FUNDAMENTOS DE METAL CASTING Preguntas de repaso
10.1 Identificar algunas de las ventajas importantes de los procesos de fundición de forma. Respuesta. Las ventajas incluyen (1) geometrías complejas son posibles; (2) algunas operaciones de colada son procesos de forma neta, lo que significa que no se necesitan operaciones de fabricación adicionales para llevar a cabo la forma de la pieza final; (3) las piezas de gran tamaño son posibles, (4) que son aplicables a cualquier metal que puede ser fundieron, y (5) algunos procesos de fundición son adecuados para la producción en masa. 10.2 ¿Cuáles son algunas de las limitaciones y desventajas de fundición? Respuesta. Las desventajas incluyen (1) las limitaciones de propiedades de resistencia mecánica; (2) la porosidad; (3) exactitud dimensional pobres; (4) riesgos de seguridad debido a la manipulación de metales calientes, y (5) el medio ambiente problemas. 10.3 ¿Qué es una fábrica que realiza operaciones de colada generalmente se llaman? Respuesta. Una fundición. 10.4 ¿Cuál es la diferencia entre un molde abierto y un molde cerrado? Respuesta. Un molde abierto está abierto a la atmósfera en la parte superior, sino que es un recipiente abierto en la deseada forma que debe ser plana en la parte superior. Un molde cerrado tiene una cavidad que está totalmente rodeado por el molde, con una vía de paso (llamado el sistema de activación periódica) que conduce desde el exterior a la cavidad. Fundido de metal se vierte en este sistema de llenado para llenar el molde. 10.5 Nombra los dos tipos de moldes básicos que distinguen a los procesos de fundición. Respuesta. Los dos tipos de moho son (1) moldes fungibles y (2) moldes permanentes. 10.6 ¿Qué proceso de fundición es el más importante en el mercado? Respuesta. Arena de fundición es el proceso de fundición más importante. 10.7 ¿Cuál es la diferencia entre un patrón y un núcleo en el moldeo de arena? Respuesta. El patrón determina la forma externa de la pieza de fundición, mientras que un núcleo determina su geometría interna si el casting incluye una cavidad.
10.8 ¿Qué se entiende por el término de sobrecalentamiento? sobrecalentamiento? Respuesta. Sobrecalentamiento es la diferencia de temperatura por encima del punto de fusión en el que el el metal fundido se vierte. vierte. El término también también se refiere a la cantidad de calor que se extrae del metal fundido entre el vertido y la solidificación. 10.9 ¿Por qué se debe evitar el flujo turbulento del metal fundido en el molde? Respuesta. La turbulencia hace que los siguientes problemas: (1) que acelera la formación de óxidos en la solidificada de metal, y (2) ( 2) que causa la erosión molde o desgaste gradual del molde debido a un impacto de metal fundido. 10,10 ¿Cuál es la ley de continuidad, ya que se aplica al flujo de metal fundido en la fundición? Respuesta. La ley de continuidad, o ecuación de continuidad, indica que la tasa de flujo volumétrico es constante durante todo el flujo de líquido. 10.11 ¿Cuáles son algunos de los factores que afectan a la fluidez de un metal fundido durante la colada en un molde caries? Respuesta. Los factores incluyen (1) temperatura temperatura de vertido por encima del punto de fusión, (2) de aleación de metal composición, (3) la viscosidad del metal líquido, y (4) la transferencia de calor a los alrededores. 10.12 ¿Qué significa calor de fusión de casting? Respuesta. El calor de fusión es la cantidad de energía térmica requerida para transformar el metal de sólido estado a estado líquido. 10,13 ¿Cómo solidificación de aleaciones difieren de solidificación de metales puros? Respuesta. Los metales puros se solidifican a una temperatura única igual al punto de fusión. La mayoría mayoría de las aleaciones aleaciones (Las excepciones son aleaciones eutécticas) comenzar a solidificar a la solidificación de licuefacción y completa se produce en el solidus, donde la fase líquida es una temperatura más alta que el solidus. 10.14 ¿Qué es una aleación eutéctica? eutéctica? Respuesta. Una aleación eutéctica es una composición particular, en un sistema de aleación para la cual el solidus y temperaturas liquidus son iguales. La temperatura se llama la temperatura eutéctica. Por lo tanto, solidificación se produce a una temperatura temperatura única, en lugar lugar de sobre un rango de temperatura. temperatura. 10.15 ¿Qué relación se conoce como la regla de Chvorinov en el casting?
