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8/18/2019 trabajo procesos.docx

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ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZOFACULTAD: DE MECÁNICAESCUELA DE MECÁNICA

CARRERA: INGENIERÍA MECÁNICA

Procesos de m!"#c$"r

%Pre&rc'(! mo)de de re! &r #"!d'c'(!* F"!d'c'(! de )"m'!'o+

,- D$os Ge!er)es:

Nom.re:Estefanía GusquiMarco RiveraAlexandra MayanzaFernando Suarez

Jorge PilcoPaul Huilca

/- O.0e$'1o%s+:

/-,- Ge!er)

!onocer el "rocedi#iento adecuado que se de$e seguir "ara conseguirun #olde de arena %"ti#o "ara la fundici%n&

Producir una "ieza #ec'nica atreves de la fundici%n en alu#inio

/-/- Es&ec23cos

Sa$er esti#ar las di#ensiones correctas de los "ar'#etros queintervienen en el #olde( co#o son las di#ensiones del $e$edero( canalde distri$uci%n( canales de ali#entaci%n( el e#$udo o taza de vaciado(tal%n de caída( etc&

Reconocer los 'ngulos de salida y sa$er "re"arar el #olde en funci%nde los #is#os "ara evitar inconvenientes durante el "roceso dedes#oldeo&

4- Me$odo)o52

)a construcci%n del #olde de arena "ara fundici%n requiere ciertascaracterísticas y criterios "ara su correcta construcci%n( los cuales ser'n

#encionados "osterior#ente( el uso de estos nos "er#ite o$tener distintasgeo#etrías las cuales "ueden ser #'s adelante #ecanizadas y tratadassu"er*cial#ente "ara o$tener los resultados %"ti#os "ara su uso *nal&


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6- E7"'&os 8 m$er')es:

• Arena "revia#ente analizada y "re"arada "ara el #oldeo• Marcos #et'licos de #oldeo•

Equi"o de #oldeo +"isones( es"'tulas( cuc,arillas( #artillos(,u#idi*cadores( listones-• Modelos a fundir• !,atarra de alu#inio• !o#$usti$le +diesel-• Equi"o de fundici%n +,orno( cuc,aras-

9- Mrco $e(r'co:

M$er')es !o #errosos

)as aleaciones no ferrosas constituyen ,oy en día uno de los '#$itos en los que se,a $asado la ingeniería( "or todos los estudios que se realizan en este sectori#"ortante de la #etalurgia& El sentido de estas investigaciones se de$e a la granvariedad de "ro"iedades que "ueden "resentar las aleaciones&)a #ayoría de los "roductos f.rreos "resentan el inconveniente de corroerse confacilidad o( en otros casos( sus "ro"iedades no son satisfactorias "ara ciertasa"licaciones& Por otra "arte( "or exigencias de la t.cnica ,a i#"uesto unadis#inuci%n de "eso a igualdad de resistencia y una #ayor resistencia #ec'nica y ala corrosi%n a te#"eraturas elevadas& Por las razones ex"uestas( se utilizan otros#etales y aleaciones distintas de las sider/rgicas co#o co$re( alu#inio( #agnesio("lo#o( esta0o( cinc( etc& %/+

T.),- Res's$e!c' es&ec23c de )os d'#ere!$es e)eme!$os %Do!)dAse)!d+

Aleaciones no ferrosas #'s i#"ortantes de acuerdo al "unto de fusi%n que tiene#uc,o que ver con el costo y la di*cultad de o$tenerlo& Son las siguientes1


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• Alta densidad +??(7@ grc#7-• ;a


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A)ec'o!es co! .se Z'!c

Se e#"lea "rinci"al#ente co#o recu$ri#iento "ara el acero a *n de evitar lacorrosi%n& Es #'s alta#ente an%dico que el acero y act/a co#o 'nodo de sacri*cio"rotegiendo al acero de cualquier ataque quí#ico& )os recu$ri#ientos #et'licos den "ueden a"licarse #ediante varios #.todos co#o1 Galvanizado "or in#ersi%ncaliente( Electro galvanizado( Pintad( Metalizado( S,erardizado&

El n "uro tiene una te#"eratura de recristalizaci%n inferior a la a#$iente( de #odoque se autorrecuece y no "uede endurecerse "or tra$a 4 ? ZAMA> 91 A#$as contienen a"rox& K2 de Al y &K3 de Mg& )a"ri#era tiene ductilidad ligera#ente #ayor y retiene su resistencia a cargasa"licadas con i#"acto #e


