Proyecto final-de-fundicion

28,151 views

Published on

1 Comment
9 Likes
Statistics
Notes
  • soy de la empresa fundiciones espitia en medellin veo que tienes un ppio concidero que hay que profundizar mas yno cojas todos los procesos escoje uno y dedicate a el.ahora yo estoy buscando informacion sobre fundicion al vacio depronto tienes informacion de este oroceso
       Reply 
    Are you sure you want to  Yes  No
    Your message goes here
No Downloads
Views
Total views
28,151
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
13
Actions
Shares
0
Downloads
1,003
Comments
1
Likes
9
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Proyecto final-de-fundicion

  1. 1. DIVISION DE INGENIERIADEPARTAMENTO DE INGENIERIA MECANICA PROCESOS DE FABRICACION PROYECTO FINAL Presentado por: ALVAREZ FONTALVO JAIRO DURAN LIZARAZO CINDY MORENO LÓPEZ JAVIER PALACIOS UJUETA MARIA RUIZ POLO CHRISTIAN Presentado a: Ing. EDWIN ALVAREZ VIZCAINO 1
  2. 2. BARRANQUILLA, NOVIEMBRE 27 DE 2008 TABLA DE CONTENIDO PAG. INTRODUCCION……………………………………………………………31. RESUMEN.…………….…………………………………………………….42. OBJETIVOS…………………………………………………………….……53. MARCO TEORICO………………………….……………………..………..6 3.1 Manufactura……………………………………………………………..6 3.2 Fundición………………………………………………………………...7 3.3 Etapas del Proceso……………………………………………………144. CREACION DE PINNO: PRODUCTOS INNOVADORES……………18 4.1 Misión…………………………………………………………………...18 4.2 Visión……………………………………………………………………185. PROCEDIMIENTOS...……………………………….............................19 5.1 Equipos y Materiales……..………………………………………......19 5.2 Procedimiento……..…………………………………………………..196. ANALISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS..…………...…………...25 6.1. Cálculos………………………………………………………………26 6.2. Costos de producción……………………………………………297. PROCESO ALTERNATIVO 2
  3. 3. 8. CONCLUSIONES……………………………….…………………….......329. BIBLIOGRAFIA…………………………………………………………….3310. ANEXOS……………..……………………………………………………..34 3
  4. 4. INTRODUCCIÓNA lo largo del tiempo, la fundición y el maquinado se han considerado algunos delos procesos de fabricación más importantes en la manufactura de piezasmetálicas. Estos procesos se remontan cerca de 2000 años A.C. y han tenidograndes repercusiones en la historia debido a su gran uso en la industria ytecnología. Y es precisamente, el estudio de estos procesos de fabricación lo quenos lleva a la realización de este trabajo, el cual es una aplicación práctica de losconocimientos adquiridos en la asignatura Procesos de Fabricación.El proyecto tiene como fin la elaboración de un soporte de aluminio en fundiciónde aluminio con sus respectivos pasadores, para ello es necesario planificar losprocesos que se deben realizar y los costos de fabricación.Finalmente este trabajo puede ser de gran utilidad para los estudiantes deingeniería y carreras afines, profesores y además del público en generalinteresado en el tema, ya que se expone de manera sencilla y práctica aspectosimportantes, procedimientos y cálculos de la producción de un material que pudeser de gran uso en la industria. 4
  5. 5. 1. RESUMENCon la realización de este proyecto se busca desarrollar los conocimientosobtenidos a lo largo del curso a través de la fabricación de una pieza demanufactura.Para la obtención de la pieza final se necesitaron de diversos parámetros como:Tipo de material a fundir, fabricación y la sobredimensión del modelo, tipo y diseñodel molde, tiempo de solidificación, planos de la pieza final, códigos en CNC(Control Numérico Computacional) para las respectivas operaciones demaquinado de la pieza.La fabricación de la pieza se llevó a cabo en las instalaciones de la Universidaddel Norte en el Laboratorio de Tratamientos Térmicos con el personaldebidamente capacitado en este tipo de procesos de manufactura. 5
  6. 6. 2. OBJETIVOSOBJETIVO GENERAL Diseñar todo el proceso de manufactura para la fabricación del soporte. Fabricar un soporte en fundición de aluminio aplicando los procesos de manufactura aprendidos en clase.OBJETIVOS ESPECIFICOS Desarrollar destrezas y habilidades en la aplicación e implementación de las técnicas de manufactura aprendidas. Conocer factores importantes que influyen en la selección de parámetros para los procesos de fundición y maquinado. Identificar algunos criterios de diseño de moldes. Implementar lo aprendido en las clases teóricas de procesos de fabricación. Calcular estimados del tiempo de solidificación de la pieza en el molde. Diseñar el modelo requerido para realizar la práctica de la fundición, teniendo en cuenta las contracciones volumétricas que experimentan los metales cuando se solidifican. De esta manera, calcular las dimensiones requeridas para obtener la pieza deseada. 6
