Horno Basculante Fundición de No Ferrosos

 

FUNDICION DE NO FERROSOS

JESSICA MARCELA CASTILLO PITA DAVID SANTIAGO FLECHAS BERNAL ARNOLD DUVÁN NIÑO REINA NESTOR SAÚL QUINCHANEGUA PUENTES

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA METALURGICA 2017

 

FUNDICION DE NO FERROSOS

JESSICA MARCELA CASTILLO PITA CÓD: 2014202 201420223 23 DAVID SANTIAGO FLECHAS BERNAL BE RNAL CÓD: 201420280 ARNOLD DUVÁN NIÑO REINA CÓD: 20142018 2014201877 NESTOR SAÚL QUINCHANEGUA PUENTES CÓD: 201421317

Informe de laboratorio presentado a: Ing. Rafael E. Botía

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA METALURGICA 2017

 

TABLA DE CONTENIDO INTRODUCCIÓN 1. OBJETIVOS 1.1 OBJETIVO GENERAL 1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS 2.MARCO TEÓRICO 3. PROCEDIMIENTO 4. ANÁLISIS 4.1 BALANCE MÁSICO DEL PROCESO 4.2 RENDIMIENTO METÁLICO DEL PROCESO. 4.3 PESO DE LA PIEZA FUNDIDA. 4.4 BALANCE ECONÓMICO DEL P PROCESO ROCESO REALIZADO. 4.5 ANÁLISIS 5. CUESTIONARIO  6. CONCLUSIONES 7. BIBLIGRAFIA

 

LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Horno Basculante. Figura 2. Preparacion de arena. Figura 3. Paso de metal liquido al crisol. Figura 4. Caja de molde con el meta fundido. Figura 5 Desmoldeo. Figura 6 Pieza colada.

 

  INTRODUCCIÓN

Otro método de la fundición de materiales no ferrosos será en el horno basculante que en comparación con el horno de foso empleado en la anterior practica es que no usa sólido gaseoso, este horno nos ofrece una a la hora de combustible escoriar ya que nossino permite extraer la escoria basculando y enfacilidad el momento de hacer la colada sobre el crisol que posteriormente ira a los moldes solo recibirá metal líquido, en contraste, la escoria que solíamos tener en el crisol del horno de foso que teníamos que extraer hasta el momento de hacer la colada sobre los moldes. Estos procesos en los hornos basculantes como en el de foso son bastante empleados para la fundición de materiales no ferrosos.

 

 

1. OBJETIVOS 1.1.

OBJ OBJETIVO ETIVO GENERAL

1.1.1. Entender el uso del horno basculante para materiales no ferrosos 1.2.

OBJ ETIVOS ESPECÍFICOS

1.2.1. Aplicar las normas de seguridad y salud en el trabajo, así como ambiental. 1.2.2. Realizar un balance másico y económico del proceso y el rendimiento metálico del mismo

 

2. MARCO TEÓRICO

HORNO BASCULANTE El horno basculante alcanza una temperatura de hasta 1400°C por caldeo eléctrico o a gas. El horno basculante es una opción bastante práctica, son hornos móviles apoyados sobre un sistema de sustentación el cual se inclina alrededor de un eje horizontal para efectuar la colada sin tener que extraer el crisol de la carcasa metálica, simplificando así el trabajo. Comúnmente se les utiliza cuando es necesaria una producción relativamente grande de aleación determinada. El cilindro metálico está recubierto en su interior por capas sucesivas de ladrillo refractario, el cual ayuda a controlar las pérdidas de calor al exterior, utiliza un crisol fijo que reposa sobre una base refractaria, el quemador se ubica de forma tal que no vaya a influir sobre el comportamiento basculante del horno, que el fuego realice una trayectoria en espiral alrededor de toda la superficie exterior del crisol y que pueda mantener el calor durante la colada este alcanza una temperatura de hasta 1400°C por caldeo eléct eléctrico rico o a gas. Cuando se enciende el horno de crisol basculante se calienta el crisol vacío, al principio suavemente, con la menor llama posible que puedan dar los quemadores durante los primeros 10 min (precalentados para evitar la oxidación). Después se aumenta por etapas la velocidad de calentamiento hasta, que el crisol se ponga al rojo, en cuyo momento se le agrega la carga en pedazos y se pone el quemador al máximo. El tiempo necesario para llevar los crisoles al rojo debe ser de, aproximadamente 30 min. Para capacidades de hasta 300 Kg. de latón, 45 min. Para 450 a 700 Kg. de latón o 225 Kg. de aluminio y de 75min para 450 Kg. de aluminio. Los crisoles deben cargarse con el horno vertical, empleando tenazas suficientemente largas para que puedan llegar al fondo del crisol. El horno basculante basculante tiene muchos usos en fundición. El horno basculante se utiliza para mantenimiento de la temperatura o fundición. El horno basculante resulta especialmente adecuado para fundición y moldeado de metales ligeros y pesados no ferrosos. La desventaja de este horno es que el punto de descarga acompaña el movimiento basculante complicando complicando dicho proceso, es de vital importancia realizarlo con la debida precaución para evitar posibles accidentes gracias a los humos y el metal líquido contenido dentr dentro o del crisol.