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Al( "ude serc,a"ada concro#oco#$inandoresistencia y

Buidez

A)ec'o!es co! .se M5!es'o

El #agnesio es un ele#ento #et'lico situado en el octavo lugar en a$undancia enla corteza terrestre +6(773 en "eso-& Sus "rinci"ales #inerales son dolo#ita +elcar$onato do$le de #agnesio y calcio-( #agnesita +Mg!:7-( carnalita y olivino& El#agnesio #et'lico se "roduce a "artir de sus #inerales "or reducci%n t.r#ica concar$ono( silicio u otros reductores o $ien #ediante electr%lisis del cloruro de#agnesio en #ezclas de sales fundidas& !o#o "olvo( es extre#ada#ente reactivo

"ero co#o s%lido se oxida lenta#ente al aire y reacciona lenta#ente en el agua& El#agnesio es un reductor "oderoso y se e#"lea en la o$tenci%n de #uc,os #etalesa "artir de sus sales1 uranio y otros +titanio( etc&-&Entre sus #/lti"les a"licaciones est' su uso co#o desoxidante "ara el co$re( ellat%n y aleaciones de níquel& 4a#$i.n se a0ade a varias aleaciones de alu#inio& Esla $ase de aleaciones duras y ligeras utilizadas en la industria auto#%vil yaeron'utica +#otores-& Se ,an investigado aleaciones con zirconio y torio "ara laconstrucci%n de aviones& Se a"lica co#o 'nodo de sacri*cio en la "rotecci%ncat%dica y ta#$i.n co#o desulfurante en fundiciones y níquel&Su extre#ada#ente $a


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o Estructural co#o en;locO #otoresenfriados "or aire(carcasas detrans#isiones

o )as aleaciones Mg =Al +?3- #uycostosas

o )as aleaciones Mg =Al +763- #uyfr'giles

o Muy $ueno ena"licaciones de

,asta 6@8

A)ec'o!es co! .se A)"m'!'oME4:>: >E PR:>!!:9Princi"al#ente el alu#inio se extrae de la $auxita( la cual contiene %xidos de Al( lacual es reaccionada con ,idr%xido de sodio( luego el ,idr%xido de alu#inio o$tenidose "reci"ita "ara o$tener oxido de alu#inio +al/#ina- que a su vez en un $a0o decriolita se electroliza "ara se"arar el alu#inio "uro( que son llevadas a grandes,ornos donde que se "roducen en lingotes&SS4EMA >E >ESG9A!9 >E )A A)EA!9&Fue estandarizada "or 4,e Alu#inu# Association en ?I2K( consta de un siste#a de

nu#eraci%n de cuatro dígitos& El "ri#er digito indica el gru"o de aleaci%n( elsegundo se0ala el ca#$io de la aleaci%n original o lí#ites de i#"urezaN el cero seutiliza "ara la aleaci%n original y los enteros del ? al I indican las #odi*caciones dela aleaci%n&Serie 6DDD aleaciones alu#inio co$reSerie 7xxx aleaciones alu#inio = #anganesoSerie Kxxx aleaciones alu#inio = silicioSerie 2xxx aleaciones alu#inio = #agnesioSerie @xxx aleaciones alu#inio = silicio = #agnesioSerie Cxxx aleaciones alu#inio = zincResistencia a la corrosi%n)a alta resistencia a la corrosi%n del Al se de$e a la auto "rotectora( delgada e

invisi$le "elícula de %xido que se for#a in#ediata#ente al ex"oner las su"er*cies ala at#osfera( esta "elícula "rotege al #etal de la corrosi%n&

o A&)'cc'o!es

A"licaciones de aleaciones $ase inc

o Al ?3 utensilios do#.sticoso Al II3 #otores


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que se funde a unos 2CC8o 4iene un enfria#iento r'"ido&o Se "roduce en #anera de varillas

y *$raso )as aleaciones Hi"ereut.cticas

contienen silicioo Muy duros y fr'gileso Resistentes al desgasteo )as fundiciones tienen a#"lios

usos1 ca


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Perdido +transitorio-& En este caso el #olde se ,ace co#"ri#iendo arena defundici%n alrededor del #odelo colocando en el interior un $astidor adecuadolla#ado ca


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)a fundici%n de #etales no ferrosos co#o el alu#inio es funda#ental "ara o$tener"iezas fundidas de $uena calidad tanto en el interior co#o el exterior( de$e#oscontrolar el ingreso o la for#a co#o el #etal ingresa a los #oldes( ya que el"roceso de llenado del #olde "or gravedad involucra altas velocidades del Bu


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;e$edero& !onducto "or el cual $a


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De#ec$os de ) #"!d'c'(!

