Capítulo 10 fundamentos de fundición de metales 10.2. ¿Cuáles son las diferencias entre la solidificación de metales puros y aleaciones de metales? Los metales puros solidifican a una temperatura constante. Sobreenfriamietno del líquido. radiente !e"ati#o de temperatura $n el frente de solidificación
%emperatura %emperatura de inicio y fin de solidificación. Sobreenfriamiento del líquido. radiente positi#o de temperatura $n el frente de solidificación
10.&. 'efinir la contracción y la porosidad. ¿Cómo puede saber si las ca#idades en una fundición son debido a la porosidad o la contracción? Contracción( 'ebido a las características de e)pansión t*rmica del metal+ este se enco"e durante su solidificación y enfriamiento. $sto causa cambios dimensionales que pueden lle#ar a cambios dimensionales+ porosidad y en al"unos casos+ a"rietamiento. ,orosidad( es la capacidad de un material de absorber absorber líquidos líquidos o o "ases "ases.. ,uede resssultar difícil determinar la microporosidad+ si la porosidad es esf*rica con paredes lisas es debido a los "ases+ si son asperas pro#iene de contracción de dendritas 10.1-. $)plicar los los efectos de los materiales del molde sobre sobre el fluo de fluidos y la transferencia de calor en las operaciones de fundición. /ientras más ele#ada sea la conducti#idad t*rmica del molde y mas ásperas sean las superficies+ menor será la fluide del metal fundido. unque el calentamiento del molde meora la fluide+ alar"a el tiempo de solidificación del metal y la fundición desarrolla "ranos "randes+ y por tanto+ una menor resistencia. %ransferencia de calor. $ste factor afecta de manera directa a la #iscosidad del metal liquido durante el ciclo completo desde el #aciado asta la solidificación y el enfriamiento asta la temperatura ambiente. 10.21. ¿,or qu* la porosidad tiene efectos perudiciales sobre las propiedades mecánicas de las fundiciones? ¿Las propiedades físicas+ tales como la conducti#idad t*rmica y el*ctrica+ tambi*n pueden #erse afectados ne"ati#amente por la porosidad? $)plicar. La porosidad es perudicial a la ductilidad de una fundición y a su acabado superficial+ aci*ndola permeable+ y por tanto+ afectando la compacidad a la presión de un recipiente a presión fundido.
si ay una discontinuidad entonces la ener"ía no se puede transmitiro puede demorar mas tiempo en transmitirse. l0.23. ¿Cuál de las si"uientes consideraciones son importantes para que una maarota funcione correctamente? ¿%iene que( 4a5 tener un área superficial mayor que la parte fundida+ 4b5 mantenerse abierta a la presión atmosf*rica+ y6o 4c5 solidificar primero? $)plique. ,ara ,a ra este es te prop pr opós ósit ito o el area de de la maaro maarota ta tiene tiene que que ser mayor mayor que que el area area del del lu"ar lu"ar de la piea piea sobre sobre el que se dispone.
10.27. ¿8ay al"una diferencia en la tendencia de formación de poros por contracción de los metales con ran"os de solidificación cortos y "randes+ respecti#amente? $)plique. Los ran"os de solidificación corto e#ita que se forme porosidades 9 Los ran"os de solidificación lar"os pro#oca microporosidades en toda la ona de la piea fundida.
10.32. $n la fundición de aleaciones de metales+ que se puede esperar que ocurra si se a"ita 4#ibra5 el molde a"resi#amente despu*s de que el metal fundido a estado en el molde durante un período de tiempo suficiente para formar una película? Se despe"a el metal liquido de la película+ para despu*s proceder a su #aciado. :sado para acer pieas uecas 10.3;. 8a"a una lista de las #ariables del proceso que afectan el índice de fluide como se muestra en la
10.=3. $l aluminio puro se #ertió en un molde de arena. $l ni#el de metal en el #ertedero de colada es de 200 mm por encima del ni#el de metal en el molde+ y el canal de colada es circular con un diámetro de ;+- mm. ¿Cuáles es la #elocidad y la #elocidad de fluo del metal en el molde? ¿$s el fluo turbulento o laminar? 10.=&. :n molde rectan"ular con dimensiones de 100 mm ) 200 mm ) =00 mm se llena con cobre sin sobrecalentamiento. 'eterminar las dimensiones finales de la parte cuando se enfría a temperatura ambiente. >epetir el análisis para la fundición "ris. 10.-7. ,equeas cantidades de escoria persisten despu*s del espumado y se introducen en el fluo del metal fundido la colada. >econociendo que la escoria es muco menos densa que el metal+ disee las características del molde que eliminará las pequeas cantidades de escoria antes de que el metal lle"ue a la ca#idad del molde.
