laboratorio fundicion
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INFORME DE LABORATORIO
Por:
DianaMaryJeny
AndresSimón Giraldo
Instituto Tecnológico Metropolitano
Facultad de Ingeniería
Programa Diseño Industrial
Medellín, Colombia.
2015
*Mauricio Gaviria Gonzales
OBJETIVOS
General
Familiarizarse con el proceso de obtención de piezas fundidas empleando la técnica de
moldeo en arena.
Específicos
1. Adquirir las destrezas básicas necesarias para la realización de una caja de moldeo en
arena.
2. Identificar las características y los defectos superficiales más comunes que se
distinguen en una pieza fundida.
3. Identificar los procedimientos necesarios para llevar a cabo una fundición
INTRODUCCIÓN
Uno de los procesos de manufactura más empleados en la industria es la fundición. Esta se
encarga de llevar los metales hasta el punto de fusión, para que el metal adopte la forma
deseada a través de un molde.
Dentro del proceso de formación de un Diseñador industrial, el conocimiento de este proceso
nos permitirá tomar decisiones técnicas a la hora de diseñar productos o dirigir operaciones
que involucren los procesos de fundición.
MARCO TEORICO
El estaño estaría lejos de los primeros lugares en la lista de la mayoría de la gente cuando se
trata de los elementos más importantes, y sin embargo la historia de nuestra especie está
estrechamente entrelazada con este metal gris y opaco.
El estaño fue la base de la primera gran revolución tecnológica del hombre. Gracias a su bajo
punto de fusión, este metal relativamente abundante fue uno de los primeros en ser fundido
poniendo una roca en el fuego. Los metalúrgicos de hace más de 5.000 años descubrieron que
la mezcla de estaño y cobre hacía un metal mucho más duro y durable que si trabajaban con
ellos separados, uno que se podía moldear en hojas que -crucialmente- mantendrían su filo.
Entrado el siglo XIX, el metal encontró una nueva encarnación: la lata.
De hecho, desde sus principios, al final de las guerras napoleónicas, las latas eran hechas
predominantemente de hierro o acero. Pero eran enchapadas en una pizca de estaño, con el fin
de proteger el hierro de su talón de Aquiles: el óxido.
Hoy en día, muchas latas han prescindido del estaño por completo, cambiándolo por un
revestimiento de plástico o aluminio
ELEMENTOS PRINCIPALES
Dentro del proceso de fundición intervienen varios elementos importantes a tener en cuenta.
Molde:
Este contiene las características geométricas de la pieza fundida, existen moldes abiertos y
moldes cerrados, los moldes deben cumplir con ciertas propiedades tales como la resistencia
para mantener la forma, permeabilidad para permitir el paso del aire, estabilidad térmica, debe
resistir el agrietamiento y la deformación al contacto con el metal fundido, también es
importante que se pueda remover fácilmente del producto, los moldes para fundición en arena
se compone de los siguientes elementos principales.
o Marco superior
o Marco inferior
o Caja de moldeo: cada marco tiene una caja de moldeo
o Núcleo: define la forma interior de las piezas
o Sistema de paso: son los cana les por los cuales fluye el material fundido hacia la
cavidad del molde.
o Bebedero: es un agujero que se le hace al molde para vaciar el material fundido.
o Respiradero Modelo: es un patrón de tamaño real de la pieza, en general con un
margen de sobredimensionamiento que comprende las tolerancias por contracciones y
otros,
MATERIALES UTILIZADOS
Durante la práctica se utilizaron varios elementos, los cuales contribuyen con el desarrollo
correcto del proceso:
o Caja de moldeo: confinar la arena
o Modelo: copiar la forma en la arena Lingote estaño
o Tubo: abrir agujero bebedero
o Apisonador: compactar la arena
o Estaño: es el material que se funde para llenar las cavidades y obtener la pieza
o Horno crisol
DESARROLLO EXPERIMENTAL
Preparar la arena: La arena se encontraba ya preparada, sin embargo se encontraron varios
tipos de arena siendo la arena de molde la utilizada para rellenar y compactar, la arena más
fina entra en contacto con el material fundido de esta manera se vierte la arena en el orden
mencionado en los marcos, con el pisador “pata” se aprisiona la arena hasta que quede
compacta.
Prepara el molde: Luego de limpiar el molde se agrega talco para evitar que la arena se
adhiera a las paredes del molde. La segunda caja se deja plana ya que constituye la cara de
atrás de la pieza la arena de contacto se vierte sobre el modelo luego se continua ejerciendo
presión hasta obtener la forma del modelo compacta del lingote de estaño, se continua
vertiendo y pisoneando arena burda hasta llenar la caja.
Ubicación del bebedero: Con el “tubo” se realiza un agujero en la arena por el cual será
vaciado y llenado el molde es necesario que este quede ubicado en un lugar por el cual fluya
correctamente el material hasta llenar el molde evitando la turbulencia.
