PASOS PARA EL PROCESO DE DISEÑO DE MODELOS

INSTITUTO DE EDUCACION SUPERIOR TECNOLOGICO PUBLICO

“FRANCISCO DE PAULA VIGIL”

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Carrera Profesional de Mecánica de Producción

Curso:

MOLDELERIA Y FUNDICION

PASOS PARA EL PROCESO DE DISEÑO DE MODELOS

Presentador por:

Gustavo Erick Pérez Vargas

Tacna -Perú

2021

TAREA DE INVESTIGACION:

REALIZAR UN TRABAJO DE INVESTIGACION DE LOS SIGUIENTES PASOS, Y EXPONER UN PASO POR PERSONA:

Estos pasos son de ejemplo para un soporte tubular de transmisión de gas de alta presión:

Paso 1: Elaboración de dibujo técnico de la pieza

Es de gran importancia tener a disposición los planos técnicos de la pieza que se desea fabricar por medio de fundición en moldes de arena, considerando sus tolerancias, acabados superficiales, materiales de la pieza que en este caso el metal seleccionado a fundir es una aleación de 90% Cu10% Al, su aplicación, etc.

La cual se debe elaborar el plano según la especificación para la pieza. La cual se puede observa en la siguiente imagen 1

Imagen 1:plano de pieza tubular

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Fuente: elaboración e implementación de manuales de diseño y construcción de modelos y moldes de arena para fundición de aleaciones de aluminio

Paso 2: Evaluación de planos:

Este paso se verifica el plano la cual debe asegurar que en el proceso de colada el metal fundido fluya de forma adecuada, se logra evaluando las consideraciones de los planos si en favorable o no favorable. La cual se ve la siguiente imagen 2.

Imagen 2:Distribución desfavorable y favorable

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Fuente: elaboración e implementación de manuales de diseño y construcción de modelos y moldes de arena para fundición de aleaciones de aluminio

Los cambios de dirección pueden causar rechupes o arrastre de material de las paredes internas del molde. Otro punto en tomas es las intercepciones que también generan rechupes la cual se debe hacer un rediseño que se puede ver en la siguiente imagen 3.la cual se ve los cambios de rediseño e intercepciones de las paredes. También hay que tener en cuenta los es espacio a menor espacio se tendrá obstrucciones la cual es recomendable que se una solo medida para luego mecanizarlo. Que se ve en la imagen 4.

Imagen 3: Rediseño del plano

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Fuente: elaboración e implementación de manuales de diseño y construcción de modelos y moldes de arena para fundición de aleaciones de aluminio

Imagen 4: Zona de detalle a rediseñar

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Fuente: elaboración e implementación de manuales de diseño y construcción de modelos y moldes de arena para fundición de aleaciones de aluminio

Paso 3: Ubicación de la línea de partición:

Para ver donde va estar la línea de partición no debe afectar los ángulos de salida, espesor de las paredes, el acabado superficial y el costo del molde. además, debe facilitar la sujeción del material durante el mecanizado que se haría después que se solidifique. ya que sirve para facilitar el flujo del material fundido. En la imagen 5 se puede ver la línea de partición del ejemplo a tratar.

Imagen 5:Linea de partición para soporte tubular

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Fuente: elaboración e implementación de manuales de diseño y construcción de modelos y moldes de arena para fundición de aleaciones de aluminio

Paso 4: Diseño de sistemas de alimentación:

En este paso se diseñarán los sistemas de alimentación, el bebedero, la mazarota o depósito de función, los canales de alimentación, la copa de vaciado, etc.

1. Diseño y Ubicación de sistemas de alimentación: consiste en dimensionar los distintos elementos que permiten el llenado del molde de forma eficiente. La copa de vaciado permite que el metal líquido ingrese de forma directa al molde, el bebedero determina que el flujo del metal líquido sea de forma laminar o turbulento, el objetivo del pozo es evitar que el metal líquido erosione las paredes del molde en su caída, la mazarota es uno de los elementos más importantes ya que suministra metal fundido adicional a la fundición conforme ésta se contrae durante la solidificación. Al diseñar el sistema de llenado se debe tener en cuenta que el metal fundido debe fluir de forma homogénea, no debe causar daños en el interior del molde ni erosionar las paredes internas. Además, de la función de suministrar el metal fundido, se debe asegurar una solidificación dirigida de la pieza hacia la mazarota, evitando la formación de rechupes y defectos ocasionados por la contracción metálica durante la solidificación. La cual se puede ver el diseño en la imagen 9.

Imagen 6: Corte transversal para el diseño de los componentes del molde

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Fuente: Elaboración e implementación de manuales de diseño y construcción de modelos y moldes de arena para fundición de aleaciones de aluminio

1. Diseño de la mazarota: La contracción que los metales experimentan cuando se solidifican y enfrían debe ser compensada para evitar problemas como rechupes en las piezas, poros y el deficiente llenado del molde es por ello que se diseña la

Mazarota. El volumen mínimo que debe tener una mazarota está determinado por la cantidad de metal requerido para compensar la contracción del metal solidificado. Criterios para el cálculo de la mazarota: los criterios son dos, de acuerdo a su volumen y al módulo de enfriamiento (Wlodawer) así para el criterio de volumen se determina el diámetro, D1 correspondiente al volumen mínimo que

debe tener la mazarota para cubrir la contracción de la pieza, Ecuación:

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Las partes delgadas se consideran despreciables ya que se enfrían muy rápido y la mazarota no las puede alimentar. El coeficiente “c” es el coeficiente de contracción volumétrica del metal se observa en la tabla 1, el coeficiente “k” representa el nivel de seguridad , el camino de la mazarota a la pieza es muy largo, normalmente se toma un valor de k = 2. en la tabla 1 presenta los metales más comunes para el proceso de fundición, con sus respectivos porcentajes de contracción metálica.[pic 9]

Tabla 1:Porcentaje de contracción metálica para metales y aleaciones comunes.

Fuente: según R.A. Flinn

El módulo de enfriamiento es un parámetro geométrico, que representa la velocidad o el tiempo de enfriamiento de la pieza, suponiendo un valor uniforme del coeficiente de transmisión de calor en toda su superficie, el módulo se determina mediante la ecuación siguiente:

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En el caso que el molde tenga machos, el cálculo del módulo de enfriamiento debe considerar la superficie del macho, debido a que esta es una superficie más refractaria por no tener humedad y tener una capa de resina, por regla general la superficie de la pieza con machos se determina según la siguiente ecuación.

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El módulo de enfriamiento es máximo cuando la mazarota a calcular es una esfera               (M = R 3), entonces la mazarota ideal es de una geometría esférica aunque presenta dificultades de moldeo y construcción, por lo que se recomienda utilizar formas cilíndricas sencillas con relaciones que se pueden obtener en la de( Mpiezas) como V S o D≈1, 1.5, 2, etc.

El módulo M, es determinante para el cálculo de la mazarota, ya que esta tiene que enfriar y por tanto solidificar más lentamente que la pieza que alimentan, se trata de determinar el diámetro mayor (D2) para que la mazarota solidifique después que la pieza, entre el diámetro menor (D1) y el mayor (D2) se escoge el de diámetro mayor.

Imagen 7:Formas de mazarotas.

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Fuente: según R.A. Flinn

Se selecciona la mazarota bajo la hipótesis de que su módulo de enfriamiento M = V/S, debe ser 1.2 veces el de la pieza o sección a alimentar en la siguiente ecuación:

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