  7. 7. Diseñar el molde en arena para realizar la práctica de la fundición, teniendo en cuenta las partes que lo componen tales como bebedero de colada (o canal de alimentación), mazarota, caja superior e inferior. Reconocer los diferentes parámetros que se deben tener en cuenta a la hora de elegir la herramienta de corte para el maquinado. 3. MARCO TEÓRICO3.1 ManufacturaLa manufactura (del latín manus, mano, y factura, hechura) describe latransformación de materias primas en productos terminados para su venta.También involucra procesos de elaboración de productos semi-manufacturados.Es conocida también por el término de industria secundaria. Algunas industrias,como las manufacturas de semiconductores o de acero, por ejemplo, usan eltérmino de fabricación.El término puede referirse a una variedad enorme de la actividad humana, de laartesanía a la alta tecnología, pero es más comúnmente aplicado a la producciónindustrial, en la cual las materias primas son transformadas en bienes terminadosa gran escala.La fabricación se produce bajo todos los tipos de sistemas económicos. En unaeconomía capitalista, la fabricación se dirige por lo general hacia la fabricación enserie de productos para la venta a consumidores con una ganancia. En unaeconomía colectivista, la fabricación está frecuentemente dirigida por una agencia 7
  8. 8. estatal. En las economías modernas, la fabricación discurre bajo algún grado deregulación gubernamental.La fabricación moderna incluye todos los procesos intermedios requeridos para laproducción y la integración de los componentes de un producto. El sector industrialestá estrechamente relacionado con la ingeniería y el diseño industrial.El proceso puede ser manual (origen del término) o con la utilización de máquinas.Para obtener mayor volumen de producción es aplicada la técnica de la divisióndel trabajo, donde cada trabajador ejecuta sólo una pequeña porción de la tarea.Así, se especializa y economiza movimientos, lo que va a repercutir en una mayorvelocidad de producción.Aunque la producción artesanal ha formado parte de la humanidad desde hacemucho tiempo (desde la Edad Media), se piensa que la manufactura modernasurge alrededor de 1780 con la Revolución Industrial británica, expandiéndose apartir de entonces a toda la Europa Continental, luego a América del Norte yfinalmente al resto del mundo.La manufactura se ha convertido en una porción inmensa de la economía delmundo moderno. Según algunos economistas, la fabricación es un sector queproduce riqueza en una economía, mientras que el sector servicios tiende a ser elconsumo de la riqueza.http://es.wikipedia.org/wiki/Manufactura - cite_note-03.2 FundiciónA continuación se presentan las características principales del proceso defundición, que es un proceso de solidificación, como muestra la Fig. 1, y se divideen fundición en moldes desechables y fundición en modelos permanentes. 8
  9. 9. Fig. 1. Clasificación de la fundición de metales.Se denomina fundición al proceso de fabricación de piezas, comúnmentemetálicas pero también de plástico, consistente en fundir un material e introducirloen una cavidad, llamada molde, donde se solidifica.El proceso tradicional es la fundición en arena, por ser ésta un material refractariomuy abundante en la naturaleza y que, mezclada con arcilla, adquiere cohesión ymoldeabilidad sin perder la permeabilidad que posibilita evacuar los gases delmolde al tiempo que se vierte el metal fundido. 9
  10. 10. Figura 2. Proceso de vertido del metal fundidoAl realizar un proceso de fundición, se deben tener en cuenta diversos factores yvariables. Uno de los elementos de mayor importancia son los moldes. Estos,contienen las características geométricas de la pieza fundida. Como se observa enla Fig. 2. (a) Molde abierto (b) Molde cerradoFig. 3. Tipos de moldes para el proceso de fundición. a) Molde abierto b) Molde CerradoUno de los moldes más utilizados en la industria, son los moldes para fundaciónen arena, cuyos elementos principales se describen a continuación: Marco superior: Mitad superior del molde Marco inferior: Mitad inferior del molde Caja de moldeo: Se divide en la caja de moldeo para el marco superior y en la caja de moldeo para el marco inferior Núcleo: Define la forma interior de las piezas (cavidades). Se coloca dentro de la cavidad del molde. Sistema de paso: Canales por donde fluye el metal derretido hacia la cavidad del molde. Bebedero de vertido: Vaciadero por el que ingresa el metal para conducirse a la cavidad principal. Mazarota: Fuente de metal líquido para compensar la contracción del metal durante la solidificación. 10
  11. 11. En el marco de este proyecto, se tratarán sólo las fundiciones con moldedesechable, por ser el utilizado para realizar la pieza propuesta. Fig. 4. Clasificación de la fundición de metales en moldes desechables.Las principales características de un molde de arena son: Resistencia: capacidad de mantener sus características geométricas Permeabilidad: capacidad de permitir el paso de aire por los vacíos de arena. Estabilidad Térmica: capacidad de resistir el agrietamiento y deformación cuando sea puesto en contacto con el metal fundido. Colapsabilidad: Capacidad de limpiar con facilidad y quitar la arena del fundido.Para los procesos de fundición en arena, como en otros procesos de fundición, seutiliza un “patrón” que consiste en un modelo en tamaño real de la pieza, con un 11