Respuesta. Regla de Chvorinov se TS = C m (V / / A)
resume: T
2 , Donde T TS
= Tiempo total de solidificación, C m
= Molde constante, V = volumen de d e la fundición, y A = superficie de la fundición. 10.16 Identificar las tres fuentes de contracción en una fundición de metales después de verter. Respuesta. Los tres contracciones contracciones se producen debido a (1) la contracción del metal fundido después de verter, (2)la contracción de solidificación durante la transformación del estado de líquido a sólido, y (3) térmico contracción en el estado sólido. 10.17 ¿Qué es un escalofrío en el casting? Respuesta. Un escalofrío es un disipador de calor situado para fomentar una congelación congelación rápida en algunas regiones de la fundición. Multiple Choice Quiz
Hay un total de 15 respuestas correctas de las siguientes preguntas de selección múltiple (algunas preguntas tienen múltiples respuestas que son correctas). Para lograr una puntuación perfecta en la prueba, todas las respuestas correctas se debe dar. Cada respuesta correcta vale 1 punto. Cada respuesta omitida o respuesta incorrecta reduce la puntuación de 1 punto, y cada respuesta adicional más allá del número correcto de respuestas reduce la puntuación de 1 punto. Porcentaje puntuación en en el cuestionario cuestionario se basa en el el número total de respuestas respuestas correctas. 10.1 Fundición en arena es cuál de los siguientes tipos: (a) el molde fungible o (b) de molde permanente p ermanente?? Respuesta. (A). 10.2
La mitad superior de una pieza de fundición molde de arena se llama cuál de los siguientes: (a) hacer frente, o (b) arrastre? Respuesta. (A). 10.3 En la fundición, un frasco es el que uno de los siguientes: (a) botella de bebida de fundidores, (b) la caja que tiene el frente y arrastre, (c) recipiente para contener el metal líquido, o (d) de metal que extruye entre las mitades del molde? Respuesta. (B). 10.4 En el trabajo de fundición, un corredor que es uno de los siguientes: (a) canal en el molde que va desde la downsprue a la cavidad de molde principal, (b) fundidor que se mueve el metal fundido al molde, o (C) canal vertical en la cual el metal fundido se vierte en el molde? Respuesta. (A). 10.5 La turbulencia durante el vertido del metal fundido es indeseable para cuál de las siguientes razones (Dos mejores respuestas): (a) que causa la decoloración de las superficies del molde, (b) se disuelve el aglutinante utilizado para mantener unido el molde de arena, (c) que aumenta la erosión de las superficies del molde, (d) que aumenta la formación de óxidos metálicos que pueden quedar atrapados durante la solidificación, (e) que aumenta la moldear el tiempo de llenado, y (f) que aumenta el tiempo total de solidificación? Respuesta: (c) y (d). 10.6 Tiempo total solidificación se define como la que uno de los siguientes: (a) el tiempo entre el vertido y solidificación completa, (b) el tiempo entre el vertido y enfriamiento a temperatura ambiente, (c) el tiempo entre solidificación y enfriamiento a temperatura ambiente, o (d) el momento de abandonar el calor de fusión? Respuesta. (A). 10.7 Durante la solidificación de una aleación que cuando una mezcla de metales sólidos y el líquido está presente, la mezcla sólido-líquido se conoce como el que uno de los siguientes: (a) la composición eutéctica, eutéctica, (b) lingote segregación, (c) de liquidus, (d) la zona pastosa, o (e) solidus? Respuesta. (D). 10.8 Regla de Chvorinov establece que el tiempo total de la solidificación es proporcional a la la que una de las las siguientes