Existen defectos co#unes en todos los "rocesos de fundici%n1

- L)e!do '!com&)e$o- Este defecto a"arece en una fundici%n que solidi*c%antes de co#"letar el llenado de la cavidad del #olde& )as causales tí"icasincluyen1

?- Buidez insu*ciente del #etal fundido&

6- #uy $a


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Algunos defectos se relacionan con el uso de #oldes de arena y( "or tanto( ocurrensola#ente en la fundici%n en arena& Aunque en #enor grado( los otros "rocesos de#olde desec,a$le son ta#$i.n susce"ti$les a estos "ro$le#as&

+ So&)d"rs- Este defecto es una cavidad de gas en for#a de "elota causada"or un esca"e de gases del #olde durante el vaciado& :curre en la su"er*ciede la "arte su"erior de la fundici%n o cerca ella& )a $a


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+ Mo)de 5r'e$do %1e!s 8 re)'e1es+- Si la resistencia del #olde esinsu*ciente( se "uede desarrollar una grieta en la que el #etal líquido "uedeentrar "ara for#ar una aleta en la fundici%n *nal&

M$odos de '!s&ecc'(!

)os "rocedi#ientos de ins"ecci%n en la fundici%n incluyen1

,+ ins"ecci%n visual "ara detectar defectos o$vios co#o llenado inco#"leto( cortesfríos y grietas severas en la su"er*cieN

/+ #edida de las di#ensiones "ara asegurarse que est'n dentro de las toleranciasNy

4+ "rue$as #etal/rgicas( quí#icas( físicas y otras relacionadas con la calidadin,erente del #etal fundido& Estas inBuyen1

+ Prue$as de "resi%n "ara localizar fugas en la fundici%nN

.+ M.todos radiogr'*cos( "rue$as de "artículas #agn.ticas( uso de líquidos"enetrantes Buorescentes y "rue$as su"ers%nicas "ara detectar defectossu"er*ciales o internos en la fundici%nN

c+ Ensayos #ec'nicos "ara deter#inar "ro"iedades( tales co#o la resistenciaa la tensi%n y dureza& Si se descu$ren defectos( "ero .stos no son serios(#uc,as veces es "osi$le salvar la fundici%n "or soldadura( es#erilado y otros#.todos de recu"eraci%n que se ,ayan convenido con el cliente&

)a fundici%n de alu#inio( al igual que las de1 #agnesio( co$re( esta0o( zinc( níquel y

titanio&( en su conce"to se $asa el #is#o "rocedi#iento de ins"ecci%n&Co!s'derc'o!es &r e) D'se;o de Prod"c$os

Si el dise0ador de "roductos selecciona la fundici%n co#o el "roceso "rinci"al de#anufactura "ara un co#"onente "articular( ser'n necesarios ciertos linea#ientosque faciliten la "roducci%n y eviten #uc,os de los defectos& A continuaci%n se"resentan algunos linea#ientos y consideraciones i#"ortantes "ara el dise0o defundiciones&

• S'm&)'c'dd 5eom$r'c- Aunque la fundici%n es un "roceso que "uedeusarse "ara "roducir( for#as co#"le


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Soluciones1

A"sm'e!$o- )as secciones de la "ieza que se "royectan dentro del #olde de$entener un a,usa#iento o 'ngulos de salida&

El "ro"%sito de este a,usa#iento en los #oldes consu#i$les o desec,a$les esfacilitar la re#oci%n del #odelo del #olde& En la fundici%n con #olde "er#anente elo$


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Proced'm'e!$o

)a te#"eratura co#o funci%n del tie#"o se solidi*caci%n que ocurre a te#"eraturaconstante&


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Re5) de CHORINO

Tiempo de solidificación=C ( Volumen Área desuperficie )n

>ondeN

!5 !onstante que reBe


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n siste#a de ali#entaci%n $ien dise0ado ayuda a evitar enfria#iento "re#aturo(tur$ulencias o gases atra"ados&

Existen tres "rinci"ios $'sicos funda#entales en el dise0o de canales deali#entaci%n( que son1

Teorem de Ber!o"))'