Capítulo 11 Procesos y Equipos de fundición de metales
11.1. 'escribir las diferencias entre los moldes desecables y permanentes $n la fundición con molde desechable 4o no permanente5+ el molde donde se solidifica el metal debe ser destruido para remo#er la fundición. $stos moldes se acen de arena+ yeso o materiales similares que mantienen su forma+ usando a"lomerantes de #arias clases. :n molde permanente puede usarse mucas #eces para producir fundiciones en cantidad. $sta eco de un metal+ o al"unas #eces de un refractario cerámico+ que puede soportar las altas temperaturas de las operaciones de fundición. $n este caso+ el molde permanente consta de dos o más secciones que pueden abrirse para permitir la remoción de la parte terminada. 11.2. !ombrar los factores importantes en la selección de la arena para moldes. •
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La arena con "ranos finos y redondos se puede prensar mas y forma una superficie lisa en el molde. unque la arena de "rano fino aumenta la resistencia del molde /oldes y coraones 4/C8@5 con buena permeabilidad para el escape de "ases y #apores que se presentan durante la fundicion. $l molde debera tener buena colapsabilidad para permitir que la piea fundida se contrai"a al enfriarse5 a fin de e#itar defectos en el colado+ como "rietas en caliente y a"rietamientos
11.3. ¿Cuáles son los principales tipos de moldes de arena? ¿Cuáles son sus características?
Moldes de arena en verde. Los moldes de arena #erde tienen suficiente resistencia en la mayoria de sus aplicaciones+ asi como buena retractibilidad+ permeabilidad y reutiliacion+ tambien son los menos costosos. ,or consi"uiente+ son los más ampliamente usados+ aunque tambien tienen sus des#entaas. La umedad en la arena puede causar defectos en al"unas fundiciones+ dependiendo del metal y de la forma "eometrica de la piea
Moldes con capa seca. $n uno la arena alrededor del modelo a una profundidad apro)imada de 10 mm se mecla con un compuesto de tal manera que se seca y se obtiene una superficie dura en el molde. $l otro m*todo es acer el molde entero de arena #erde y lue"o cubrir su superficie con un rociador de tal manera que se endureca la arena cuando el calor es aplicado. Los rociadores usados para este propósito contienen aceite de linaa+ a"ua de melaa+ almidón "elatiniado y soluciones liquidas similares. $n ambos m*todos el molde debe secarse de dos maneras( por aire o por una soplete para endurecer la superficie y eliminar el e)ceso de umedad.
Moldes con arena seca.
11.-. ¿Cuál es la función de un maco? • • • •
$ecución de partes #acías o internas de una piea Solucionar problemas de contrasalidas de pieas Solucionar problemas de án"ulos de salida en las pieas $#itar caas intermedias
11.7. !ombre los tipos de materiales usados típicamente para los moldes permanentes usados en los procesos de fundición.
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$l material del molde puede ser ierro fundido+ aunque los aceros aleados son los más ampliamente usados. ,ara la fundición de aleaciones de alto punto de fusión 4latones y materiales ferrosos5+ el acero del molde debe contener "randes proporciones de carburos estables+ de manera que se reten"a la resistencia a temperaturas ele#adas. Las aleaciones de metal refractario+ particularmente la aleación de molibdeno endurecible por precipitación %A/ [email protected]@.-%[email protected]Ar5+ tienen cada #e más aplicaciones. Los moldes de "rafito se pueden usar para el acero aunque sólo en formas relati#amente sencillas.
11.10. ¿Cuáles son las #entaas de la fundición a presión sobre otros procesos? • • • • • •
Duena superficie y alta presicion en las dimensiones @btencion de pieas y perforaciones del"adas orro de maquinado posterior Se utilia para fundiciones de alta calidad $limina "ases disueltos ,roduce una fundición con menor porosidad
11.=0. La piea en bruto para el carrete que se muestra en la fi"ura. ,11.=0 debe ser colada en molde de arena con una aleación de fundición de aluminio B317. 8a"a un
esquema del modelo de madera para esta parte+ e incluya todas las tolerancias necesarias para la contracción y mecaniado.