cantidades: (a) (A / V) n
, (B) H F
, (C) T m
, (D) V, (e) V / / A, o (f) (V / / A) 2 ; Donde A = área de la superficie de la fundición, H F
= Calor de fusión, T m
= Temperatura de fusión, y V = = volumen de la colada? Respuesta. (F). 10.9 Un elevador en la fundición es descrito por cuál de los siguientes (tres respuestas correctas): (a) una inserción en el de fundición que inhibe la flotabilidad del núcleo, (b) sistema de llenado en la que el canal de colada se alimenta directamente en la cavidad, (c) de metal que no forma parte de la pieza fundida, (d) fuente de metal fundido para alimentar a la fundición y compensar la contracción durante la solidificación, y (e) los residuos de metal que se recicla por lo general? Respuesta. (C), (d) y (e). 10.10 En un molde de fundición de arena, la relación V / / A de la tubería de retorno deben ser (a) igual a, (b) mayor que, o (c) más pequeña que la relación relación V / / A de la fundición en sí? Respuesta. (B). 10,11 ¿Cuál de los siguientes tipos de elevadores están completamente encerrado dentro del molde de arena y conectado a la cavidad principal por un canal para alimentar el metal fundido (dos respuestas correctas): (a) mazarota ciega, (b) abierto elevador, (c) riser lado, y (d) vertical de arriba? Respuesta. (A) y (c). Problemas Calefacción y colada
10.1 Un disco de 40 cm de diámetro y 5 cm de espesor es ser echado de aluminio puro en una fundición de molde abierto operación. La temperatura de fusión de aluminio = 660 ° C y la temperatura de vertido será de 800 ° C. Supongamos que la cantidad de aluminio calentada será del 5% más de lo que se necesita para llenar el molde cavidad. Calcular la cantidad de calor que debe ser añadido al metal para calentar a la colada temperatura, a partir de una temperatura ambiente de 25 ° C. El calor de fusión de aluminio = 389,3 J / g. Otras propiedades se pueden obtener a partir de las Tablas 4.1 y 4.2 en el texto. Suponga que el calor específico tiene la mismo valor en aluminio sólido y fundido. Solución: Volumen V = π D
2 h / 4 = π (40)
2 (5) / 4 = 6283,2 cm 3 Volumen de aluminio que se calienta = 6283,2 (1,05) = 6597,3 cm 3 De la Tabla 4.1 y 4.2, la densidad ρ
= 2,70 g / cm 3 y el calor específico C = 0,21 cal/g- ° C = 0,88 J/g- ° C El calor requerido = 2,70 (6597.3) {0,88 (660-25) + 389,3 + 0,88 (800-660)} = 17,812.71 {558,8 + 389,3 + 123,2 =} 19082756 J 10.2 Una cantidad suficiente de cobre puro es que ser calentado para la colada de una placa grande en un molde abierto. La placa de tiene dimensiones: longitud = 20 en, anchura = 10 en, y el espesor = 3 pulg Calcular la cantidad de calor que debe ser añadido al metal para calentar a una temperatura de 2150 ° C para verter. Supongamos que la cantidad de metal calentado será 10% más de lo que se necesita para llenar la cavidad del molde. Propiedades del metal son: densidad = 0,324 lbm / en 3 , Punto de fusión = 1,981 ° F, el calor específico del metal = 0,093 Btu / lbm-F en el estado sólido y 0.090 Btu / lbm-F en el estado líquido, y el calor de fusión = 80 Btu / lbm. Solución: Volumen V = (20 x 10 x 3) (1 + 10%) = 600 (1,1) = 660,0 en