 

3. PROCEDIMIENTO

Se prepararon 10 kg de aluminio, lo cual consistió en disminuir de tamaño perfiles de aluminio que se encontraban en el laboratorio. Luego se siguió con el encendido del horno basculante, al cual se le hicieron revisiones del refractario. Figura 1. Horno Basculante

FUENTE DE AUTORES

Se procede a la elaboración del molde en arena, desde la preparación de la mescla de la arena de relleno y de contacto. Cuando las mesclas están listas se procede a elaborar el molde, finalizando con un secado exhaustivo de este, para así evitar complicaciones en el colado.

 

Figura 2. Preparación de arena.

FUENTE DE AUTORES El horno tarda aproximadamente 70 minutos en fundir el aluminio, y cuando este ya se encuentra completamente líquido se procede a verterlo en el crisol. Figura 3. Paso del metal fundido al crisol

FUENTE AUTORES continuación se hizo el colado de las piezas teniendo la prudencia necesaria, utilizando todos los elementos de protección personal con el fin de evitar accidentes A

 

Figura 4.caja de molde con el meta fundido.

FUENTE AUTORES Una vez solidificada la pieza se sacó de la caja de arena y se limpió de manera adecuada, teniendo cuidado por si el material aún se encontraba caliente. Figura 5. Desmoldeo

Fuente AUTORES

 

Finalmente se elimina el material adherido que le sobra a la pieza Figura 6. Pieza colada.

FUENTE AUTORES

 

4. CÁL CÁLCULOS CULOS Y ANÁL ISIS 4.1Balance másico del proceso

Para realizar el balance másico se necesita de una contabilidad exacta de todos los materiales que se requieren, y la cantidad específica utilizada de ellos. A continuación, se enumeran los elementos utilizados durante la fusión en el horno basculante.  Tabla 1. Elementos utilizados durante la fusión en el horno basculante

Elementos Ele mentos utilizados en la fusión

Cantidad Cantidad utilizada

Aluminio

10 Kg

Descorificante (NaCl)

0,5 Kg

Gas Energía

$3000 $ 2000

Fuente: Autores

Al realizar el balance másico del proceso, se identifican los elementos necesarios para llevar a cabo la fusión y los productos finales que se obtuvieron la misma.

       =        

(10 Kg de Al+0,5 NaCl) = (8 Kg de Al+1Kg de escoria productos de combustión) 10, 5 Kg d de e materia prim prima a = 9 kg de material d esea eseado do

Con el peso del aluminio se realiza el balance de carga, donde se relacionará la cantidad de materia inicial y final.

      =     

 

10 Kg de Al = 8 Kg de m material aterial obten obtenido ido + 1 Kg de escoria. 10 Kg= 9 Kg

Se observa una pérdida de 1 kg de carga ya que al momento de colar se presentaron derrames de material; también se deduce que el mismo pudo quedar adherido al crisol, por lo que no se obtiene un rendimiento del 100% 4.2 Rendimiento metálico del proceso.