  12. 12. margen de sobredimensionamiento, para tener en cuenta las tolerancias porcontracciones y maquinado en el fundido final. En la Fig. 4 se muestran los cuatroestilos de modelos que existen en la fundición en arena. Fig. 5. Estilos de modelos para la fundición en arena.En el modelo sólido, el tamaño está ajustado para la contracción y el maquinado.Este modelo posee la misma forma que el fundido. Están limitados para bajascantidades de producción.Los modelos deslizantes constan de dos piezas, las cuales dividen la parte en unplano coincidente con la línea divisoria del molde. Este tipo de moldes es utilizadopara piezas complejas con cantidades de producción no muy altas.Los modelos de placas ajustadas constan también de dos piezas que estánajustadas a los lados opuestos de una placa de madera o metal. La placa contieneagujeros permitiendo que los marcos superior e inferior se alineen.En los modelos de capucha y base, se encuentra una situación similar a los deplacas ajustadas, con la diferencia que las mitades no se ajustan a la mismaplaca, sino que se fabrican independientemente. 12
  13. 13. Otro elemento importante del proceso de fundición es el horno. Existen hornos decombustión directo, cubilotes, crisoles, de acero eléctrico y de aleación. Los másutilizados son: Horno de combustión directo: La carga de metal se calienta en un pequeño hogar abierto con quemadores de combustible que se ubican a un lado. Pueden alimentarse de gas natural. Los productos de la combustión se expulsan a través de un cañón. Cubilotes: Son de forma cilíndrica vertical. Constan de un canal de paso cerca a su base. Sus mayores usos son para hierros colados. Crisoles: El metal no hace contacto directo con la mezcla de combustible. Pueden ser móviles, estacionarios o de volteo. Fig. 6. Defectos en el proceso de fundición.Como se puede observar en la Fig. 6 se relacionan los distintos defectos que sepueden presentar en el proceso de fundición.Los vacíos se producen antes de llenar por completo la cavidad del molde, pormala fluidez del metal derretido, bajas temperaturas de vertido, bajas velocidadesde vertido y bajas secciones transversales de la cavidad del molde. 13
  14. 14. Los cierres fríos se producen cuando fluyen juntas dos porciones del metal y no seproduce fusión entre ellas porque se solidifican prematuramente, por razonessimilares a las de los vacíos.Los gránulos fríos ocurren por salpicaduras durante el vertido, formando glóbulossólidos del metal atrapados en el fundido.La cavidad de fuga es una depresión en la superficie o un vacío interno en elfundido. Se forman por fugas en la solidificación restringiendo la cantidad de metalderretido disponible en la última región que se solidifica.La microporosidad es una red de vacíos pequeños distribuidos a lo largo delfundido. Se forman por falta de solidificación localizada del metal derretido final enla estructura derretida.El desgarre caliente, se forma porque el fundido se ve impedido de contraerse porel molde y este no lo propicia durante las etapas finales de la solidificación, o enlas primeras del enfriamiento.Otro tipo de defectos, son relacionados con los moldes de arena. Estos sondescritos en la Fig. 7. 14
  15. 15. Fig. 7. Defectos relacionados con los moldes de arena.La sopladura es una cavidad de gas en forma de globo que se forma por lalibertad de gases del molde durante el vertido.Los agujeros de pasador son muchas cavidades pequeñas formadas ligeramentebajo la superficie por las mismas razones por las que se forman las sopladuras.El lavado de arena se ocasiona por la erosión del molde de arena durante elvertido y consiste en una irregularidad en la superficie del fundido.Las costras son áreas rugosas en la superficie del fundido.Las penetraciones son defectos de la superficie por alta fluidez del metal líquido.El desplazamiento del molde se forma por el movimiento lateral de la capucha conrespecto a la base escalonando el producto fundido en la línea de separación. 15