3 Suponiendo T o
= 75 ° F y usando la ecuación. (12.1), H = 0.324 x 660 {0.093 (1981-1975) + 80 + 0,090 (2150-1981)} = {213,84 177,26 + 80 + 15,21} = 58,265 Btu H 10.3 El downsprue conduce al corredor de cierto molde tiene una longitud = 175 mm. La sección transversal área en la base del canal de colada es de 400 mm 2 . La cavidad del molde tiene un volumen = 0,001 m 3 . Determinar: (a) la velocidad del metal fundido que fluye a través de la base de la downsprue, (b) la tasa de volumen de flujo, y (c) el tiempo requerido para llenar la cavidad del molde. Solución: (a) la velocidad v = (2 x 9815 x 175) 0.5 = (3435096) 0.5 = 1853 mm / s (B) tasa de flujo volumétrico Q = AV = 1,853 x 400 = 741.200 mm 3 /S
(C) Es hora de llenar la cavidad T MF = V / Q = 1.000.000 / 741,200 = 1.35 s
10.4 Un molde tiene una downsprue de la longitud = 6,0 pulg El área de sección transversal en la parte inferior del canal de colada es 0,5 en 2 . El canal de colada conduce a un corredor horizontal que alimenta la cavidad del molde, cuyo volumen = 75 en 3 . Determinar: (a) la velocidad del metal fundido que fluye a través de la base de la downsprue, (b) la tasa de volumen de flujo, y (c) el tiempo requerido para llenar la cavidad del molde. Solución: (a) la velocidad v = (2 x 32,2 x 12 x 6,0)
0.5 = (4636,8) 0.5 = 68,1 cm / s (B) Volumen de caudal Q = vA = 68,1 x 0,5 = 34,05 en 3 / Seg
(C) Es hora de llenar la cavidad T MF = V / Q = 75.0/34.05 = 2,2 seg.
10.5 La velocidad de flujo de metal líquido en el downsprue de un molde = 1 litro / seg. El área de sección transversal en la parte superior del canal de colada = 800 mm 2 y su longitud = 175 mm. ¿En qué área se debe utilizar en la base de la bebedero para evitar la aspiración del metal fundido? Solución: Caudal Q = 1,0 l / s = 1000000 mm 3 /S Velocidad v = (2 x 9815 x 175) 0.5 = 1854 mm / s Área en la base A = 1.000.000 / 1854 = 540 mm 2
10.6 La tasa de volumen de flujo de metal fundido en la downsprue de la copa de colada es 50 en 3 / Seg. En la parte superior, donde la copa de colada conduce a la downsprue, el área de sección transversal = 1,0 en 2 . Determinar lo que la zona debe estar en la parte inferior del canal de colada si su longitud = 8,0 pulg Se desea mantener un caudal constante, superior e inferior, con el fin de evitar la aspiración del metal líquido. Solución: La velocidad en la base v = (2 gh) 0.5 = (2 x 32,2 x 12 x 8) 0.5 = 78,6 cm / s
Suponiendo continuidad volumétrica, área en la base A = (50 cm / s) / (78,6 cm / s) = 0.636 en 2
10.7 El metal fundido se vierte en la copa de vertido de un molde de arena a una velocidad constante de 1,000 cm 3 / S. La metal fundido se desborda la copa y los flujos de verter en el downsprue. La sección transversal del canal de colada es redonda, con un diámetro en la parte superior = 3,4 cm. Si el bebedero es de 25 cm de largo, determinar el correcto diámetro en su base con el fin de mantener la misma velocidad de flujo de volumen. Solución: La velocidad en la base v = (2 gh) 0.5 = (2 x 981 x 25) 0.5 = 221,5 cm / s Asumiendo continuidad volumétrica, área en la base A = (1000 cm / s) / (221.5 cm / s) = 4,51 cm 2 Área de bebedero A = π D
