Diseño Del Molde para Fundicion

 

  DISEÑO DEL MOLDE PARA FUNDICION

DEFINICION DEL TIPO DE MOLDE   Elegimos el molde desechable, molde de arena verde ya que es uno de los métodos más utilizados en la industria. Y es la que utilizaremos porque el número de hachas a fabricar es una cantidad pequeña (10 unidades/día) y es el mejor método tomando en cuenta los costos. El número de piezas a realizarse con un modelo es un criterio muy importante al seleccionar el tipo de este además del material del que estará constituido. Para moldear 10 veces o más con un mismo modelo conviene hacerlo metálico (de aluminio o 1)   de aleaciones de aluminio), que resisten más al desgaste.  desgaste.  (VER ANEXO 1)

MODELO EN PLACA DESCRIPCIÓN Para el siguiente proceso de fundición se tomara un modelo en placa para facilitar la impresión de las características geométricas del modelo en el molde, esto principalmente por motivo de ahorro de tiempo. La fabricación del modelo en placa será en base b ase a aluminio (Al 6061) como material base, esto debido a que se toma en cuenta una producción en masa, en lo cual el aluminio reúne las características necesarias tanto de bajo peso en relación con otros metales, lo cual facilita una gran manipulación y un fácil mecanizado. PROPIEDADES IMPORTANTES DEL ALUMINIO El aluminio a utilizar para la fabricación del modelo en placa, será un aleación serie 6xxx.

 

En estas aleaciones se usan como elementos aleantes en proporciones adecuadas para que se forme el Mg2Si.

el

Mg

y

el

Si

Estas aleaciones son menos resistentes que el resto de aleaciones, a cambio tiene también formabilidad, soldabilidad, maquinabilidad y resistencia a la corrosión.

CARACTERISTICAS DEL MODELO EN PLACA El modelo en placa presenta las siguientes características: DIMENSIONES: 440x450 mm ESPESOR: 4 mm

SOBRE-MEDIDA: 3% BORDE: Ancho 10 mm x Alto 10 mm

CANTIDAD: 2 hachas Las dimensiones de la placa en del modelo, fueron seleccionadas en base a que se plantea fundir 2 piezas en un solo molde. Se toma incluido también, el hecho de no gastar demasiados recursos en el modelo, y en la arena empleada durante cada fundición, dando un espacio considerable y suficiente. El espesor de la placa, es seleccionado en base a la condición de aprisionamiento de la arena durante el moldeo, el espesor de 4 mm provee la suficiente resistencia para soportar la compresión a causa de la apisonadora, y rigidez a la hora de ser manipulada, todo esto sin exceder en un espesor que aumente el peso y costo del modelo. Es bien sabido que deberá tomarse en cuenta la contracción térmica que se producirá al momento de enfriamiento del metal fundido. El modelo presenta una sobre-medida en general de 3%, que es la contracción térmica que aloja el tipo de acero a fundir. A esta dimensión final de la pieza, debido a la contracción térmica que sufrirá el metal fundido, se le es dada una sobre-medida a causa de un proceso adicional de maquinado o acabado por arranque de viruta posterior que se realizara por una pulidora de banda.

 

  PROCESO DE FABRICACION DEL MODELO El proceso de fabricación del modelo, será en base a una primera etapa de preparado del material base de la placa modelo, y posterior su mecanizado dando los atributos geométricos requeridos. Para obtener el modelo en placa necesitamos una pieza semejante a un bloque de aluminio,  pero por motivos de costo y ahorr ahorroo de tiempo, partiremos de un unaa placa semejante a la final, con un cierto sobre-medida para poder obtener un acabado final deseado. Dada la compleja geometría del modelo, y la necesidad de garantizar la calidad de los atributos geométricos en el mismo y su importancia en el proceso de moldeo, se recurrirá a la Manufactura Asistida por Computadora CAM, empleando como proceso final de mecanizado a un Control Numero Computarizado CNC.

 

  DISEÑO DEL MOLDE CÁLCULO DE LOS ELEM ELEMENTOS ENTOS DE LA FUNDICIÓN Calculo de la constante del molde y tiempo de solidificación.