Para el calcular el rendimiento metálico del proceso es necesario conocer el peso del metal con el cual se cargó el horno y el peso final de las piezas fundidas. W1: kilogramos de aluminio con que se cargó el horno. W2: kilogramos de aluminio obtenido después de la fusión. R=  100 =   100 = 80%  2



El procedimiento se califica como sobresaliente al obtener un rendimiento del 80%, valor admisible para una práctica de laboratorio, donde el proceso realizado contó con las precauciones pertinentes al momento de fundir y colar. 4.3 Peso de la pieza fundida.

La carga final obtenida tuvo un peso de 8 Kg y la pieza fundida por este grupo de trabajo fue de 1.6 Kg 4.4 Balance económico del proceso realizado.

A continuación, se realiza un balance económico del proceso de fundición en el horno de foso, donde se estima el precio por kilogramo de material utilizado y el precio total de los mismos. Tabla 2. Balance económico del proceso realizado.

 

  Precio Pre cio en pesos por Kg

Pre Precio cio total

 Alum  Al um in io

$1.885

$18850

Sal Gas

$700 $3000

$700 $3000

Energía

$2000

$2000

Precio Pre cio por persona

Pre Precio cio total

$30000   $30000

$120000

Mano Ma no de obr a (para 4 personas) Precio Pre cio total

$144550

Fuente: Autores Al establecer el precio de cada uno de los elementos utilizados en el proceso, se realiza el balance económico $Kg de Al+ $Sal +$Gas + $Energía +$mano de obra =$ Kg de Al $18850 + $700 + $ 3000 +$2000 + $120000= (8 kg x $1.885) $144550= $15080 

 

5. ANÁLISIS

En el proceso de obtención de la pieza en comparación con el proceso de horno de foso el valor de la materia prima que se usa para la producción de la misma es menor, esto se debe a que el combustible implementado presenta un factor económico mucho más rentable. Sin embargo el proceso de fusión llevado a cabo tardo más tiempo en comparación al proceso de fusión en el horno de foso, suponemos que dicha diferencia se da gracias al poder calorífico otorgado por el coque es mayor que el ofrecido por el gas usado en el horno basculante. Estos factores muestran mues tran un contraste entre la rampa de calentamiento del material a fundir y valor económico. En cuanto al refractario usado en los hornos podemos identificar la influencia que tuvo en el proceso ya que en el horno basculante se presentaron daños en el refractario lo que condujo a un retraso en el tiempo de la fusión debido a la perdida de calor que se pudo generar por el desgaste de este. El horno basculante ofrece una mayor versatilidad con respecto al manejo de la escoria y del metal liquido pormetal la razón de ya queque enelelcrisol momento de escoriar no va a haber perdidas de caloresto en el liquido se mantiene dentro del horno a diferencia del horno de foso en el cual había que retirar el crisol lo cual genera una pérdida del calor que disminuye la fluidez del metal líquido al momento de colar.

 

6. CUESTIONARIO

  Como afecta la temperatura del aluminio, cobre, cinc, etc. Al momento de colarlo en el molde Es importante tener un control adecuado de la temperatura del metal a fundir, 

independientemente de cuáltener sea,en esto debido a un quecorrecto durantedesarrollo el proceso colada hay variables que se deben cuenta para desar rollo deldeproceso, la velocidad y dirección de solidificación es tal vez el mayor factor a tener en cuenta ya que este nos permite influir sobre las características del metal y evitar deformaciones sin embargo si la temperatura es demasiado alta, además de malgastar energía, se hace hac e más complejo el proceso debido a que si se quiere llegar a una pieza ideal hay que tener en cuenta la dilatación que sufre el metal al cambiar de estado, siendo por tanto menos controlable a mayor temperatura, algo muy importante también es la abrasión que provoca el metal sobre el molde, a mayor temperatura mayor fuerza metalostática del metal y mayor probabilidad de fallar en el moldeo ideal, esto en cuanto a las temperaturas muy altas, sin embargo de igual manera se pueden presentar problemas si la temperatura es muy baja ya que la solidificación se presentaría muy rápidamente y la pieza podría quedar casi que separada o incluso no llenar totalmente el molde. Por estas razones y variables es importante tener control y regular la temperatura del metal a colar.   ¿Por qué es importante precalentar el crisol? 