2 / 4; reordenando, D 2 = 4 A / π
= 4 (4,51) / π
= 5.74 cm 2 D = 2,39 cm 10.8 Durante la colada en un molde de arena, el metal fundido puede ser vertido en el downsprue a una temperatura constante velocidad de flujo durante el tiempo que se necesita para llenar el molde. Al final de vertido de la colada está lleno y no hay metales insignificante en la taza de colada. El downsprue es de 6,0 en mucho tiempo. Su área de la sección transversal en la parte superior = 0,8 en
2 y en la base = 0,6 en 2 . El área de sección transversal del corredor que conduce desde el canal de colada también = 0.6 in 2 , Y es 8,0 en mucho antes de que conduce a la cavidad del molde, cuyo volumen = 65 en 3 . El volumen del tubo de subida situado a lo largo del corredor cerca de la cavidad del molde = 25 en 3 . Se necesita un total de 3,0 seg para llenar el molde completo (incluyendo la cavidad, elevador, corredor y bebedero. Esto es más que el tiempo teórico necesario, lo que indica una pérdida de velocidad debido a la fricción en el canal de colada y un corredor. Hallar (a) la velocidad teórica y velocidad de flujo en la base de la downsprue; (b) el volumen total del molde; (c) la velocidad real y velocidad de flujo en la base del bebedero, y (d) la pérdida de carga en el sistema de llenado debido a la fricción. Solución: (a) la velocidad v = (2 x 32,2 x 12 x 6,0) 0.5 = 68,1 cm / s Caudal Q = 68,1 x 0,60 = 40,8 en 3 / Seg
(B) total V = 65,0 + 25,0 + 0,5 (0,8 + 0,6) (6,0) + 0,6 (8,0) = 99,0 en 3
(C) el caudal real Q = 99.0 / 3 = 33,0 en 3 / Seg
Actual velocidad v = 33.0/0.6 = 55,0 cm / s (D) v = (2 x 32,2 x 12 xh) 0.5 = 27,8 h 0.5 = 55,0 cm / s. h
0.5 = 55.0/27.8 = 1.978 h = 1,978 2 = 3,914 en La pérdida de carga = 6,0 a 3,914 = 2,086 en Contracción
10.9 Una cavidad del molde tiene la forma de un cubo, 100 mm de lado. Determinar las dimensiones y el volumen de el cubo final después de enfriar a temperatura ambiente si el metal fundido es de cobre. Supongamos que el molde es lleno en el comienzo de la solidificación y la contracción que se produce de manera uniforme en todas las direcciones. Utilice el valores de contracción dan en la Tabla 10.1. Solución: Para el cobre, la contracción de solidificación es del 4,9%, la contracción sólida durante el enfriamiento es de 7,5%. Volumen de la cavidad V = (100) 3 = 1000000 mm 3 Volumen de fundición V = 1.000.000 (1-0,049) (1-0,075) = 1.000.000 (0.951) (0.025) = 879,675 mm 3
Dimensión de cada lado del cubo = (879,675) 0.333 = 95,82 mm 10.10 La cavidad de un molde de colada tiene dimensiones: L = 250 mm, W = 125 mm y H = 20 mm. Determinar las dimensiones de la pieza colada final después de enfriar a temperatura ambiente si el metal fundido es aluminio. Supongamos que el molde está lleno en el comienzo de la solidificación y la contracción que se produce de manera uniforme en todo direcciones. Utilice los valores de contracción del Cuadro 10.1. Solución: Para el aluminio, la contracción de solidificación = 6,6%, la contracción durante el enfriamiento sólido = 5,6%. Contracción volumétrica total = (1-0,066) (1-0,056) = 0,8817 Contracción lineal = (0.8817) 0.333 = 0.9589 Las dimensiones finales de fundición: L = 250 (0.9589) = 239.725 cm W = 125 (0.9589) = 119.863 cm