  16. 16. El desplazamiento del núcleo consiste en un desplazamiento vertical del núcleo yse genera por flotación del metal fundido, al igual que el desplazamiento delmolde.El agrietamiento del núcleo se presenta cuando la resistencia del molde esinsuficiente.Etapas del proceso 1. Diseño del modeloEl modelo es la pieza que se pretende reproducir, pero con algunasmodificaciones derivadas de la naturaleza del proceso de fundición: Debe ser ligeramente más grande que la pieza final, ya que se debe tener en cuenta la contracción de la misma una vez se haya enfriado a temperatura ambiente. El porcentaje de reducción depende del material empleado para la fundición.A esta dimensión se de debe dar una sobremedida en los casos en el que se déun proceso adicional de maquinado o acabado por arranque de viruta. Las superficies del modelo deberán respetar unos ángulos mínimos con la dirección de desmoldeo (la dirección en la que se extraerá el modelo), con objeto de no dañar el molde de arena durante su extracción. Este ángulo se denomina ángulo de salida .Se recomiendan ángulos entre 0.5º y 2º. Incluir todos los canales de alimentación y mazarotas necesarios para el llenado del molde con el metal fundido. Si es necesario incluirá portadas, que son prolongaciones que sirven para la colocación del macho. 16
  17. 17. 2. Fabricación del modeloEn lo que atañe a los materiales empleados para la construcción del modelo, sepuede emplear desde madera o plásticos como el uretano hasta metales como elaluminio o el hierro fundido.Usualmente se fabrican dos semimodelos correspondientes a sendas partes delmolde que es necesario fabricar. Compactación de la arena alrededor del modelo: Para ello primeramente se coloca cada semimodelo en una tabla, dando lugar a las llamadas tablas modelo, que garantizan que posteriormente ambas partes del molde encajarán perfectamente.Actualmente se realiza el llamado moldeo mecánico, consistente en lacompactación de la arena por medios automáticos, generalmente mediantepistones (uno o varios) hidráulicos o neumáticos. Colocación del macho: Si la pieza que se quiere fabricar es hueca, será necesario disponer machos que eviten que el metal fundido rellene dichas oquedades. Los machos se elaboran con arenas especiales debido a que deben ser más resistentes que el molde, ya que es necesario manipularlos para su colocación en el molde. Una vez colocado, se juntan ambas caras del molde y se sujetan. Colada: Vertido del material fundido. Enfriamiento y solidificación: Esta etapa es crítica de todo el proceso, ya que un enfriamiento excesivamente rápido puede provocar tensiones mecánicas en la pieza, e incluso la aparición de grietas, mientras que si es demasiado lento disminuye la productividad. 17
  18. 18. Desmolde: Rotura del molde y extracción de la pieza. En el desmoldeo también debe retirarse la arena del macho. Toda esta arena se recicla para la construcción de nuevos moldes. Desbarbado: Consiste en la eliminación de los conductos de alimentación, mazarota y rebarbas procedentes de la junta de ambas caras del molde. Acabado y limpieza de los restos de arena adheridos: Posteriormente la pieza puede requerir mecanizado, tratamiento térmico, etc. 3. Procesos de remoción de materialEstos procesos se utilizan para conformar partes de materiales como metales,plásticos, cerámica y madera. El maquinado es un proceso que exige tiempo ydesperdicia material. Sin embargo, es muy preciso y puede producir una tersurade superficie difícil de lograr con otros procesos de formación. El maquinadotradicional se lleva a cabo con el uso de una herramienta de corte, que remueve elmaterial de la pieza de trabajo en forma de virutas, con lo cual se le da laconfiguración deseadaLos procesos para remoción de material se clasifican como tradicionales o conformación de virutas y no tradicionales o sin virutas.En todos los procesos tradicionales para remoción de material, los tres elementosbásicos son la pieza de trabajo, la herramienta de corte, y la máquina herramienta.Las funciones básicas de la máquina herramienta son: 1) proveer los movimientosrelativos entre la herramienta de corte y la pieza de trabajo en forma develocidades y avances; 2) mantener las posiciones relativas de la herramienta decorte y de la pieza de trabajo, a fin de que la remoción de material resultanteproduzca la forma requerida. Al variar las posiciones y movimientos entre la piezade trabajo y la herramienta de corte, se puede efectuar mas una operación en lamáquina herramienta. 18
  19. 19. Las herramientas de corte son, ya sea, de un solo filo o de filos múltiples.Con los avenes de la tecnología, se han desarrollado materiales más fuertes ymás duros. El procesamiento eficiente de esos materiales no era posible con losprocesos tradicionales para remoción de material. Por lo tanto, se han creadovarios procesos nuevos y especializados. Al contrario de los procesostradicionales en donde la remoción del material necesita una herramienta de corte,los procesos no tradicionales se basan en los fenómenos ultrasónicos, químicoselectroquímicos, de electro descarga y haces de electrones, láser y iones. Enestos procesos, la remoción de material no esta influida por las propiedades delmaterial; se puede maquinar material de cualquier dureza. Ahora bien, algunos deestos procesos se encuentran en la etapa experimental y no se presentan