Es importante calentar el crisol donde se va a colar el metal debido a una sencilla razón y es el choque térmico que existiría si no se precalienta, sabemos sabemo s que al fundir un metal debe alcanzarse temperaturas muy altas, por muy bajo que sea el punto de fusión se debe alcanzar mínimo los 650°C eso comparado con la temperatura ambiente es una diferencia abismal, para evitar o contrarrestar ese choque térmico se calienta el crisol previamente con un soplete con el fin si no desaparecer si disminuir lo mayor posible esa diferencia.   ¿Por qué es importante precalentar el cucharón? 

La importancia del precalentamiento del cucharon parte básicamente del mismo principio del precalentamiento del crisol, al buscar fundir un metal se obtienen altísimas temperaturas y suponiendo que el cucharon se encuentra a temperatura ambiente obtenemos un delta de temperaturas muy grande, esto no se puede permitir y menos con un cucharon que va a estar en contacto directo con el metal durante la colada, ya que este nos permitirá tener control de ella como la escoria y entre otras, es por esto que al cucharon se le realiza un calentamiento previo a la colada. 

  ¿Cómo afecta a la pieza final, el contenido de humedad de la arena?

 

  En primera instancia si el contenido de humedad en la arena es excesivo, este puede generar un choque térmico el cual terminara en un rechazo del metal por parte del molde, lo que llevara a una pérdida de material y por tanto no habrá suficiente para moldeo de la pieza completa, si el contenido de humedad no es tan significante, pero hay humedad en cierta medida, la arena estará más compacta y por lo tanto no habrá salida adecuada de los gases generados durante la colada y finalmente provocara imperfecciones en la pieza como rechupes y poros que obviamente no se desean y dejaran la pieza inservible.   Elabore una lista de verificación verificac ión de los diferentes tipos de defectos e imperfecciones presentes presentes en la pieza colada

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La pieza presenta rechupes en una de las zonas más gruesas, en la unión de las cajas de moldeo de la pieza hay rebabas y el acabado superficial de la pieza presenta poros.   ¿Cómo aafecta fecta la compactación de la arena a la calidad de las piezas fundidas?

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La compactación compactac ión de la arena afecta en el acabado final de la pi pieza eza ya que si la arena queda muy compacta va ser poco permeable evitando la salida de los gases esto puede producir poros internos o externos en la pieza final afectando su calidad.   ¿Qué tipo de acabado requerirá la pieza fundida?

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Un granallado de desarenado y eliminación de laminillas para dar un acabado superficial muy estético.   ¿Cómo aafecta fecta la compactación de la arena a la calidad de las piezas?

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Como se mencionó anteriormente la compactación de la arena influye directamente en la permeabilidad del molde el cual nos tendrá que dar una salida de gases de lo contrario la pieza puede presentar todo tipo de porosidades esto puede afectar propiedades mecánicas de la pieza que se fundió

 

7. CONCLUSIONES

El papel del refractario es muy importante ya que este nos ayudara a optimizar el poder calorífico generado por el combustible El proceso de fusión con el horno basculante ofrece más garantías en el terminado de la pieza ya que la fluidez del metal líquido a la hora de la colada en el molde es mayor. Teniendo en cuenta el balance económico realizado, podemos concluir que la rentabilidad rentabilid ad en el uso de este horno es mejor que el proceso en el horno de foso Se concluye que los defectos presentados en la pieza obtenida del proceso de fundición fueron causados por los gases disueltos en el metal durante la fusión y el colado, y el mal secado de la arena antes del mismo.

 

8. BIBL IOG IOGRAFIA RAFIA

  file:///D:/Users/Downloads/Pr%C3%A1ctica%209%20Proceso%20de%20fundic i%C3%B3n.pdf ( consultado: domingo 27 de agosto de 2017 )

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  http:/ http://campus.fi /campus.fi.uba.ar/file.php/2 .uba.ar/file.php/295/Material_Comp 95/Material_Complementario/Fundi lementario/Fundiciones.pdf ciones.pdf ( consultado: domingo 27 de agosto de 2017 )

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http://procesosindustrialesgloriaortiz.blogspot.com.co/2015/10/hornos-paraque-es-fundicion-la-fusion.html ( consultado: domingo 27 de agosto de 2017 )

  http://www.escuelaing.edu.co/uploads/laboratorios/9627_fundicion.pdf consultado: domingo 27 de agosto de 2017 )

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