H = 20 (0.9589) = 19.178 cm
10.11 Determine la magnitud de una "regla de contracción" que va a ser utilizada por los responsables de patrón de acero de bajo carbono. Exprese su respuesta en términos de centímetros fracciones decimales de elongación por pie de longitud en comparación con una regla estándar. Utilice los valores de contracción del Cuadro 10.1. Solución: Acero bajo en carbono: la contracción de solidificación = 2,75%, la contracción continua = 7,2%. Contracción volumétrica total = (1-0,0275) (1-0,072) = 0,9025 Contracción lineal = (0.9025) 0.333 = 0.9664 Reducir regla alargamiento = (0.9664) -1 = 1.0348 Alargamiento de una regla de 12 pulgadas = 12 (1,0348 a 1,0) = 0,418 in / ft 10.12 Determine la magnitud de una "regla de contracción" que va a ser utilizada por los responsables de patrón de bronce que es el 70% de cobre y 30% de zinc. Exprese su respuesta en términos de milímetros de elongación por metro de longitud en comparación con una norma estándar. Utilice los valores de contracción del Cuadro 10.1. Solución: Por el bronce, la contracción de solidificación es de 4,5%, la contracción sólida durante el enfriamiento es de 8,0%. Contracción volumétrica total = (1-0,045) (1-0,080) = 0,8786 Contracción lineal = (0.8786) 0.333 = 0.9578 Reducir regla alargamiento = (0.9578) -1 = 1.0441 Alargamiento de una regla de 1 metro = 1,000 (1,0441 a 1,0) = 44,1 mm / m 10.13 Determine la magnitud de una "regla de contracción" que va a ser utilizada por los responsables de patrón de fundición gris. La fundición gris tiene una contracción volumétrica del -2,5%, lo que significa que se expande durante la solidificación. Exprese su respuesta en términos de milímetros de elongación por metro de longitud en comparación con una regla estándar. Utilice los valores de contracción del Cuadro 10.1. Solución: Para gris IC, la contracción de solidificación = -2,5%, la contracción durante el enfriamiento sólido = 3,0%.
Contracción volumétrica total = (1 0.025) (1-0,030) = 0,99425 Contracción lineal = (0.99425) 0.333 = 0.9981 Reducir regla alargamiento = (0.9981) -1 = 1,00192 Alargamiento de una regla de 1 metro = 1.000 (1,00192 a 1,0) = 1,92 mm / m 10.14 Las dimensiones finales de una pieza de fundición en forma de disco de acero de bajo carbono son: diámetro = 12,0 y en espesor = 0,75 pulg determinar las dimensiones de la cavidad del molde para tomar en cuenta la contracción. Supongamos que la contracción se produce de manera uniforme en todas las direcciones. Utilice los valores de contracción del Cuadro 10.1. Solución: Para el acero de bajo carbono, la contracción de solidificación es de 3,0%, la contracción sólida durante el enfriamiento es 7,2%. Contracción volumétrica total = (1-0,03) (1-0,072) = 0,90016 Contracción lineal = (0.90016) 0.333 = 0.9656 Factor de gran tamaño para el molde = (0.9656) -1 = 1.0356 Dimensiones de la cavidad del molde: D = 12,00 (1.0356) = 12.428 y t = 0.750 (1,03927) = 0.777 en Tiempo de solidificación y Diseño Riser
