INTRODUCCION

La fabricación de piezas por fundición consta de una serie de etapas como; la fabricación del modelo, la obtención del molde a partir de este modelo y de las etapas del enfriamiento del metal desde su estado liquido hasta su estado sólido. Una de las etapas críticas en el proceso de fundición es la solidificación del metal, esto debido a que en esta se producen en el metal diferentes cambios físicos y químicos que conducen a obtener una pieza diferente en tamaño y propiedades que las que se desea obtener.

Uno de los principales defectos que se pueden obtener en fundición, particularmente en la etapa de enfriamiento, es la disminución en tamaño de la pieza fundida con respecto al modelo, esto debido a la contracción que experimenta el metal a medida que solidifica, por la contracción sus estructuras cristalinas. Este defecto debe ser controlado cuando se fabrica una pieza, principalmente si se requiere la mayor precisión dimensional posible, es por esto que en la presente práctica se desarrolla una técnica para analizar la cantidad de contracción producida en la fabricación por fundición y los factores que afectan estos defectos, los detalles se presentan a continuación.

MATERIALES Y EQUIPOS

- 3 pares de cajas para moldeo con sus respectivas grapas

- vernier

- Arena de contacto

- Grafito

-Arena de moldeo

- Atacador

- Cucharilla

- Modelos de piezas

-Cedazo de malla fina

-mazo de madera

-horno para fundir

PROCEDIMIENTO

a. Seleccionar el modelo a realizar (facilitado por el técnico del laboratorio).b. Realizar las mediciones de la pieza con la ayuda de un vernier (Am y Bm).c. Una vez obtenidas las medidas se llevo a cabo la preparación de la arena y el

moldeo típico.

Procedimiento del moldeo típicoa. Escoger el tamaño de bastidor a utilizar dependiendo del modelo.

b. Colocar todos los materiales y equipos a utilizar en la mesa de trabajo (arena, atacador, mazo, etc.).

c. Acomodar el modelo en el bastidor.d. Preparar la arena a utilizar la cual es una mezcla de: arena sílice + arcilla +carbón mineral; esta debe tener aproximadamente 7% de cierta humedad.e. Luego se prepara la arena de contacto pasando esta por una malla fina.f. Colocar el semi-molde inferior con las grapas hacia abajo en la mesa de trabajo.g. Colocar el modelo en el centro de la caja, teniendo cuidado que los ángulos de salidas estén en la forma adecuada.h. Rociar de grafito todo el modelo, para evitar que la arena se adhiera a esté.i. Proceder a agregar la primera capa de arena, bien cernida (arena de contacto, para que la superficie del molde quede con buen acabado), compactándola manualmente.j. Agregar la segunda capa de arena, la cual es compactada con un atacador comenzando desde los bordes hasta el centro. k. La última capa es compactada con un mazo, y luego se le quita el exceso de arena con una reglilla o pletina para que la superficie del molde inferior quede completamente plana.l. Posteriormente se voltea el semi-molde inferior una vez listo y colocar sobre este el semi-molde superior, manteniéndolas unidas y centradas con las guías, teniendo en cuenta que las mismas deben quedar formando una “V”.m. Colocar el tubo de una manera adecuada para realizar el llenado de la cavidad ( alimentación); n. Rociar nuevamente de grafito, con ayuda de un tornillo remover la arena dentro de los agujeros del modelo; seguidamente repetir los pasos j y k.o. Se extrae el tubo de alimentación.p. Levantar el semi-molde superior verticalmente, si quitar las guías.q. Retirar el modelo, aplicando golpes suaves con un martillo. r. Realizar la copa de vaciado y los canales conectores hasta el molde usando la cucharilla.

s. Una vez retirado el modelo, unir nuevamente los moldes, ajustando las grapas con ayuda de un martillo.t. Luego llevar el molde al patio donde se realizara la colada.u. Llevar a cabo la colada ( aleación de Al-Si)v. En dicha práctica se deben realizar la construcción de tres moldes a partir de un mismo modelo.w. Proceder a tomar las distancias entre varios puntos de referencia (Am y Bm) en cada una de las piezas.x. Realizar los cálculos respectivos y calcular un promedio de deformación o contracción en la pieza.

