Tolerancia en los modelos y elaboración de moldes de arena seca

[pic 1]

Instituto tecnológico de Hermosillo.[pic 2]

Ingeniería mecánica.

Profesora:

 Ofelia Monteverde Gutiérrez.

Investigación:

Tolerancia en los modelos y elaboración de moldes de arena seca.

Integrantes:

Meza Rey Lesly Poleth.

Paredes Meneses Karen.

Ramos Rubio Juan Pablo.

Grupo:

 M4B.

Hermosillo, Sonora a jueves 12 de Marzo del 2020.

I. Introducción.

        A lo largo del tiempo, el ser humano se ha hecho de habilidades y técnicas, para facilitar y optimizar la fabricación de productos por medio de un proceso de transformación de los recursos, con el fin de satisfacer necesidad y reducir el esfuerzo humano.

Uno de estos procesos de fabricación es el de fundición, el cual se define como un proceso de fabricación de piezas sólidas, en su mayoría de metal (también se suele usar polímeros). Este proceso consiste en llevar un metal, previamente seleccionado, a su estado líquido, para después ser vertido en un molde, para que así se solidifique en la forma requerida.  

La fundición en arena es el proceso más utilizado, la producción por medio de este método representa la mayor parte del tonelaje total de fundición. Casi todas las aleaciones pueden fundirse en arena; de hecho, es uno de los pocos procesos que pueden usarse para metales con altas temperaturas de fusión, como son el acero, el níquel y el titanio. Su versatilidad permite fundir partes muy pequeñas o muy grandes y en cantidades de producción que van de una pieza a millones de éstas.

Para realizar la fundición uno de los pasos elementales es la fabricación de los moldes que deben satisfacer necesidades específicas de  creación de piezas, para eso se han creado varios tipos que van desde los generales hasta los particulares, existen varias opciones en la elección del molde, entre ellos los moldes de arena verde, moldes de arcilla y los moldes de arena seca.

Esta investigación tiene como objetivo, especificar el proceso de fabricación de los moldes de arena seca, así como sus características (cómo se compone, los productos en los que se utilizan), ventajas, desventajas, etc. Así como también en qué se diferencia este tipo de molde con los anteriores para denotar los beneficios que tiene su utilización en el proceso de fundición.

1

II. Tolerancias en los modelos

1. Tolerancia para la contracción:

Las dimensiones de los modelos deben de ser más grandes que las medidas especificadas para el producto terminado de la fundición  ya que algunos materiales como los metales se contraen al enfriarse y si el modelo tiene las mismas medidas que las esperadas estas serán más pequeñas y no cumplirán con las especificaciones por lo que no se  obtendrán las medidas finales que se esperan obtener.

1. Tolerancia para la extracción:

Cuando se tiene un modelo que se va a remover es necesario agrandar las superficies por las que se extraerá, todo este proceso considerando las dimensiones que se agrandaron para poder removerla.

1. Tolerancia por acabado: 

Al terminar una pieza por fundición se necesita realizar varios trabajos superficiales para mejorar el producto, lo cual se logra eliminando o quitando por medio de maquinado o sierra aquellos elementos que no son necesarios en la pieza por lo que se debe considerar esto en el modelo ya que es una rebaja de material y ya no cumpliría con las medidas determinadas por lo que se le agrega más material.

1. Tolerancia de distorsión:

Algunas veces las superficies de las piezas son amorfas provocando que su enfriamiento  sea irregular por lo que su contracción también es irregular generando la distorsión de la pieza, esto debe ser considerado en el diseño de los modelos.

1. 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.

2

III. Arena seca.

Los moldes de arena se pueden clasificar en arena verde, arena seca y de superficie seca. Los moldes de arena seca están hechos con una mezcla de 90% de sílice (SiO2), 7% de aglutinantes y 3% de agua.

Los aglutinantes, deben ser orgánicos (resinas), ya que al entrar al horno y recibir la temperatura, no los afecta, por ende, no afecta de manera negativa el molde.

