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