 = [  [  −∗]  ] ∗ [4 ∗   ∗∗ ∗ ] ∗ 1 + ((  ∗∆∆  )  ∗ 10000   1  

 

Tm = temperatura de fusión =1953[K] To = temperatura inicial del molde = 301[K]

∆ =  − =30[K]  =   =1923[K] L =Calor latente de fusión=293000[J/kg] K =conductividad térmica del molde=8,235[W/m-kg] Ρ =densidad del molde=2650[kg/m3]

C =calor especifico del molde=721,9[J/kg-K] ρm =densidad del metal=7810[kg/m3]

c = calor especifico del metal = 650[J/kg-K] Al sustituir los los datos tenemos el siguiente resultado:

]   = 9,7089[ De este resultado podemos sacar el tiempo de solidificación: V=461,145[cm3] A=643,39[cm2] Datos obtenidos por medio de la herramienta SolidWorks

   =  ∗ [ ]  

Al sustituir los valores tenemos un tiempo de solidificación:

 = 4,987 ≅ 5 

 

 

Calculo de la mazarota La geometría óptima de una mazarota debería ser aquella a quella que proporcionase el máximo tiempo de solidificación. En la práctica por razones constructivas, se suelen emplear mazarotas cilíndricas (como haremos en este caso, y esta detallada en la figura)

La mazarota denotada con la letra “a” alimenta a la pieza lateralmente. Si se considera en este caso que el área de la superficie de unión, entre la mazarota y la pieza es despreciable, la relación geométrica ξ = H/D entre la altura y el diámetro de la mazarota que proporciona el máximo tiempo máximo de solidificación se puede obtener del modo que a continuación indicaremos.

 =  ∗  ∗ ℎ    = 2ℎ + 2   Donde

2r = h y

dividimos V/A 

 =      6

Donde al sustituir en la ecuación de chvorinov:

5 = 9,7089 ∗ 3   = 1,76 ≅ 2 

 

 Con estos datos nosotros podemos diseñar los siguientes componentes del molde de la fundición: PARA EL POZO DEL BEBEDERO:

(1)

Sustituyendo los datos obtenidos en la práctica tenemos:

 

Calculo de tiempo de vaciado y dimensiones de molde.   Calculo para el tiempo de vaciado: Donde la altura de vaciado es 0,32[m]

Donde el area es:

Donde el caudal:

 = √ 2 ∗  ∗∗ℎℎ = √2 √2∗∗ 99,,78 ∗∗0,0,32 = 2,5     =  ∗4  =  ∗43  = 0,0007068 007068 

   =  ∗  = 2,3∗ 0.0007068 = 0,001767      Donde el volumen de la pieza es 0,00466[m3] Donde el tiempo de vaciado es de:

 =   =  0,00466  = 2,677  Donde el volumen de recubrimiento de la 0, arena con los valores de contracción son de 2,5 0 01767 3% y de 1,13%, del volumen es de 461,145[m ], se tiene la siguiente ecuación:  =  ∗ 0,9887 ∗ 0,97  461,145 =  ∗0,9887 ∗0,97   = 7,85  8  3

(2)

Donde la parte superior del bebedero tiene las siguientes dimensiones: 440 x 450 x 300 mm La base es la misma que la mazarota de 4[cm] de la siguiente ec ecuación uación sacamos:

 =  + 2 ∗ 00,,35 ∗ ∗  = 4 + 2 ∗ 0,335∗5 ∗ 4 = 6,8  77  

 

 

ANEXO 1  (regresar)  (regresar)   Tipos de Modelos: •  •  •  •  • 

Modelos sueltos Modelos sueltos con sistema de colada incorporada. Modelos placa modelo Modelos especiales. Modelo con caja de corazones.

Modelos sueltos con sistema de colada incorporada: Son una mejora de los modelos simples, ya que siendo el sistema de colada parte del modelo, elimina la necesidad del trabajo a mano para hacer dicho sistema. Con este tipo de modelos se obtiene una más rápida elaboración de moldes para pequeñas cantidades de piezas. Modelos Placa Modelo La producción de cantidades grandes de piezas pequeñas, requiere el uso de este tipo de modelos. En estos la parte superior y la parte inferior del modelo están montadas en los lados opuestos de una placa de metal. Las placas modelo también se hacen de una sola pieza, caso en el cual tanto la placa como los modelos se hacen colados en moldes de arena, en este caso se llaman placas modelo integrales. Placa modelo generalmente se utiliza en máquinas de moldeo para obtener máxima velocidad de fabricación. El costo de fabricación de estas placas modelo se justifica por el aumento en la producción y la obtención de mayor exactitud dimensionalmente en las piezas coladas.