Algunos ejemplos de los aglomerantes son  arcilla, ilita, bentonita, limonita, caolinita, donde la bentonita es la más utilizada.

III.I. Fabricación de los moldes de arena seca.

En la fabricación de los moldes  de arena, primeramente se tiene que considerar que cumplan con las siguientes características fundamentales:

• Debe ser lo suficientemente fuerte para sostener el peso del metal.
• Debe resistir la acción de la erosión del metal que fluye con rapidez durante la colada.
• Debe generar una cantidad mínima de gas cuando se llena con el metal fundido. Los gases contaminan el metal y pueden alterar el molde.
• Debe poseer permeabilidad y porosidad para proporcionar una trayectoria para el libre escape de los gases.
• Debe ser suficientemente refractario para soportar la alta temperatura del metal y poderse desprender con limpieza del colado después del enfriamiento.

                                                                                                  3

También se dan las siguientes características en el proceso de fundición:

[pic 3]

Tabla 1. Características de los moldes de arena en fundición.

Para asegurar la calidad de los moldes, su producción se rige por la norma UNE EN 12890:2001, la cual estandariza la producción.

III.II. Elementos para la fabricación de arena seca.

La creación de este tipo de moldes al ser desechables requiere partes que no lo sean. Consisten en el marco superior y el marco inferior. Estas dos partes del molde estas contenidas en una caja, llamada caja de moldeo la cual puede ser de madera o metal, la caja también se compone de dos partes, a la parte superior se llama tapa y a la parte inferior base. Las dos mitades del molde se separan por una línea.

En la fundición por arena la cavidad del molde se forma a través de un modelo lo que forma una parte muy importante en la creación de los moldes, los modelos pueden estar hechos de madera, metal, plástico u otro material.

En el diseño de algunas piezas es necesario que contenga una superficie interna. Estas quedan determinadas por medio de un núcleo, que es una forma que se coloca dentro de la cavidad creada para definir la forma interna del fundido, los núcleos en general están hechos también de arena, aunque en casos especiales pueden ser de metales, yeso y cerámica.

 El sistema de paso de un molde es el canal por el cual fluye el material derretido hacia el espacio vacío que dejo el modelo.

Por último la mazarota, es un tipo de almacenamiento que contiene el molde, es creada para ser la fuente de metal líquido para que el fundido compense o regule la contracción durante el enfriamiento de los materiales fundidos.                                                          

4

III.III. Proceso para la fabricación del molde.

Primero se coloca el modelo en el tablero de moldeo que está en la caja. Después se coloca la tapa sobre el tablero con los pernos hacia abajo, para que las partes de la caja estén en una posición fija. Luego se agrega la arena sobre el modelo para que lo vaya cubriendo, la arena se debe de compactar para llenar por completo la tapa, hay varios métodos de compactación, los cuales son:

• Compactación manual. Esta se lleva a cabo con el esfuerzo humano sin ayuda de una máquina, este tipo de compactación de arena es utilizado en la creación de piezas artesanales.
• Compactación mecánica. Se realiza por medio de una máquina que aplasta la arena a una medida necesaria, este método se usa para moldes muy grandes o para moldeos de gran producción ya que ahorra recursos.

El grado de compactación necesario puede variar, dependiendo de los materiales utilizados ya que el molde no ha sido lo suficientemente compactado y no se mantendría en su posición al moverlo o cuando el material fundido choque con él. Por otra parte si la arena ha sido muy compactada será muy duro y no permitirá que se escape el vapor y los gases creados por los materiales fundidos cuando se depositen en el molde.

Luego de terminar de apisonar, se tiene que retirar el exceso de arena con la ayuda de una barra recta llamada rasero. La siguiente etapa es hacer agujeros pequeños en la arena, con unos pocos milímetros de separación con el modelo, la importancia de la elaboración de estos agujeros es asegurar el escape de los gases generados por el material fundido.

...