Le8 de co!$'!"'dd de ) ms

N"mero de Re8!o)ds

Pr$es de "! s's$em de )'me!$c'(!-

Em."do de co)d- 4ienen la funci%n de reci$ir el c,orro de #etal líquido fundidoque se vierte de la cuc,ara( "or lo cual es necesario que este se encuentre lleno de#etal líquido durante el colada( esto "ara evitar que ingrese al interior del #oldeaire y escoria que "roduciría des"erfectos en la "ieza fundida&

C!) 1er$'c)- Es aquel "or donde $a


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%xido& )a "osici%n transversal del canal de distri$uci%n de lo de$e ,acer en for#atra"ezoidal del #is#o anc,o que alto&

C!)es de )'me!$c'(!& Esto canales su#inistran el #etal fundido a la cavidaddel #olde( dic,o su#inistro de$e ser de for#a suave( se encuentran situados en los"untos #'s "rofundo y #enos es"esor de la "ieza( ade#'s la secci%n de losali#entadores de$en ayudar a que la te#"eratura del #etal fundido no desciendade#asiado en el trayecto del canal de distri$uci%n de la #oldura& )a secci%n de loscanales de ali#entaci%n "uede ser rectangular&)a secci%n total del canal de ali#entaci%n "ara llenar un #olde #et'lico se lo"uede o$tener a "artir de la Ecuaci%n de continuidad&

5 Bu


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>e esta ecuaci%n no conoce#os H( t( seg/n 4itov( "ode#os calcular dela siguiente#anera1Para la colada a sif%n1

Para el c'lculo de altura de "resi%n del #etal durante llenado

H 5 altura del canal vertical desde el lugar deSu#inistro de la #asa del #olde +c#-! 5 altura de la #oldura +c#-Para la colada "or el "lano de se"araci%n del #olde1

!alculo del tie#"o1

Pri#ero se "rocede al c'lculo del coe*ciente !# que recti*ca el tie#"o que se va ato#ar de la siguiente ta$la con la siguiente for#ula1

Cm=(µal∗fe)/ (µfe∗al)

>onde1 se tiene las densidades y viscosidades del ,ierro y del alu#inio&>e a,í se dirige a la siguiente gra*ca y con el "eso de nuestra "ieza se $serva eltie#"o requerido&

>iagra#as "ara deter#inar tie#"o de colado

U se recti*ca con el coe*ciente !#&

)uego de"endiendo si es "resurizado o no "rezurizado el siste#a se to#an lossiguientes factores "ara el calculo del canal de ali#entacion y el $e$edero&


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Qariaci%n de las secciones de las "artes de los siste#as de ali#entaci%n&

- Proced'm'e!$o:

Mo)deo: 4a#izar la arena que utilizare#os en los #oldes en cantidad su*ciente&

$icar los #odelos dentro de las ca


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C& C)c")os

>ise0o de un siste#a de ali#entaci%n no "resurizado "ara alu#inio

>atosVolumendela pieza,V =215cm3

Espesor maximo dela pieza, e=2,5cm Altura delos cajonesde los moldes H =15,25cm

Pro"iedades del alu#inio fundido a C6 8c

E=16500 J mol

; R=8,314 J

mol ;T =720℃=993 ; !0=0,1492m"a−s

!= !0∗(e ) E

RT =1,1m "a−s

#0=2,385

$

cm3;T

0=660℃=933 ; d#dt =−2,8¿10−4

$

cm3

#= #0+

(T −T 0 )∗d#dt

=2,3682 $

cm3

Pro"iedades del ,ierro fundido a ?2I@ 8!

E=41400 J mol

; R=8,314 J mol℃

; T =1596℃=1869 ; !0=0,3699m"a−s

!=!0∗(e ) E

RT =5,31m "a−s

#0=7,015

$

cm3;T

0=1536℃=1809 ; d#dt =−8,83 ¿10−4

$

cm3

#= #0+(T −T 0 )∗d#

dt =6,962

$

cm3

!# "ara el tie#"o de colado


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4 A%*+E,TAC*-, =' "*E0A+' A%*+E,TAC*-,

#∗t c∗√2$∗( H − H " )

