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PROCESO DE MANUFACTURA

FINAL
by

Angie Becerra

on 9 November 2012

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Transcript of PROCESO DE MANUFACTURA

TRABAJO FINAL PROCESOS DE MANUFACTURA FUNDICIÓN EN ALUMINIO GRUPO 1:
-BECERRA GONZALES, ANGIE
-SAMAME CERVERA, RUBEN
-HERBOZO CANDELA, LUIS
-TORRES CALERO, GIANFRANCO TEMA: FABRICACIÓN DE PIEZA DE ALUMINIO En la actualidad la industria de la fundición es muy importante para todo lo que concierne a construcción de máquinas y diversas piezas en diferentes formas y tamaños, es por ese motivo que el desarrollo de conocimientos técnicos es de gran utilidad.
En este trabajo buscamos comprender los fundamentos básicos de la fundición, así como sus procesos, utilizando moldes permanentes y desechables, logrando con ello rapidez, eficacia, calidad y economía en los modelos de fundición.
El objetivo de este trabajo monográfico es comprender en que se basa la fundición desarrollando un ejercicio aplicativo del texto Groover; en el transcurso del trabajo describiremos todo los datos y cálculos.
INTRODUCCIÓN
OBJETIVOS GENERALES

•Conocer la importancia de la fundición, aplicaciones y usos en aluminio.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

•Conocer factores importantes que influyen en la selección de parámetros para los procesos de fundición.

•Conocer los componentes de un modelo.

•Conocer algunos procesos de fundición utilizando modelos permanentes y modelos desechables.

•Conocer los materiales y equipos para el proceso de fundición.
OBJETIVOS BIELA: Una biela de motor es un elemento mecánico que sometido a esfuerzos de tracción o compresión, transmite movimiento articulando a otras partes del motor.
Es la pieza que convierte el movimiento circular en lineal. En un motor de combustión interna conecta el pistón al cigüeñal. INVESTIGACIÓN PRELIMINAR Biela enteriza: No es desmontable.

Biela aligerada: No forma un ángulo recto con el plano medio de la biela, que pasa por los ejes de pie y cabeza. TIPOS DE BIELA Parte trasera de biela
Cabeza de biela
Cuerpo de biela PARTES DE BIELA Obtención de una preforma por moldeo.
Fundicion de la pieza.
Fresado de las caras (refrentado).
Fresado de los agujeros.
Rectificado de las caras.
Mandrinado o rectificado de agujeros. PROCESO DE FABRICACIÓN MATERIALes DE FABRICACIÓN CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO HISTORIA DE LA FUNDICIÓN.
La fundición nace en la edad de cobre debido a la necesidad de desarrollar elementos para la supervivencia y para la guerra. Esta etapa es decisiva porque en ella se inicia un cambio importante en la metalurgia.
Por consiguiente se deja de lado el uso de la piedra como materia prima principal de herramientas. FUNDICION EN ARENA Se denomina fundición y también esmelter al proceso de fabricación de piezas, comúnmente metálicas pero también de plástico, consiste en fundir un material e introducirlo en una cavidad, llamada molde, donde se solidificará.
El proceso más tradicional es la fundición en arena, por ser ésta un material refractario muy abundante en la naturaleza y que, mezclada con arcilla, adquiere cohesión y moldeabilidad sin perder la permeabilidad que posibilita evacuar los gases del molde al tiempo que se vierte el metal fundido. DEFINICIÓN La fundición en arena consiste en colar un metal fundido, típicamente aleaciones de hierro, acero, bronce, latón y otros, en un molde de arena, dejarlo solidificar y posteriormente romper el molde para extraer la pieza fundida. Inconvenientes: Ventajas Los moldes se fabrican con arenas compuestas fundamentalmente de sílice (Si02), cuyos granos se aglomeran con cierta cantidad de agua y arcilla.
Los componentes en proporción son:
Sílice (75 %)
Arcilla (20 %)
Agua (5%)
Los procesos de fundición se pueden clasificar según el tipo de molde que utilicen: moldes permanentes o moldes desechables. PROCESOS DE FUNDICIÓN Implican que para sacar la pieza fundida se debe destruir el molde que la contiene, haciendo de este un proceso con velocidades de producción bajas. Gran parte del tiempo de fabricación se destina a realizar el molde y el tiempo de fundición es relativamente bajo en comparación con el de moldeo.
Ventajas de los modelos desechables
Para la fabricación de moldes sin máquinas de moldeo se requiere menos tiempo.
El acabado es uniforme y liso.
No requiere de piezas sueltas y complejas.
No requiere de corazones.
Desventajas de los modelos desechables
El modelo es destruido en el proceso de fundición.
Los modelos son más delicados en su manejo.
No se puede utilizar equipo de moldeo mecánico. MOLDE DESECHABLE El molde está fabricado en un material duro como el metal o la cerámica que permite usarlo repetidas veces; el poder reutilizar el molde permite que el tiempo de producción sea más bajo que en los procesos de molde desechable. MOLDE PERMANENTE CAPITULO III
FASES DEL PROCESO PRODUCTIVO Esta operación es también conocida como preparación de la arena y consiste en añadir a la arena sílice (SiO2) arcilla sódica para el acero, resina orgánica (fenólica) y agua (4%); y mezclarlos homogéneamente.
Los materiales añadidos permiten que el molde adquiera propiedades convenientes. Estas propiedades son: permeabilidad, cohesión, refractariedad, dureza, etc. MEZCLADO MOLDEADO
El moldeo en arena verde se realizará de manera manual compactando arena alrededor de los modelos en placas ajustadas en la caja de moldeo. Y finalmente se retirarán estos del molde.