Respiraderos: Son agujeros que se hacen a la arena con las agujas para permitir el flujo hacia
el exterior del aíre y gases que se acumulan durante el proceso de fundición en el interior del
molde.
Retirar el modelo: Para retirar el modelos e voltea rápidamente la caja teniendo en cuenta de
no desmoronar la arena, luego se retira el modelo y verifica la imagen conseguida, finalmente
las dos cajas se ensamblan en la posición de trabajo, es decir la posición definitiva.
Fundir el metal: El metal a fundir se inserta en el crisol hasta que alcance su punto de fusión
(232 ºC), una vez conseguido esto se le remueve utilizando un “cucharon”, obteniendo de esta
manera un material fundido más limpio.
Vaciado del metal: Con el “cucharon” se transporta el metal fundido y se vacía por el orificio
bebedero, el vaciado se realiza a una velocidad lo más constante posible, buscando evitar
defectos y salpicaduras, hasta rebosar el bebedero.
Obtención de la pieza: Una vez se solidifico el estaño, se separó las cajas y se extrajo la
pieza final del molde, este procedimiento se realizó inmediatamente sumergiendo la pieza en
agua para que se solidificase.
DESARROLLO TEÓRICO
Área Prisma Triangular
Sección Unitaria
Atp = Área Total Prisma
Al = Área Lateral
Ab = Área central
Atp = Al + 2Ab
Al = (Perímetro b) (h)
(Perímetro b = h * # Lados del prisma; h = Largo pieza)
Al = 3(4.23 cm) (9,235 cm)
Al = (12.69 cm) (9,235 cm)
Al = 117.192 cm2
Ab = 2 (b.h) / 2
Ab = 2 (4.23 cm*2.35cm) /2
Ab = 9.940cm2
Atp = 117.192 cm2 + 2 (9.940cm2)
Atp = 117.192 cm2 + 19.881 cm2
Atp = 137.073 cm2
Volumen Prisma Triangular
V = (Ab). (h)
V = (9.940cm2). (9,235 cm)
V = 91.795cm3
Módulo Prisma Triangular
MOD = V / Atp
MOD = 91.795cm3/¿ 137.073 cm2
MOD = 0.669 cm*
*Al ser una pieza de una sola sección este valor se muestra como una constante de apoyo ya
que la pieza ira siempre orientada hacia abajo y el tiempo se solidificación no tiene punto de
comparación (-y).
Masa de la Pieza
Estaño ρ = 7.3 g/cm3
Mp = ρ . V
Mp = (7.3 g/cm3) . (91.795cm3)
Mp = 670.103 g
o Masa Pieza Aproximada.
SA = Sistema de Alimentación ()
SA = (671g ). 10%
SA = 67.1 g
Mpa = 671 g + SA
Mpa = 671 g + 67.1 g
Mpa = 738.1 g
Mpa = (±) 1 Kg
Área caja de moldeo.
A = L . L
A = (25 cm) . (25 cm)
A = 625 cm2
Volumen caja de moldeo.
V = 2 [(625 cm2). (10cm)]V = 2 (6250 cm3 ¿
V = 12500 cm3
Masa Arena
Arena ρ = 1.35 g/cm3
Ma = ρ . V
Ma = (1.35 g/cm3) . (12500 cm3−¿91.795cm3)
Ma = (1.35 g/cm3) . (12408.205 cm3 ¿
Ma = 16751.076 g*
*Cantidad de Aproximada. (Se resta el sistema de alimentación)
SA = Sistema de Alimentación
SA = (16751.076 g ). 10%
SA = 1675.107 g
Map = 16751.076 g – SA
Map = (16751.076 g - 1675.107 g)
Map = 15075.969 g
Map = (±) 16 Kg
Eficiencia
D = Desperdicio
WPR = Peso pieza Real
WTM= Peso Total Molde
%E = % Eficiencia
D = WTM – WPR
D = 866.4 g – 463.3 g
D = 403.1 g
%E = (403.1 g¿ .100 %/ 866.4 g
%E = 46.525% _ Aprox. 47%
%E < 70 %*
El porcentaje de Eficiencia se encuentra 23 puntos porcentuales por debajo de límite.
CONCLUSIÓN
Con todos estos pasos y cálculos se obtiene la pieza, vimos que se obtiene una burda, por lo
que se tiene que pasar por un proceso de maquinado antes de proceder a presentarla como
pieza final.
Se concluye mencionando el nivel de aprendizaje que se obtuvo a partir de esto, ahora
tenemos conocimientos técnicos en cuestión de creación de piezas y vimos de igual forma
como fundir y que fundir para hacer el proceso más viable y barato.
BIBLIOGRAFIA
Datsko, Joseph. "Materials Properties and Manufacturing Processes". John Wiley.
Blanco, Oswaldo. Procesos de Fabricación. Conceptos Básicos.
http://www.bbc.com/mundo/noticias/2014/02/140214_finde_metales_estano_ch
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