CE aluminio F -G
Eolumen en dm3 F1000dm3 100cm
Eol H CE F 1000 H 1000I-G F 7-0dm3 100cm 100cm
Lado F 7.3dm Li H Lf F 10dm H 7.3dm F 0.1;dm F
1.;cm @sea que se ontrae un 1.;G por lado y su mecaniado es 0.-mm+ entonces aplicando en el carrete(
11.=1. >epita el problema 11.=0+ pero asuma que el carrete de aluminio será producido con un modelo desecable. $)plique las diferencias importantes entre los dos tipos de modelos. 11.=7. 'escribir los procesos de fundición que serían los más adecuados para producir u"uetes pequeos. $)plicar las opciones.
Los u"uetes pequenos se fabrican mediante la inyección de polimeros o netales en matrices. @tro m*todo son las fundiciones de cascara o ueco+ adecuada para pequeas corridas de producción. 11.-2. Los metales li"eros comJnmente se #acían en moldes de cauco #ulcaniado. >ealiar una bJsqueda de literatura y describir la mecánica de este proceso.
11.-3. #eces es deseable enfriar los metales más lentamente en comparación cuando los moldes se mantienen a temperatura ambiente. $numerar y e)plicar los m*todos que usaría para acer más lento el proceso de enfriamiento.
Capítulo 12
12.&. !ombrar los tipos de ierros fundidos "eneralmente disponibles+ y a"a una lista de sus principales características y aplicaciones. %ipos de ierro fundido 8ierro 'Jctil 4nodular5. $l ierro dJctil a #eces llamado nodular+ no se encuentra con tanta facilidad como el ierro "ris y es más difícil de controlar en la producción. Sin embar"o el ierro se usa en aplicaciones de ci"eales debido a su maquinabilidad+ resistencia a la fati"a y ele#ado modulo de elasticidadM en los en"ranes de ser#icio pesado por su alta resistencia en el punto de fluencia y resistencia al des"aste+ y las bisa"ras de las puertas de automó#iles en #irtud de su ductilidad.
8ierro ris. $l ierro "ris es una solución sobresaturada de carbono en una matri de ierro. $l e)ceso de carbón se precipita en la forma de escamas de "rafito. Las aplicaciones del ierro "ris incluyen los mono bloques automotrices+ #olantes discos y tambores de frenos+ base de maquinas y en"ranes. !ormalmente el ierro "ris da buen ser#icio en cualquier aplicación en maquinarias debido a su resistencia a la fati"a. 8ierro Dlanco. $l ierro blanco se produce mediante u proceso llamado templado+ en el cual se impide la precipitación del "rafito. $l ierro "ris o el dJctil se pueden templar con el fin de producir una superficie de ierro blanco. Sin embar"o+ en las pieas fundidas que son por completo de ierro blanco+ se selección la composición del ierro se"Jn el tamao de la piea para "arantiar que el #olumen del metal que inter#en"a se puede templar con suficiente rapide como para producir ierro blanco. $ste tipo de ierro es duro y quebradio. 8ierro /aleable. Los ierros maleables son tipos especiales de ierros producidos por el tratamiento t*rmico de la fundición blanca. $stas fundiciones se someten a rí"idos controles y dan por resultado una micro estructura en la cual la mayoría del carbono está en la forma combinada de cementita+ debido a su estructura la fundición blanca es dura+ quebradia y muy dificil de maquinar. Se emplea profusamente para pieas de automó#il+ tales como caas de puente y soporte+ y accesorios para tubos. N2.;. @pina sobre sus obser#aciones en relación con la
12.17. $)plicar por qu* el módulo de elasticidad+ $+ del ierro fundido "ris #aría tan ampliamente+ como se muestra en la %abla 12.=.
12.22. las re"iones pesadas de pieas normalmente se colocan en la caa inferior de la fundición en arena y no en la caa superior. $)plicar por qu*. l2.2=. :tiliando los datos de la %abla 12.2+ desarrollar "ráficos apro)imados de 4a5 colabilidad frente a soldabilidad y 4b5 Colabilidad frente a mecaniación+ por lo menos para cinco de los materiales que fi"uran en la tabla