RETOQUE DE MOLDE
En esta operación se adicionan los núcleos dentro de la cavidad del molde para definir la forma interior de la pieza, se perfilan y asientan las partes arrancadas, y se dispone de las cavidades destinadas para el sistema de paso. FUSION
El aluminio se calentará hasta sobrepasar su temperatura de fusión en un horno. La temperatura de colada para el aluminio será de 700°C.

COLADA
Una vez fundido el aluminio y teniendo el "molde en verde" cerrado de modo que resista la presión metalostática, se vierte el metal líquido del horno con cucharas y se vacía en el molde a través del sistema de paso. Para ello se hará uso de un filtrador, el cual tendrá como función capturar los óxidos de metal e impurezas y así, evitará la entrada de partículas extrañas a la cavidad del molde. SOLIDIFICACION Y ENFRIAMIENTO
 
Después de la colada, se debe esperar que la pieza se solidifique y se enfríe en el molde.
 
DESMOLDEO
 
Cuando la pieza se ha solidificado y enfriado hasta el punto de poder ser manipulada sin peligro, se procede al desmoldeo.
Para realizar esta operación, después de levantar la caja, se rompe el molde de arena con martillos o barras adecuadas de modo que el fundido es liberado del molde y la arena puede ser reciclada y usada nuevamente.
Esta operación también consiste en la limpieza superficial del fundido a través de la remoción de arena. DOP Hornos eléctricos para fusión MAQUINAS Y EQUIPOS PARA LA PRODUCCION Desventajas
Alta inversión inicial
Necesita mano de obra calificada.
Uso del Calentamiento Eléctrico
-Se utiliza calentamiento eléctrico cuando el proceso exige características especiales como:
Altas temperaturas.
Extrema precisión del control de las temperaturas.
Total ausencia de contaminantes en el baño metálico. Ventajas:
Eficiencia: El coeficiente de conversión de electricidad en calor es prácticamente 100%, lo que no ocurre con el uso de combustibles comunes, donde parte de la energía es consumida en el calentamiento del aire y de los gases calientes que son expulsados a la atmósfera.
Limpieza: No hay contaminación por los productos de combustión. No hay chimeneas, gases, suciedad, polvos o cenizas en hornos a resistencia o inducción.
Facilidad de Control: el control de la calidad de calor suministrado al sistema es mucho más simple y más preciso que en cualquier otra forma de calentamiento.
Control de la Temperatura: mucho más exacto.
Altas Temperaturas: facilidad de obtención de altas temperaturas imposibles de conseguir económicamente en otros hornos. Ventajas y Desventajas Tolerancia por acabado. Cuando una pieza es fabricada en necesario realizar algún trabajo de acabado o terminado de las superficies generadas, esto se logra puliendo o quitando algún material de las piezas producidas por lo que se debe considerar en el modelo esta rebaja de material.
Tolerancia de distorsión. Cuando una pieza es de superficie irregular su enfriamiento también es irregular y por ello su contracción es irregular generando la distorsión de la pieza, estos efectos deberán ser tomados en consideración en el diseño de los modelos.
Golpeteo. En algunas ocasiones se golpean los modelos para ser extraídos de los moldes, acción que genera la modificación de las dimensiones finales de las piezas obtenidas, estas pequeñas modificaciones deben ser tomadas en consideración en la fabricación de los modelos. TOLERANCIAS EN LOS MODELOS FUNDICIONES EN PERU Diseño de la Biela CAPÍTULO IV
CALCULOS DE PROCESO GENERALIDADES DEL ALUMINIO Y LA PIEZA CALCULOS MATEMATICOS
Hm = ρV{Cs∙(Tm-To) + Hf + Cl ∙(Tp- Tm)}…. Fórmula 1
 