10.15 En la fundición de acero, bajo ciertas condiciones del molde, el molde constante en la Regla de Chvorinov es se sabe que es 4,0 min / cm 2 , Basado en la experiencia anterior. La fundición es una placa plana cuya longitud = 30 cm, anchura = 10 cm, y = espesor de 20 mm. Determine cuánto tiempo tomará para que la fundición de solidificar. Solución: Volumen V = 30 x 10 x 2 = 600 cm 3 Zona A = 2 (30 x 10 + 30 x 2 + 10 x 2) = 760 cm 2
Regla de Chvorinov: T TS = C m (V / A)
2 = 4 (600/760) 2 = 2,49 min 10.16 Despeja el tiempo total de solidificación en el problema anterior utilizando sólo un valor del exponente de 1,9 en Regla de Chvorinov en lugar de 2,0. ¿Qué ajustes deben hacerse en las unidades de la constante de moho? Solución: La regla de Chvorinov: T TS = C m (V / A)
1.9 = 4 (600/760) 1.9 = 2.55 min Las unidades para C m
convertido min / en 1.9 - Unidades extraño pero coherente con la regla empírica de Chvorinov. 10.17 Una parte en forma de disco se va a echar fuera de aluminio. El diámetro del disco = 500 mm y su espesor = 20 mm. Si la constante de molde = 2.0 seg / mm 2 en la Regla de Chvorinov, ¿cuánto tiempo se tarda en la pieza fundida se solidifique? Solución: Volumen V = π D
2 t / 4 = π (500)
2 (20) / 4 = 3926991 mm 3
Zona A = 2 π D
2 /4+ π Dt = π
(500) 2 /2+ π
(500) (20) = 424,115 mm 2 Regla de Chvorinov: T TS = C m (V / A)
2 = 2,0 (3926991/424115) 2 = 171.5 s = 2,86 min 10.18 En los experimentos de fundición realizó con un cierto tipo de aleación y el molde de arena, tomó 155 segundos para una de fundición en forma de cubo que se solidifique. El cubo fue de 50 mm de lado. (A) Determinar el valor del molde constante el molde constante en la Regla de Chvorinov. (B) Si se utilizan la misma aleación y el tipo de molde, encuentran el tiempo total de solidificación para una pieza de fundición cilíndrico en el que el diámetro = 30 mm y longitud = 50 mm. Solución: (a) Volumen V = (50) 3 = 125,000 mm 3 Zona A = 6 x (50) 2 = 15,000 mm 2 (V / A) = 125.000 / 15.000 = 8.333 mm
C m = T TS / (V / A)
2 = 155 / (8.333) 2 = 2.232 s / mm 2
(B) de fundición cilíndrico con D = 30 mm y L = 50 mm. Volumen V = π D
2 L / 4 = π
(30) 2 (50) / 4 = 35.343 mm 3 Zona A = 2 π D
2 /4+ π DL = π
(30) 2 /2+ π
(30) (50) = 6,126 mm 2 V / A = 35343/6126 = 5,77 T TS
= 2,232 (5,77) 2 = 74,3 s = 1,24 min.
10.19 Una pieza de acero fundido tiene una geometría cilíndrica de 4,0 de diámetro y pesa £ 20 Este bastidor se 6,0 min para solidificar completamente. Otra colada de forma cilíndrica con el mismo diámetro a medida relación de pesa £ 12 Esta colada se hizo de la misma acero y las mismas condiciones de molde y se utilizaron verter. Determinar: (a) el molde constante en la Regla de Chvorinov, (b) las dimensiones y (C) el tiempo total de la solidificación de la colada más ligero. La densidad del acero = 490 libras / pies 3 . Solución: (a) Para el acero, ρ
= 490 libras / pies 3 = 0,2836 libras / pulg 3 Peso W = ρ V, V = W / ρ
= 20/0.2836 = 70.53 en 3 Volumen V = π D
2 L / 4 = π
(4) 2 L / 4 = 4 π L = 70,53 en
3 Longitud L = 70,53 / 4 π
= 5.61 en Zona A = 2 π
D
2 /4+ π DL = 2 π
(4) 2 /4+ π