. T-TA%

4 A%*+ETAC*- = (509,163+2∗3,8 ) $

2,3682 $

cm3∗4 s∗√2∗981

cms ∗(15,25−7,81 ) cm

0,824

4 A%*+E,TAC*-, =0,41 cm2

)0,4 cm2

Para un siste#a no "resurizado se tiene las siguientes "ro"orciones

!o#o 4 A%*+ETAC*- =0,4 cm2

Entonces 4 2*4TR*56C*- =(0,4cm2 )∗2=0,8cm2

45E5E2ER-=(0,4 cm2 )∗4=1,6cm2

>i#ensiones del $e$edero

45E5E2ER-=1,6cm2=7 ∅

2

4

∅5E5E2ER-=1,45cm

%5E5E2ER-= H /=16,5 cm

>i#ensiones del canal distri$uidor

4 2*4TR*56C*- =(0,4cm2 )∗2=0,8cm2

R=1cm(asumido) 2=0,8cm

>i#ensiones del canal de ali#entaci%n

A A%*+ETAC*- =0,4 cm2

>ise0o de la secci%n

a=0,5cm

/=0,8cm(asumido)

1 cm

0,8 cm

0,5 cm

0,8 cm


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>i#ensiones del tal%n de caída

∅TA%- =2,5∗∅5E5E2ER-=3,625cm

Altura=2 2=12cm

>i#ensiones del e#$udo de colada

c=∅5E5E2ER-+conicidad

conicidad=2∗4∗∅5E5E2ER-=0.08∗1,45 cm=0.116cm

c=1,45 cm+0.116 cm=1,57 cm8=4 cm(asumido)

)ongitudes

%canal1ertical=12cm %canal distri/ucion=22cm %canalalimentacion=4 cm

Qolu#en necesario de alu#inio

V "*E0A=215cm3

2∗V C 9 A%*+ETAC*- =2∗4 A%*+ETAC*- ∗ %canalalimentacion=2∗0,4∗4=3,2cm3

V 2*4TR*56*2-R=4 2*4TR*56C*- ∗ % 2*4TR*56C*- =0,8∗22=17,6 cm3

V 5E5E2ER-=45E5E2ER-∗ %5E5E2ER-=1,6∗12=19,2cm3

V TA%-, ≅ 7 ∅

2

4 ∗:=

7 (3,6 )2

4 ∗1,6=16,3 cm3

V E+562-

≅ 7 ∅2

4∗:=

7 (1,57 )2

4∗4=7,84 cm3

V T-TA% 2E A%6+*,*-=279,14 cm3=0,28


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Fuente1 Autor(#odelaci%n de los #oldes de arena "ara fundici%n de alu#inio #ediante SolidWorOs6?7&

Cos$os

o)"me! de ) &'e@:V =215cm3

Ms de ) &'e@:m= #∗V =580,5 $

Cos$o de) )"m'!'o:?KC@ X4

!osto *nal1 X(I

Cos$o de ) re!:Are! de S2)'ce .e!$o!'$

Arena1 ?OgT XK2 Og

!osto *nal1 X6;entonita1 7Og

X(2Lg!osto *nal1 X?(2

Are! 1erde?Og

2I X4

!osto *nal1 X2IAre! de crom'$?Og

I2 X4!osto *nal1 X(I2

Are! de @'rco!'o?Og

? XOg

!osto *nal1 X?

Cos$o de ) #"!d'c'(!M$er') C!$'dd Prec'o Prec'o 3!)


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mercdoAlu#inio 2T2 g X?KC@4onelada X(I

Arena de sílice ?Og XTK2Og X6;entonita 7Og X(2Lg X?(2

Arena Qerde ?Og X2I4onelada X2I

Arena de cro#ita ?Og XI24onelada X(I2Arena de zirconio ?Og X?Lg X?n solo ti"o de arena es necesario "ara la fundici%n( este se escoger' de acuerdo alas necesidades y a los costos& )a $entonita sirve co#o aglutinante "or lo cual es

necesaria su co#"ra

Re#ere!c's

• R&GA)):( Gating for Aircraft >ry Sand !722 Alloy !asting( st nternationalAFS !onference on Gating Filling Feeding of Alu#inu# !asting Proccedings(

:cto$er ??7( ?III( !>R::M(• A)M9: >E GA)!A(S&A&1 4.cnicas #anuales "ara el #oldeo del alu#inio• SS4EMAS >E A)ME94A!:9 PARA PEAS F9>>AS& J Fierro( P !alero( M

Pastor&• ,tt"1#aterias&fcyt&u#ss&edu&$otecnoP>Fca"66T&"df • ,tt"1es&slides,are&nettango@Cfundiciones?CCC6@
http://materias.fcyt.umss.edu.bo/tecno-II/PDF/cap-228.pdfhttp://es.slideshare.net/tango67/fundiciones-17770260http://es.slideshare.net/tango67/fundiciones-17770260http://materias.fcyt.umss.edu.bo/tecno-II/PDF/cap-228.pdf

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