Hm = 8000g*(0.22cal/g*⁰C*(660 - 22)⁰C+ 94,4cal/g+0.30cal/g*⁰C(680-660)⁰C)
Hm = 1926080 cal Hm = 8062.19 KJ

La eficiencia del horno η = 55%, por lo tanto la cantidad de calor del horno será:
HHORNO = 14 658 KJ POT = 244.3 KW-s Hallando el calor requerido: Velocidad del metal liquido en la base del bebedero:
….. Fórmula 2

Dónde:
g = 9,81 m/s2 h1 = 200mm


V2 = 1,98 m/s Hallando vaciado o colada: Hallando tiempo de llenado (por arriba): Hallando relación de colada: CALCULOS DE LOS COSTOS DE MANUFACTURA GIF Costo de maquinas DEPRECIACION Costo unitario Se utiliza el sistema de unidades métrico
Los materiales más usados en la empresa son: Aceros al carbono, cromo molibdeno, inoxidable 304, 316, hierros blancos alto cromo, aceros al manganeso, hierros grises y hierros nodulares, aluminio.
Los defectos más comunes presentes en los trabajos de fundición son: presencia de escoria, rechupes, metalización.
Prácticamente debido al moldeo no hay problemas de defectos ya que utilizamos el sistema de fraguado en frio No bake con resinas.
Los criterios de control de calidad que se llevan a cabo en el trabajo son controlar cada proceso desde las dimensiones del modelo hasta las operaciones de moldeo, composición del metal antes de la colada para hacer los reajustes necesarios hasta el producto final.
Se dispone de dos hornos de 50 Kg. Y 100 Kg. De capacidad.
Se utilizan manguitos exotérmicos altamente aislantes con estrangulamiento en la base para facilitar el corte y mejor acabado de las piezas de diferentes medidas desde 50 mm hasta 220 mm. De diámetro.
La producción es sobre pedido. No fundimos piezas para stock. CONCLUSIONES La fundición del aluminio demora aproximadamente entre 1 a 1.5 horas en el horno de 1000 Kg y depende fundamentalmente del tipo de chatarra con que se dispone y lógicamente del tipo de aleación a fabricar.
Los proceso en fundición ya son conocidos y no es necesario disponer de un diagrama ya que todo el personal está familiarizado con la secuencia de operaciones, pero se puede mencionar
Se utiliza básicamente arena de sílice seca, además según los requerimientos utilizamos arena de cromita y de zirconio en aplicaciones especiales.
Para aglutinar utilizamos Resina fenolica con su respectivo catalizador.
El consumo de energía por cada colada va desde 650 a 700 Kwh/Ton de metal fundido y dependiendo del tipo de aleación a fundir. El calentamiento por inducción utiliza las propiedades del campo magnético para la transferencia de energía eléctrica en energía calorífica, sin recurrir al contacto directo. La bobina de los hornos de inducción es de cobre. Se consigue un mayor rendimiento en la fusión del material, producto del campo eléctrico, cuanto más delgada sea la pared refractaria. Debido a esto, la bobina debe ser refrigerada internamente con agua. La temperatura de la bobina no debe pasar los 45 °C, ya que a los 60 °C se favorece la formación de incrustaciones que tienden a cerrar los canales. Hornos de inducción: Generalmente los hornos de baja frecuencia son utilizados para la fusión, mantenimiento y sobrecalentamiento de fierro y sus aleaciones, aluminio y sus aleaciones, bronce, latón, etc. Normalmente estos hornos mantienen metal líquido los fines de semana, trabajando a baja potencia, pues la partida con carga sólida es muy lenta. Debido a esto, el cambio de aleación en el horno se torna más difícil, por la probable contaminación. Clasificación de los Hornos Eléctricos pertenece a una nueva generación de aparatos de alta eficiencia, capaces de alcanzar gran intensidad de mezclado y bajo consumo de resina. Su diseño es compacto y presenta todas las ventajas enumeradas arriba, y muchos más intangibles, como por ejemplo mejor liberación del corazón, orillas más duras, flujo más uniforme de arena a la caja del corazón, menos limpieza, etc.
utiliza rodillos de estator en el tambor mezclador. Durante un ciclo de mezclado, la arena se acelera y desacelera en forma repetitiva en el mezclador STATORMIXTM, causando con ello una intensa actividad de mezclado y necesitando el consumo mínimo de arena para lograr la resistencia adecuada del corazón. Mezclador STATORMIXTM de KLEIN GALERIA DE FOTOS
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