paraelevados volúmenes de producción. En la mayoría de estos procesos, se maquinauna parte cada vez. Los procesos no tradicionales son más complejos y serequiere considerable pericia y conocimientos para operarlos en forma eficiente.El fresado consiste principalmente en el corte del material que se mecaniza conuna herramienta rotativa de varios filos, que se llaman dientes, labios o plaquitasde metal duro, que ejecuta movimientos de avance programados de la mesa detrabajo en casi cualquier dirección de los tres ejes posibles en los que se puededesplazar la mesa donde va fijada la pieza que se mecaniza.Con el uso crecientede las fresadoras de control numérico están aumentando las operaciones defresado que se pueden realizar con este tipo de máquinas, siendo así que elfresado se ha convertido en un método polivalente de mecanizado. El desarrollode las herramientas ha contribuido también a crear nuevas posibilidades defresado además de incrementar de forma considerable la productividad, la calidady exactitud de las operaciones realizadas. 19
  20. 20. Figura 8. Fresadora 4. CNCSe considera de Control Numérico por Computador, también llamado CNC (eninglés Computer Numerical Control) (también Control Numérico ContinuoContinuous Numerical Control) a todo dispositivo capaz de dirigir elposicionamiento de un órgano mecánico móvil mediante órdenes elaboradas deforma totalmente automática a partir de informaciones numéricas en tiempo real.Para maquinar una pieza se usa un sistema de coordenadas que especificarán elmovimiento de la herramienta de corte.Entre las operaciones de maquinado que se pueden realizar en una máquina CNCse encuentran las de torneado y de fresado. Sobre la base de esta combinación esposible generar la mayoría (si no son todas) las piezas de industria.Este es, sin duda, uno de los sistemas que ha revolucionado la fabricación de todotipo de objetos, tanto en la industria metalúrgica como en muchos otros ámbitosproductivos. 20
  21. 21. Figura 9. Maquina CNC 4. CREACION DE PINNO: PRODUCTOS INNOVADORESPara la realización de este proyecto decidimos crear una empresa, la cual será laencargada de la fabricación piezas en fundición de aluminio. El nombre de nuestraempresa es PINNO: Productos innovadores.4.1 Misión Desarrollar, producir y comercializar piezas cuyos estándares de calidad satisfagan las necesidades del mercado. Además, nuestros procesos se 21
  22. 22. caracterizan por la preservación del medio ambiente a través de un buen uso de los recursos naturales.4.2 Visión En el año 2010, PINNO. será altamente reconocida en los mercados como una empresa productiva, innovadora y competitiva globalmente, capaz de satisfacer las expectativas de nuestros clientes y con procesos que cuenten con una tecnología de punta. 5. PROCEDIMIENTOS5.1 Equipos y Materiales1) Solid Works 2007, WSLM, Cosmo works2) Madera (para realizar el modelo) 22
  23. 23. 3) Arena verde para fundición4) Cajas de moldeo5) Aluminio 1100 -06) Horno de resistencia eléctrica7) Fresadora (CNC)4.2 ProcedimientoA continuación se presenta la pieza que se debe fabricar con los requerimientosdimensionales especificados por nuestro cliente: . Fig. 10. Plano soporte de AluminioEn el proceso fundición se tuvieron en cuenta una serie de pasos los cuales dieronlugar a la pieza fundida fabricada.Especificaciones de la pieza El material requerido de la pieza debe ser Aluminio, el cual es ideal para esta producción, ya que es de fácil maquinado y tiene un bajo costo. 23
  24. 24. El tipo de fundición que se utilizará, es fundición en molde de arena, pues en esta se puede colocar casi cualquier metal, no limita el tamaño, forma o peso y el costo es bajo.Análisis de la piezaLas especificaciones dimensionales de la pieza fueron especificadasanteriormente en la figura 7, sin embargo es conveniente utilizar un software comoSolid Works para obtener una mejor visualización con las cotas requeridas.SobredimensionesEl tipo de fundición a ser realizar requiere que se realicen cálculos parasobredimensionar el modelo con el fin considerar las contracciones de la pieza, almomento de la solidificación del material. Para esto en necesario tener en cuentael material y las dimensiones finales deseadas. Posteriormente en el informe sepresentarán estos cálculos.Diseño de la mazarotaLuego de realizar los cálculos de las sobredimensiones, se realizará con la ayudade una herramienta como Solid Works la ilustración del modelo. Está ilustraciónpermitirá calcular el volumen y las áreas superficiales, así como los planos con loscuales se podrá obtener los tiempos de solidificación, a partir de los cuales sediseña la mazarota de tal manera que esto sea lo último que se solidifique, y asievitar que presente defectos de rechupe y otros. Pero en nuestro caso como lamazarota era muy pequeña el sistema de alimentación suplía su función.Diseño del modeloPara diseñar el modelo es necesario analizar la pieza, sus componentes y lasoperaciones que implica realizarla. Esta pieza se realizará por medio de unaoperación de fundición y luego será maquinada para obtener la geometría final. 24
