UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE

INGENIERIA MECATRONICA

INFORME TECNOLOGIA DE MATERIALES

INTEGRANTES: SEBASTIAN BALSECA

KEVIN GÓMEZ

ANDREA OCHOA

ANA OÑA

FECHA: 06/7/2015

Objetivo General:

Adquirir una experiencia práctica y familiarizarse con el proceso fundición que complemente los conocimientos teóricos que adquirimos en el salón de clase al obtener una pieza fundida en aluminio empleando la técnica de moldeo en arena.

Objetivo específico:

Adquirir habilidades y destrezas básicas durante la realización de la caja de moldeo en arena.

Identificar los posibles defectos superficiales y las características macroscópicas más comunes que se presentan en la pieza fundida.

Manipular y conocer el uso de todos las herramientas y objetos necesarios para realizar el proceso

Enfrentar los diversos problemas que surgen al realizar moldes para fundición.

Los procesos que se utilizan para dar el acabado final a la pieza fundida

MARCO TEÓRICO

Fundición es aquel proceso de fabricación donde se lleva el metal de trabajo de trabajo a estado líquido calentándose en un horno y luego esta mezcla se vierte en un molde para luego esperar que solidifique, adoptando la forma de la cavidad del molde.

El proceso de fundición puede esquematizarse en los siguientes pasos:

• Diseño de la pieza: en este paso se toman en cuenta la geometría, dimensiones, materiales de fabricación, costos, posibles procesos ulteriores, entre otros, de la pieza a fabricar. También se tiene en cuenta el diseño del sistema de alimentación, si posee mazarotas, si hay necesidad de fabricar un macho o corazón

• Fabricación del modelo: es la réplica de la pieza (ligeramente agrandada) de la pieza a fabricar, permite crear la cavidad dentro del molde donde se elaborará la pieza por fundición, tomándose en consideración la contracción en la solidificación del metal y las tolerancias para el maquinado. Los modelos pueden elaborarse en metal, madera, e incluso plástico. Posee portadas o sujeciones del macho o corazón si la pieza fuese hueca. Se tiene en cuenta de igual manera la facilidad de salida en la caja de moldeo y, su vida útil. Se clasifican en: modelos partidos, de una pieza o bloque y montados en placas. Posee las siguientes propiedades: debe soportar el apisonado de la mezcla de moldeo, debe tener estabilidad, no se debe desmoronar y no puede partirse.

• Fusión y moldeo: en esta etapa, se realizan la cavidad del molde y la fundición del metal. La fusión consiste en someter el metal a muy elevadas temperaturas, logrando que éste llegue a su estado líquido (en nuestro caso aluminio fundido a 800°C). Para esto, se sobrecalienta dentro de un horno de crisol, siempre por encima de su temperatura de fusión. El moldeo permite conseguir la cavidad del molde donde se verterá el metal en estado líquido para así formar la pieza deseada. Para formar la cavidad del molde se compacta la arena (apisonándola) alrededor del modelo.

• Colada: es el proceso de verter el metal líquido dentro de la cavidad del molde.

• Enfriamiento y solidificación: con el metal dentro del molde, se dejan enfriar ambos (pieza y molde) hasta que la temperatura permita separar las cajas sin problemas de manipulación (a temperatura ambiente). No se desea inducir esfuerzos que cambien las propiedades mecánicas.

• Desmoldeo: se saca la pieza terminada junto con los accesorios del sistema de alimentación, rompiendo cuidadosamente el molde.

• Limpieza: se eliminan o remueven todos los anexos (como mínimo el conducto principal) de la pieza que no son parte de ella.

• Procesos ulteriores (opcional): permiten mejorar el acabado superficial, las dimensiones y geometría de la pieza, así como sus propiedades mecánicas. Estos procesos incluyen el mecanizado y los tratamientos térmicos.

Materiales:

Chatarra de Aluminio: representa la materia prima utilizada para la fundición. Esta comprendido por bloques de aluminio que se fundirán

Mezcla de arena sílice húmeda: de color oscuro esta es mezclada con una arcilla llamada bentonita, la cual es sódica que en contacto con el agua se hincha y puede tomar la plasticidad deseada para reproducir la forma de los modelos escogidos por el equipo.

Tabla de madera: Con la forma de la caja de moldeo. La caja de moldeo: hecha de madera con guías que permite que coincidan entres

si sus tapas para que la caja pueda cerrar adecuadamente

Modelos:Pieza que servirá como modelo para hacer una copia

Apisonador: con un extremo cilíndrico y otro plano. Cucharillas de fundición: de dos formas, una puntiaguda para escavar el canal de

distribución, liberar modelos y demás, y otra cucharilla de forma redondeada que permite aplanar las paredes escavadas y brindarle curvatura.

Tamiz: Malla utilizada para cernir la arena, con ella se obtiene granos más finos y permite filtrar las impurezas.

Chatarra de aluminioCaja de moldeo

DESARROLLO EXPERIMENTAL

1. Se tomó la caja inferior y se colocó sobre una tabla de madera de manera tal que sus orejas coincidieran con la superficie de la tabla.

2. Una vez allí, se colocan el modelo guardando una separación con la caja de moldeo.3. Se hizo el diseño del sistema de alimentación (pensado antes de colocar la mezcla). 4. Una vez ubicada la pieza, se agregó una arena especial sobre el modelo que permite que la

mezcla de arena no se adhiriera a las piezas, igualmente que no se adhiriera la mitad inferior del molde con la mitad superior.

