un defecto similar al de las sopladuras que involucra la formacin de numerosas cavidades pequeas de gas en la superficie de la fundicin o ligeramente por debajo de ella.c) Cadas de arena. Este defecto provoca una irregularidad en la superficie de la fundicin, que resulta de la erosin del molde de arena durante el vaciado. El contorno de la erosin se imprime en la superficie de la fundicin final. d) Costras. Son reas rugosas en la superficie de la fundicin debido a la incrustacin de arena y metal. Son causadas por desprendimientos de la superficie del molde que se descascaran durante la solidificacin y quedan adheridas a la superficie de la fundicin.e) Penetracin. Cuando la fluidez del metal lquido es muy alta, ste puede penetrar en el molde o en el corazn de arena. Despus de la solidificacin, la superficie de la fundicin presenta una mezcla de granos de arena y metal. Una mejor compactacin del molde de arena ayuda a evitar esta condicin. f) Corrimiento del molde. Se manifiesta como un escaln en el plano de separacin del producto fundido, causado por el desplazamiento lateral del semimolde superior con respecto al inferior.g) Corrimiento del corazn. Un movimiento similar puede suceder con el corazn, pero el desplazamiento es generalmente vertical. El corrimiento del corazn y del molde es causado por la flotacin del metal fundido. h) Molde agrietado (venas y relieves). Si la resistencia del molde es insuficiente, se puede desarrollar una grieta en la que el metal lquido puede entrar para formar una aleta en la fundicin final.

Figura 5. Defectos comunes en fundicin de arena. a) sopladuras b) punto de alfiler c) cadas de arena d) costras e) penetracin f) corrimiento del molde g) corrimiento del corazn h) molde agrietado.

LOS PROCEDIMIENTOS DE INSPECCIN EN LA FUNDICIN INCLUYEN: 1) Inspeccin visual para detectar defectos obvios como llenado incompleto, cortes fros y grietas severas en la superficie; 2) medida de las dimensiones para asegurarse que estn dentro de las tolerancias; 3) pruebas metalrgicas, qumicas, fsicas y otras relacionadas con la calidad inherente del metal fundido. Las pruebas de la categora 3 incluyen: a) pruebas de presin para localizar fugas en la fundicin; b) mtodos radiogrficos, pruebas de partculas magnticas, uso de lquidos penetrantes fluorescentes y pruebas supersnicas para detectar defectos superficiales o internos en la fundicin; c) ensayos mecnicos para determinar propiedades, tales como la resistencia a la tensin y dureza. Si se descubren defectos, pero stos no son serios, muchas veces es posible salvar la fundicin por soldadura, esmerilado y otros mtodos de recuperacin que se hayan convenido con el cliente.DEFECTOS DE LA FUNDICINExisten defectos comunes en todos los procesos de fundicin. a) Llenado incompleto. Este defecto aparece en una fundicin que solidific antes de completar el llenado de la cavidad del molde. Las causales tpicas incluyen: fluidez insuficiente del metal-fundido. baja temperatura de vaciado. vaciado que se realiza muy lentamente. seccin transversal de la cavidad del molde muy delgada.b) Junta fra. Una junta fra aparece cuando dos porciones del metal fluyen al mismo tiempo, pero hay una falta de fusin entre ellas debido a solidificacin o enfriamiento prematuro. Sus causas son similares a las del llenado incompleto.c) Metal granoso o grnulos fros. Las salpicaduras durante el vaciado hacen que se formen glbulos de metal que quedan atrapados en la fundicin. Un buen diseo del sistema y de los procedimientos de vaciado que eviten las salpicaduras puede prevenir este defecto.d) Cavidad por contraccin. Este defecto es una depresin de la superficie o un hueco interno en la fundicin debido a la contraccin por solidificacin que restringe la cantidad de metal fundido disponible en la ltima regin que solidifica. Ocurre frecuentemente cerca de la parte superior de la fundicin, en cuyo caso se llama rechupe. El problema se puede resolver frecuentemente por un diseo apropiado de la mazarota.e) Microporosidad. Se refiere a una red de pequeos huecos distribuida a travs de la fundicin debida a la contraccin por solidificacin del ltimo metal fundido en la estructura dendrtica El defecto se asocia generalmente con las aleaciones, debido a la forma prolongada, en que ocurre la solidificacin en estos metales.f) Desgarramiento caliente. Este defecto, tambin llamado agrietamiento caliente, ocurre cuando un molde, que no cede durante las etapas finales de la solidificacin o en las etapas primeras de enfriamiento, restringe la contraccin de la fundicin despus de la solidificacin. Este defecto se manifiesta como una separacin del metal.