  25. 25. Figura 11. Modelo del soporte de la piezaFabricación del modelo Planos del modelo sobredimensionadoLuego de realizar los cálculos del sobredimensionamiento, se realiza un planoingenieril con las nuevas medidas. Estos planos serán entregados a la personaencargada de realizar el modelo con las medidas precisas basándose en estosplanos. Selección del material del modeloEl mejor material del que se puede hacer el modelo es la madera ya que tiene unbajo costo y es fácil de manipular. Para mejorar la superficie del modelo se utilizouna película de pintura aplicada uniformemente a lo largo de esta. Para fijar elmodelo en la elaboración del molde utilizamos grafito lo cual evitaba que sepegara al molde y se hiciera mas fácil sacarlo.Desarrollo de la fabricación de la pieza Condiciones de preparaciónLas condiciones para fabricar la pieza son extremas por las altas temperaturasque se trabajan, es necesario garantizar un ambiente seguro para todas las 25
  26. 26. personas que están en cercanas, además de unas condiciones optimas para eltrabajo. Se deben de tener en cuenta algunos factores: a) Creación del moldeCompactación: Se toma una caja de moldeo hecha de dos partes una superior yotra inferior, dentro de la cual se compactará la arena. La arena utilizada tieneaglutinantes para compactar. Se coloca el molde y la arena dentro de la caja,compactando la arena alrededor del molde. Luego se separan las dos tapas y seextrae el modelo en madera.Sistema de alimentación: El sistema de alimentación es realizado sobre la cajasuperior luego de haber realizado los distintos cálculos que se mostraranposteriormente en este informe. Figura 12. Molde de arena de la pieza b) Vertido 26
  27. 27. Producido ya el molde se procedió a verter el aluminio fundido dentro de este;para obtener el aluminio en estado liquido se utilizó un horno de resistenciaeléctrica, con el cual se llevó el aluminio de un estado sólido a un estado liquidocon una temperatura promedio del horno de 850 oC. Con ayuda del ingenieroEdwin Álvarez Vizcaíno y de los auxiliares del laboratorio de tratamientos térmicosse realizó el vertido de metal fundido al molde. Esta operación implica altosriesgos tanto para el operario por las altas temperaturas como para la pieza yaque si la velocidad es muy alta generará turbulencias dentro de las cavidades delmolde y se erosionaría, y si se realiza muy lento es posible que el Aluminio seenfrié durante este tiempo y no logre llenar por completo el interior del molde. Figura 13. a) Aluminio fundido Figura 14. Vertido del Aluminio fundido c) Enfriamiento y solidificaciónLa etapa de enfriamiento y solidificación es una de las etapas mas criticas delproceso ya que un enfriamiento muy rápido incurrirá en tensiones dentro de lapieza e incluso la aparición de grietas, y si es demasiado lento disminuirá laproductividad. Figura 15. Solidificacion del aluminio 27
  28. 28. d) Ruptura del moldeLa ruptura del molde o el desmoldeo implica la rotura de este y la extracción de lapieza. Es necesario tener cuidado en este procedimiento ya que la pieza aunqueestá solida, sigue caliente lo cual es riezgoso para las personas involucradas. Laarena es removida junto con la pieza de la caja de moldeo. En un proceso deproducción esta arena puede ser utilizada en otras fundiciones. Figura 16. Ruptura del molde e) Remoción del sistema de alimentaciónLuego de que la pieza se ha solidificado y enfriado se procede a eliminar losconductos de alimentación, los cuales son reutilizados en la producción de otraspiezas, ya que se pueden fundir otra vez. f) LimpiezaPara facilitar la manipulación, y el proceso de mecanizado de la pieza esnecesario retirar los residuos de arena adheridos a la pieza. g) MaquinadoLas operaciones de maquinado realizadas a esta pieza son: el taladrado y elfresado las cuales le darán los acabados finales a la pieza. Estas operaciones son 28
  29. 29. realizadas con la ayuda de una herramienta computacional como Cosmo works oWSL. 6. ANALISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS 6.1. CálculosPara obtener una pieza con los requerimientos de marea y volumen estipulados acontinuación es necesario sobredimensionar la pieza de acuerdo a un factor decompresibilidad volumétrica k=12.5Volumen = 60811.64 milímetros^3Área de superficie = 17033.86 milímetros^2Volumen sobredimensionado=760145,50 milímetros^3Volumen Fina Pieza=79688.61 milímetros^3Área Superficial pieza Final=19552.99 milímetros^2Volumen deseado 60811.64 Factor 12.5 Sobredimensionamiento volumétricoVolumen 760145.50sobredimensionadoArista Deseada 39.32 Factor 1.320956 Sobredimensionamiento LinealArista 91.26SobredimensionadaPieza Desada Factor de Dimensiones Finales Sobredimension28 1.320956256 36.9867751810 1.320956256 13.2095625682 1.320956256 108.31841338 1.320956256 50.19633774 29