5. Luego se procedió a agregar las capas de mezcla de moldeo dentro de la caja, de la siguiente manera: primero una capa de arena previamente cernida, la cual estará en contacto con la pieza para un mejor acabado superficial. Posteriormente se agregó una capa de mezcla de arena no cernida. Luego, con un instrumento apisonador usando el lado cilíndrico de este, se procedió al apisonamiento de la arena luego de agregar cada capa de ella. Al tener listas dichas capas, se agregó una última capa rebosante de la caja, pero esta se apisonó con el cabezal plano del instrumento, que permitió la formación de un montículo apisonado (se destaca que apenas se añadieron las capas de mezcla de arena, antes del apisonado, se eliminaron las impurezas que se consideraron importantes y terrones).

6. Se realizó un apisonado y se volteó de manera que las orejas de la caja ahora quedan hacia arriba, listas para recibir la caja macho.

7. Luego, con una regla metálica, se limpió la parte superior de la caja eliminando el montículo de arena sobrante al pasar la regla sobre este rasándolo.

8. Se procedió a voltear la caja hembra que contenía la primera parte del molde, de manera que los modelos enterrados quedaran descubiertos.

9. Con un martillo pequeño, se le aplicaron toques técnicos en dos zonas de cada modelo de manera que se aflojaron para poder ser extraídos posteriormente. Con la cuchara filosa, se procedió a liberar las piezas cavando pequeños agujeros en el molde (sólo los necesarios para poder extraer la pieza sin complicaciones), la arena retirada en este proceso debió sacarse del molde también y las paredes restantes debieron ser alisadas con otro instrumento curveado con forma de cucharilla para que la superficie tuviera curvaturas.

10. Se marcó el canal de distribución sobre el molde de la caja hembra de manera que ambas piezas fueran alimentadas equitativamente en todas sus zonas (por ser piezas pequeñas, bastó con diseñar una entrada de alimentación y una de salida).

11. Se colocó la caja macho encima de la caja hembra, haciendo coincidir los números, y se repite el procedimiento anterior (desde que se colocan las capas hasta rasar).

12. Luego destapo y en el molde inferior, primero se retiró la pieza de manera delicada para no dañar el molde de arena

13. En el molde superior (caja macho), abrimos un canal de alimentación o bebedero usando un tubo cilíndrico y un martillo para permitir que este perfore con mayor facilidad el molde.

14. Luego, en el bebedero de la parte posterior del molde, se abrió un vertedero con una inclinación no mayor a 15° y se alisaron sus paredes.

15. Luego cerramos nuevamente la caja haciendo coincidir los lados enumerados y verificamos que estuviera bien cerrada para evitar salida del colado por los lados.

16. La arena sobrante se sopló, no hizo falta voltear el molde para sacudirla. Luego con la parte inferior de la cucharilla se aplanaron los bordes de este distribuidor.

17. Se llenó el crisol con aluminio fundido y se extrajeron las impurezas.18. Se procedió a realizar la colada en los moldes.19. Se esperó un tiempo prudencial para proceder al desmontaje de las cajas, de unos pocos

minutos.20. Se separaron las cajas, se quitó la arena y se esperó a que se enfriaran las piezas hasta

temperatura ambiente.

Conclusiones

CONCLUSIÓN DE SEBASTIAN BALSECA

Se observó que este proceso al ser realizado en el taller es diferente cuando se estudió teóricamente, ya que al realizar el proceso se requiere mucha concentración y precaución al momento de manipular los elementos para realizar el mismo, teniendo en cuenta el orden de elaboración con el cual se realiza el molde de la pieza a fundir. Este tipo de práctica ayuda a aplicar los conocimientos adquiridos en clase en la vida real, además de dejar una grata experiencia en la vida estudiantil porque mucho de los conocimientos solo quedan plasmados en papel. (Sebastián Balseca)

CONCLUSIÓN DE KEVIN GÓMEZ

En la práctica realizada se pudo observar y poner en practica los pasos de como se hace el proceso de fundición en arena lo cual necesita mucha precisión en cada paso realizado para tener la forma exacta del modelo que se utilice, en el primer intento se tuvo un fallo debido a que se golpeó con demasiada fuerza la arena al comprimirla y se produjo un rechupe en la pieza, la explicación de ello fue que al taconar con demasiada fuerza la arena no da paso a que los gases del metal puedan salir hacia afuera por lo que se tuvo que repetir de nuevo el proceso desde el comienzo, al tener más cuidado se logró obtener la pieza con los acabados bien definidos. Se aprendió acerca de las normas de seguridad que debemos tener al manejar metales a altas temperaturas, por otra parte fue un experiencia muy enriquecedora al poder observar y hacer con nuestras propias manos lo enseñado en clase.

CONCLUSIÓN DE ANA OÑA

Observamos que este proceso fue muy importante para poner en práctica todo lo aprendido teóricamente en clases, de los pasos que tuvimos que seguir al momento de realizar la práctica, además de las medidas de seguridad que debíamos tomar. Se tuvo algunas fallas en la pieza final debido a la mala ubicación del bebedero además que debíamos tener mucho cuidado al momento de poner la arena en la caja ya que si se golpeaba muy suave no se mantenía la arena y si lo hacíamos con demasiada fuerza pieza podría tener un rechupe. (Ana Oña)

CONCLUSIÓN DE ANDREA OCHOA

Al realizar la fundición pude concluir que cada una de las etapas en el proceso de fundición está destinada a obtener resultados con propiedades específicas que ayudarán al material a mejorar su calidad y rendimiento para que el trabajo que se necesite realizar, cuidando su dimensiones y acabados que deberán ser más precisos al usar los diferentes modelos de molde que existen. Fue enriquecedora esta práctica ya que se pudo llevar a la práctica todo lo aprendido en clases y se pudo observar que hay que tener cuidado al manipular ciertos elementos, ya que por primera vez realizamos esta práctica.