Figura 6. Algunos defectos comunes en fundiciones a) llenado incompleto b) junta fra c) grnulos fros d) cavidad por contraccin e) micro porosidad f) desgarramientos calientes MTODOS PARA DETERMINAR DEFECTOS EN LA FUNDICIN Ensayos No Destructivos.-Los ensayos no destructivos (NDT, por sus siglas en ingls) se efectan de manera que la integridad del producto y la textura superficial permanezcan sin cambios.Estas tcnicas suelen requerir una habilidad considerable del operario y tal vez sea difcil interpretar los resultados de las pruebas con precisin, debido a que las observaciones pueden ser subjetivas.Sin embargo, el uso de grficas de computadora y otras tcnicas de mejoramiento ha reducido de manera considerable la posibilidad de error humano. Los sistemas actuales tienen diversas capacidades de adquisicin de datos y de inspeccin y anlisis cualitativo y cuantitativo.A continuacin se sealan los principios bsicos de las tcnicas principales de ensayos no destructivos.Lquidos penetrantes.En esta tcnica se aplican fluidos a las superficies de la parte para que penetren en grietas, costuras y poros. Por la accin de capilaridad, el penetrante puede introducirse en grietas hasta de anchura. Dos tipos comunes de lquidos utilizados para esta prueba son (a) los penetrantes fluorescentes con diversas sensibilidades, con fluorescencia bajo luz ultravioleta, y (b) los penetrantes visibles que utilizan tinturas (por lo comn de color rojo), que aparecen como lneas brillantes en la superficie de trabajo.Este mtodo se puede utilizar para detectar varios defectos superficiales. El equipo es simple y de uso sencillo, puede ser porttil y su operacin es menos costosa que la de otros mtodos. Sin embargo, slo puede detectar defectos que se encuentran abiertos a la superficie o que son externos.Inspeccin mediante partculas magnticas. Esta tcnica consiste en colocar partculas ferromagnticas finas en la superficie de la parte. Las partculas se pueden aplicar en seco o con un portador lquido, como agua o aceite. Cuando se magnetizan con un campo magntico, la discontinuidad (defecto) sobre la superficie hace que las partculas se renan visiblemente alrededor del defecto.Entonces, el defecto se convierte en un magneto, debido a las fugas de flujo donde el defecto interrumpe las lneas del campo magntico. Esto, a su vez, crea un par de polos N-S a pequea escala en cualquier lado del defecto conforme las lneas del campo salen de la superficie. Por lo general, las partculas toman la forma y el tamao del defecto. Los defectos debajo de la superficie tambin se pueden detectar mediante este mtodo, siempre que no sean profundos. Es posible colorear las partculas magnticas con pigmentos para mejorar la visibilidad sobre superficies metlicas.Inspeccin ultrasnica. En esta tcnica, una onda ultrasnica viaja a travs de la parte. Los defectos internos (como las grietas) interrumpen la onda y reflejan parte de la energa ultrasnica. La amplitud de la energa reflejada y el tiempo requerido para su retorno indican la presencia y ubicacin de cualquier defecto en la pieza de trabajo.Las ondas ultrasnicas se generan mediante transductores (llamados unidades de bsqueda o sondas), disponibles en diversos tipos y tamaos.Mtodos acsticos. La tcnica de emisin acstica detecta seales (ondas de esfuerzo de alta frecuencia) generadas por la propia pieza de trabajo durante la deformacin plstica, la iniciacin y propagacin de grietas, la transformacin de fase y la reorientacin abrupta de los lmites de grano. La formacin de burbujas durante la ebullicin de un lquido y la friccin y el desgaste de las interfaces deslizantes son otras fuentes de seales acsticas. Radiografa. La radiografa utiliza la inspeccin mediante rayos X para detectar defectos internos como grietas y porosidad. El principio implica las diferencias de densidad dentro de la parte. Por ejemplo, es comn que el metal que rodea un defecto sea ms densoy que, en consecuencia, aparezca como ms ligero que los defectos en una pelcula de rayos X. Esto es similar a la forma en que los huesos y dientes aparecen ms ligeros que el resto del cuerpo en las pelculas de rayos X.+

ENSAYOS DESTRUCTIVOS Como su nombre lo indica, la parte sometida a prueba utilizando mtodos de ensayo destructivos ya no mantiene su integridad, forma original o caractersticas superficiales.Todos los mtodos mecnicos de prueba descritos en el captulo 2 son destructivos, pues en ellos se retira del producto una muestra o espcimen para someterla a prueba.Los ejemplos de otras pruebas destructivas incluyen la prueba de velocidad de discos de rectificado, a fin de determinar su velocidad de explosin, y la prueba de alta presin de recipientes a presin, para determinar su presin de explosin.

ECONOMA DE LA FUNDICINComo en todos los procesos de fabricacin, el costo de cada parte fundida (costo unitario) depende de diversos factores, incluyendo materiales, equipo y mano de obra. Al revisar los diversos procesos de fundicin en el captulo 11, se puede observar que unos requieren ms mano de obra que otros; algunos necesitan costosas matrices y maquinaria, en tanto que otros requieren una gran cantidad de tiempo para producir las fundiciones