  30. 30. 10 1.320956256 13.209562562 1.320956256 2.641912513En primer lugar se determinan (con ayuda del software SolidWorks), el volumen yárea superficial de la pieza sobredimensionada, que equivalen a 258562.09 mm2 y36521.46 mm2 respectivamente. Luego se precisa cual es el tiempo desolidificación más favorable de la mazarota, para proceder con el diseño de lamisma. El grupo ingenieril de la empresa ha determinado por experiencia que parauna optimización del tiempo de producción y un tiempo adecuado de enfriamientode la pieza, el tiempo de solidificación de el sistema de alimentacion debeconsiderarse como mínimo un 25% adicional al tiempo de la solidificación de lapieza.Finalmente para fabricar el molde se cuenta con una cajuela elaborada enmadera de dos tapas, una hembra y una macho. Los planos del molde y de susrespectivas tapas se muestran en los Error! Reference source not found., Error!Reference source not found. y Error! Reference source not found.. Las dimensionesde la geometría interna del molde es la misma que la del modelosobredimensionado. MecanizadoLa pieza que se obtiene de la fundición tiene intencionalmente unas medidas másgrandes que las requeridas, para poder mecanizar sobre dichas superficies. Paramecanizar la pieza es necesario generar unos códigos (Anexos) con la ayuda delsoftware SolidCam, el cual se basa en la pieza generada anteriormente enSolidWorks. Estos códigos le son provisionados al centro de maquinado, en dondecon la ayuda de expertos se posiciona la pieza y se pone a correr el programa enbase a los códigos CNC. Estos códigos son pequeños programas para cada tipode herramienta que sea necesario utilizar en el proceso de mecanizado. 30
  31. 31. 6.2. Costos de producción Costos de producción por piezaCosto de la caja de moldeoMano de obra $5000Arena $3000Madera $2500TOTAL $10500 Costo del modeloMano de obra $10000Madera $5000TOTAL $15000 Costo del HornoPara derretir la materia prima del horno se necesitan aproximadamente 20 minutosa 850oC con el cual el costo para empresa de KW/h es de 271.98, para derretir lapieza se necesitan 0.33 horas y considerando el consumo del horno (horno deresistencia eléctrica) el costo aproximado son de $4500. 31
  32. 32. Costo de materia primaTeniendo en cuenta que la sección de bebedero fue retirada posteriormente no setoma como materia prima debido a que el esta sección puede volver a reutilizar, lamasa de total de la pieza fue de 241.5gr teniendo en cuenta q el costo porkilogramo es $4655/kilogramos, con esto podemos hallar el costo de la pieza. Costos por maquinadoTiempo de maquinado 1 horaCostos por hora de maquinado $80000 (incluye operario, consumo energético,herramienta de corte, fluido de corte). Costo total de la pieza Costo materia prima $1053 Costo maquinado $80000 Costo horno $4500 Costo de caja de moldeo $10500 Costo modelo $15000 TOTAL $97553 32
  33. 33. PROCESO ALTENATIVOCon el fin de determinar un proceso alternativo para la realización de la pieza, sedefinen las principales características que influyen en el proceso actual, ademásde aquellas que determinan la pieza, precisadas por los ingenieros a cargo delproceso de fundición, y son: Grandes cantidades de producción. Material de trabajo con punto de fusión bajo. Mínimos tiempos de producción. Mínima inversión por realización de cada pieza. Tolerancias bajasDe acuerdo a los parámetros previamente definidos, se observa que el proceso defundición en arena a pesar de ser muy práctico, (ya que se puede utilizar parafundir piezas de grandes dimensiones y pesos) no es recomendable por: Ser un proceso de molde desechable. Requerir de un maquinado posterior a la fundición. Necesitar de mayores tiempos de fabricación.Son las dificultades anteriores, las que hacen que los ingenieros a cargo delproceso de diseño y organización de la empresa consideren un replanteamientodel proceso, con el fin de determinar uno más eficiente en cuanto a tiempos deproducción y costos por unidad fabricada, sin descartar los equipos que sepresentan en la planta actual. Es por esto que en lugar de cambiar en su totalidadel proceso de fundición, se estudia la opción de implantar un proceso de fundiciónmucho más eficiente tal como lo es uno de inyección en frío, debido a que en unproceso como este: Son posibles altas velocidades de producción. Es económica para altas producciones. Se obtienen piezas con altas tolerancias y buenos acabados superficiales. El enfriamiento rápido de la pieza permite un tamaño de grano pequeño, y por ende una buena resistencia al fundido. Es menos riesgoso para los operarios 33