RESULTADOS OBTENIDOS

Una vez obtenidas las piezas por fundición se procedieron a tomar las medidas entre los puntos de referencia para analizar la contracción lineal de la pieza con respecto al molde y tomar un promedio de dicha deformación dimensional, los valores obtenidos fueron:

La pieza obtenida tenia la siguiente forma :

Donde Am y Bm de la pieza original o del modelo utilizado fueron:

Am =72mm y Bm=98,7mm

Molde I: medidas pieza 1 Ap1= 71,9mm , Bp1=98,3mm

Molde II: medidas pieza 2 Ap2= 71,6 mm , Bp2=98,7mm

Molde III: medidas pieza3 Ap3= 71,5 mm , Bp2=98,2mm

Ap Bp

Pieza I 70,9mm 96,1mm

Pieza II 70,5mm 97,2mm

Pieza III 71,85mm 97,9mm

Ap(prom)=71,08mm Bp(prom)=97,06mm

Para la contracción de cada medida (A y B) se utilizaron las siguientes formulas:

En donde se obtuvo que;

%Ca=1,27

%Cb=1,66

Así %C=1,46

ANÁLISIS DE RESULTADO

A medida que un metal solidifica tiende a contraerse debido a que a mayor temperatura la vibración atómica es alta, generando así una dilatación de la estructura cristalina, dicha vibración disminuye a medida que baja la temperatura, lo que conlleva a una contracción de la estructura cristalina que forma el metal, dicha contracción es intrínseca de cada metal y aleación y depende en parte de la compactación atómica y la densidad del material.

La contracción es inevitable y se ha podido observar en los resultados obtenidos (%C=1,46) y dicho valor no está muy separado del valor teórico para la aleación de Aluminio-Silicio utilizada el cual es aprox=1,3%. La fabricación del molde fue determinante en los resultados obtenidos ya que una buena compactación de la misma favoreció a la reproducción de las marcas guías y a su vez evito el desprendimiento de arena, que afectara en los procesos de contracción y dilatación del metal, para de esta manera evitar en mayor grado la variación en dimensiones de la pieza.

CONCLUSIÓNES Y RECOMENDACIONES

En la fabricación de una pieza por fundición, se deben considerar diferentes aspectos que modifican directamente las dimensiones y geometría de la pieza, para ello uno de los principales factores a considerar es la contracción lineal que sufren los diferentes metales y aleaciones cuando solidifican, dicho factor es intrínseco de cada material y no se puede manipular, sin embargo se puede reducir al máximo realizando una buen moldeo capaz de soportar las contracciones y dilataciones del metal, así mismo se debe considerar una arena con resistencia, flexibilidad y principalmente permeabilidad para permitir la evacuación de los gases que pueden influir en la dilatación y la contracción de las piezas.

Como la contracción es intrínseca en cada metal y aleación, el porcentaje de dicha contracción varía al modificar la composición de la aleación a utilizar, es por esta razón que un bueno control de los elementos aleantes, ayudara a mantener un buen manejo de las modificaciones dimensionales de la pieza fundida.

En la fabricación de piezas con un acabado dimensional preciso, es necesario utilizar modelos bien detallados y con las dimensiones necesarias para reproducir la pieza tal como se requiere, para ello; en dicho modelo se deben considerar las creces por contracción que sufre el metal y a su vez se deben realizar un buen molde que adopte con facilidad la geometría de la pieza y que sea capaz de soportar las contracciones y favorezca la liberación de los gases que se producen en la solidificación.

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA

“ANTONIO JOSE DE SUCRE “

VICE-RECTORADO BARQUISIMETO

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA METALÚRGICA

INTEGRANTE

Kelvin Viloria

Néstor Machado

Karen Plaza

Arcadis Castillo

Rafael Riobueno

Barquisimeto, Enero 2010