Figura 7. Costos de los procesos de fundicinFuente: Kalpakjian Schmid (2001) Manufactura Ingeniera y Tecnologa. Cuarta EdicinCada uno de estos factores individuales afecta (en grados variables) el costo general de una operacin de fundicin. El costo de un producto incluye los costos de materiales, mano de obra, herramienta y equipo. La preparacin para la fundicin de un artculo incluye la produccinde moldes y matrices que requieren materias primas, tiempo y esfuerzo, todo lo cual tambin afecta el costo de los productos.Como se puede observar en la tabla los moldes para fundicin en arena implican un costo relativamente pequeo. En cambio, los moldes para diversos procesos y las matrices para fundicin a presin requieren materiales costosos y mucha preparacin.Tambin existen costos importantes implcitos en la elaboracin de modelos para fundicin, aunque hay un gran avance en el uso de tcnicas de elaboracin rpida de prototipos para reducir costos y tiempo.La fusin y el vaciado del metal fundido en moldes, as como el tratamiento trmico, la limpieza y la inspeccin de las fundiciones, tambin implican costos. El tratamiento trmico es una parte importante de la produccin de muchos grupos de aleaciones (en especial de las fundiciones ferrosas) y puede ser necesario para producir propiedades mecnicas mejoradas. Sin embargo, tambin introduce otro conjunto de problemas de produccin (como la formacin de escamas en las superficies de fundicin y alabeo de la parte) que pueden ser importantes en los costos. La mano de obra y las habilidades requeridas para estas operaciones pueden variar de modo considerable, dependiendo del proceso particular y el nivel de automatizacin en el taller de fundicin. Por ejemplo, la fundicin por revestimiento exige mucha mano de obra debido a los diversos pasos involucrados en la operacin, aunque es posible cierta automatizacin, como el uso de robots.En cambio, operaciones como los procesos altamente automatizados de fundicin a presin en matriz pueden mantener altas tasas de produccin con poca mano de obra.

Tambin debe hacerse notar que el costo por cada fundicin disminuye conforme aumenta el nmero de partes fundidas. Por lo tanto, el sostenimiento de altas tasas de produccin puede justificar el alto costo de matrices y maquinaria. Sin embargo, si la demandaes relativamente pequea, el costo por cada fundicin aumenta con rapidez. As que se vuelve ms econmico fabricar las partes mediante fundicin en arena u otros procesos de fundicin que se describen en este captulo, o mediante otros procesos de fabricacin que se describen en las partes III y IV.Hemos visto que cada proceso de manufactura tiene sus ventajas y limitaciones particulares.Por ejemplo, la fundicin y el moldeo por inyeccin de polvos suelen producir formas ms complejas que el forjado. Sin embargo, mediante operaciones posteriores de maquinado y acabado, las forjas pueden adquirir formas complejas con gran precisin dimensional y acabado superficial; adems, tienen una resistencia y tenacidad que por lo general superan a las de los productos de la fundicin y la metalurgia de polvos.La forma de un producto puede ser tal que se fabrique mejor a partir de varios componentes individuales que se unen despus con elementos de sujecin, o con tcnicas como la soldadura, la soldadura fuerte y la unin con adhesivos. Para otro producto, manufacturarlo de una sola pieza puede ser ms econmico debido a los significativos costos de ensamble implicados en caso contrario. Otros factores que se deben considerar en la seleccin del proceso son el tamao mnimo de la seccin y las dimensiones que se pueden producir de manera satisfactoria. Por ejemplo, es posible fabricar las secciones muy delgadas mediante laminado en fro, pero sera difcil o imposible utilizar procesos como la fundicin en arena, la forja o la metalurgia de polvos.

COSTOS DE MANUFACTURAPara que un producto se venda con xito, su costo debe ser competitivo con el de productos similares, sobre todo en el mercado global. El costo total de un producto consta de varias categoras, como costos de materiales, de herramental, fijos, variables, de mano de obra directa y de mano de obra indirecta. A manera de lineamiento general para los costos involucrados, tngase en cuenta que hemos incluido secciones sobre la economa de los siguientes grupos individuales de procesos y operaciones de manufactura: parte II (fundicin); parte III (laminado, forjado, extrusin, estirado, trabajo de lminas metlicas, metalurgia de polvos, cermicos, procesamiento de polmeros); parte IV (maquinado, procesamiento abrasivo, maquinado avanzado; y parte VI (soldadura y diversos procesos de unin).

V. CONCLUSIONES

Se han establecido lineamientos generales para ayudar a los diseadores a producir fundiciones sin defectos y cumplir con las tolerancias dimensionales, los requisitos de servicio y diversas especificaciones y estndares. Estos principios tienen que ver con la forma de la fundicin y con diversas tcnicas para minimizar los puntos calientes que pueden causar cavidades por contraccin. Debido al gran nmero de variables involucradas, es fundamental el control riguroso de todos los parmetros, en particular de los relacionados con la naturaleza del flujo del metal lquido al interior de los moldes y matrices y con la velocidad de enfriamiento en diferentes regiones del molde. Entre los lmites del buen rendimiento, los aspectos econmicos de la fundicin son tan importantes como las consideraciones tcnicas. Los factores que afectan el costo general son el costo de materiales, moldes, matrices, equipo y mano de obra, cada uno de los cuales vara con las operaciones especficas. Un parmetro importante es el costo por cada fundicin, que puede justificar grandes gastos para grandes lotes de produccin utilizando maquinaria automatizada y controles por computadora.

BIBLIOGRAFA

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