  34. 34. El proceso de fundición por inyección (en frío, debido a que las temperaturas de punto defusión del aluminio son muy altas para una inyección en caliente), consiste principalmenteen la inyección de la materia prima fundida en una matriz, cuya forma es la de la pieza afabricar, como se observa en el Error! Reference source not found., Error! Referencesource not found. y Error! Reference source not found.. Teniendo en cuenta que lasdos partes de la matriz son aseguradas con el fin de soportar las altas presiones, ydiseñadas de tal forma, que permitan la extracción de la pieza sin la necesidad de dañarel molde. 34
  35. 35. CONCLUSIONESEste trabajo permitió aplicar los conocimientos adquiridos sobre procesos defabricación, el objetivo fue la elaboración de soporte de aluminio y para elloaplicamos un proceso de fundición y otro de maquinado. Fue necesario diseñar elmolde, el modelo, la mazarota y calcular las contracciones lineales, la velocidad devertido, el caudal, el tiempo de vertido, entre otros. Además, el proyecto lepermitió al grupo el desarrollo de habilidades en la aplicación e implementación delas técnicas de manufactura, por lo que podemos concluir que fue una experienciaenriquecedora con la que comprobamos la teoría en la práctica. Algunos aspectosimportantes a destacar que ocurrieron durante el proceso son: El aluminio posee propiedades atractivas para los fundidos, por ejemplo, poco peso, un amplio rango de resistencia, facilidad de maquinado y es económico, es por eso que se eligió este como material base para la pieza. El proceso de fundición a pesar de ser muy económico con respecto a otros presenta ciertas desventajas, para el caso particular de este proyecto, por tratarse de un molde de arena, ocurren limitaciones como porosidad, errores en la exactitud dimensional y el acabado en la superficie un poco defectuoso por lo que se hace necesario una operación adicional. Los defectos en la superficie del fundido como lavado de arena y costras son producto de la erosión del molde de arena e incrustaciones de arena en el metal, sin embargo los defectos descubiertos no son demasiado serios, pues se corrigen en gran parte por medio de pulido. 35
  36. 36. 8. BIBLIOGRAFÍAASKELAND, Ronald R. Ciencia e Ingeniería de los Materiales, terceraedición.GROOVER, Mikell. Fundamentos de Manufactura Moderna. TerceraEdición. Mc Graw Hill.SMITH, William F. Fundamentos de la Ciencia e Ingeniera de losMateriales, segunda edición, 1996.Base de datos IEEE.KALPAKJIAN, Serope; SCHMID, Steven R. Manufactura: Ingeniería yTecnología. Ed. 2002. Edit. Pearson Prentice Hall.Diapositivas Ing. Edwin Álvarez Vizcaíno. 36
  37. 37. 7. ANEXOSCódigos de maquinado Desbaste cara1 O5000 (DESVASTECARA1.TAP) ( MCV-OP ) (26-NOV-2008) (SUBROUTINES: O1 .. O0) G90 G17 G80 G49 G40 G54 G91 G28 Z0 G90 M01 N1 M6 T2 (TOOL -2- MILL DIA 12.5 R0. MM ) G90 G00 G40 G54 G43 H2 D32 G0 X42.71 Y60.996 Z50. S5000 M3 M8 (----------------------) (P-PROFILE5-T2 - POCKET) (----------------------) X42.71 Y60.996 Z10. Z2. G1 Z-3. F330 G3 X42.71 Y60.996 I-0.625 J0. F1000 G1 X47.085 G3 X47.085 Y60.996 I-5. J0. G1 X51.46 G3 X51.46 Y60.996 I-9.375 J0. 37
  38. 38. G1 X55.835 G3 X55.835 Y60.996 I-13.75 J0. G0 Z10. X42.71 Z-1. G1 Z-6. F330 G3 X42.71 Y60.996 I-0.625 J0. F1000 G1 X47.085 G3 X47.085 Y60.996 I-5. J0. G1 X51.46 G3 X51.46 Y60.996 I-9.375 J0. G1 X55.835 G3 X55.835 Y60.996 I-13.75 J0. G0 Z10. M30 Orificio cara1O5000 (ORIFIOCARA1.TAP)( MCV-OP ) (26-NOV-2008)(SUBROUTINES: O1 .. O0)G90 G17G80 G49 G40G54G91 G28 Z0G90M01N1 M6 T2(TOOL -2- MILL DIA 12.5 R0. MM )G90 G00 G40 G54 38
  39. 39. G43 H2 D32 G0 X37.835 Y60.996 Z50. S5000 M3M8(-----------------------)(F-PROFILE1-T2 - PROFILE)(-----------------------) X37.835 Y60.996 Z10. Z2.G1 Z-6.25 F330G2 X37.835 Y60.996 I4.25 J0. F1000G1 Z-12.5 F330G2 X37.835 Y60.996 I4.25 J0. F1000G1 Z-18.75 F330G2 X37.835 Y60.996 I4.25 J0. F1000G1 Z-20. F330G2 X37.835 Y60.996 I4.25 J0. F1000G0 Z10.M30 Desbaste cara2O5000 (DESAVASTECARA2.TAP)( MCV-OP ) (26-NOV-2008)(SUBROUTINES: O1 .. O0)G90 G17G80 G49 G40G54G91 G28 Z0G90M01N1 M6 T2(TOOL -2- MILL DIA 12.5 R0. MM ) 39
  40. 40. G90 G00 G40 G54G43 H2 D32 G0 X41.5 Y23.5 Z50. S5000 M3M8(----------------------)(P-PROFILE4-T2 - POCKET)(----------------------) X41.5 Y23.5 Z10. Z2.G1 Z-2. F330 X15. F1000 Y15. X68. Y23.5 X41.5 Y27.875 X10.625 Y12.G3 X12. Y10.625 R1.375G1 X71.G3 X72.375 Y12. R1.375G1 Y27.875 X41.5 Y32.25 X6.25 Y12.G3 X12. Y6.25 R5.75G1 X71.G3 X76.75 Y12. R5.75G1 Y32.25 X41.5G0 Z10. 40
  41. 41. M30 Orificios cara2O5000 (TALADRADOCARA2.TAP)( MCV-OP ) (26-NOV-2008)(SUBROUTINES: O1 .. O0)G90 G17G80 G49 G40G54G91 G28 Z0G90M01N1 M6 T1( TOOL -1- DRILL DIA 11.0 MM )G90 G00 G40 G54G43 H1 D31 G0 X12. Y12. Z50. S5000 M3M8(-------------------)(D-DRILL1-T1 - DRILL)(-------------------) X12. Y12. Z10.G98 G83 Z-13. R2. Q0. F330 X71.G80M30 41
  42. 42. 42
  43. 43. PLANOS:Pieza Requierida: 43
  44. 44. Pieza obtenida: 44

×