(4) (5,61) = 95.63 en 2 (V / A) = 70.53/95.63 = 0.7375 C m
= 6,0 / (0.7353) 2 = 11,03 min / en 2
(B) Hallar las dimensiones de pequeña fundición cilíndrica con el mismo cociente D / L y w = £ 12 El peso es proporcional al volumen: V = (12/20) (70.53) = 42.32 en 3 D / L ratio = 4.0/5.61 = 0.713, por lo que L = 1.4025D Volumen V = π D
2 L / 4 = π
(4) 2 (1,4025 D) / 4 = 1,1015 D 3 D
3 = (42,32 en 3 ) / 1,1015 = 38,42 en 3 D = (38.42)
0.333 = 3,374 en L = 1,4025 (3,374) = 4,732 en (C) V = π D
2 L / 4 = π
(3.374) 2 (4.732) / 4 = 42.32 en 3 A = 2 π D
2 /4+ π DL = 0,5 π
(3.374) 2 + π
(3,374) (4,732) = 68,04 en 2 V / A = 42.32/68.04 = 0.622 pulg T TS
= 11,03 (0,622) 2 = 4,27 min. 10.20 Los tiempos de solidificación total de tres formas de fundición se han de comparar: (1) una esfera con un diámetro = 10 cm, (2) un cilindro con diámetro y longitud de ambos = 10 cm, y (3) un cubo con cada lado = 10 cm. La misma aleación de fundición se utiliza en los tres casos. (A) Determinar los tiempos de solidificación relativos para cada geometría. (B) Con base en los resultados de la parte (a), que elemento geométrico haría la
mejor elevador? (C) Si la constante de molde = 3,5 min / cm 2 en la Regla de Chvorinov, calcular el total de tiempo de solidificación para cada colada. Solución: Para facilitar el cálculo, asegúrese de sustituir 10 cm = 1 decímetro (1 dm) (A) la regla de Chvorinov: T TS = C m (V / A)
2 (1) Esfera volumen V = π D
3 /6= π
(1) 3 /6= π
/ 6 dm 3 Área de superficie de la Esfera A = π D
2 = π
(1) 2 = π
dm 2 V / A = ( π
/ 6) / π
= 1/6 = 0,1667 dm
De Chvorinov Regla T TS
= (0,1667) 2 C m = 0,02778 C m
(2) V = Volumen del cilindro π D
2 H / 4 = π
(1) 2 (1) / 4 = π
/ 4 = 0,25 π
dm 3 Área del cilindro A = 2 π D
2 /4+ π DL = 2 π
(1) 2 /4+ π
(1) (1) = π
/2+ π
= 1,5 π
dm
2 V / A = 0,25 π
/ 1,5 π
= 0,1667 dm De Chvorinov Regla T TS
= (0,1667) 2 C m = 0,02778 C m
(3) Cubo: V = L 3 = (1) 3 = 1,0 dm 3 Zona Cubo = 6 L 2 = 6 (1) 2 = 6.0 dm 2 V / A = 1.0/6.0 = 0,1667 dm De Chvorinov Regla T TS
= (0,1667) 2 C m = 0,02778 C m
(B) Las tres formas son equivalentes en los elevadores. (C) Si C m
= 3,5 min / cm 2 = 350 min / dm
2 , Entonces T TS
= 0,02778 (350) = 9,723 min. Tenga en cuenta, sin embargo, que los volúmenes de las tres geometrías son diferentes: (1) esfera V = 0,524 dm 3 = 524 cm 3 , Cilindros en V = 0.25π = 0,7854 dm 3 = 785,4 cm 3 , Y (3) del cubo V = 1,0 dm 3 = 1000cm 3 . En consecuencia, podríamos revisar nuestra respuesta a la parte (b) y elegir la esfera sobre la base de que se desperdicia menos metal que el otras formas. 10.21 Los tiempos de solidificación total de tres formas de fundición se han de comparar: (1) una esfera, (2) un cilindro, en el que la relación de longitud a diámetro = 1,0, y (3) un cubo. Para todas las tres geometrías, el volumen = 1000 cm 3 . La misma aleación de fundición se utiliza en los tres casos. (A) Determinar la solidificación relativa veces para cada geometría. (B) Basándose en los resultados de la parte (a), el cual elemento geométrico haría la mejor elevador? (C) Si la constante de molde = 3,5 min / cm 2 en la Regla de Chvorinov, calcular el total de tiempo de solidificación para cada colada. Solución: Para facilitar el cálculo, asegúrese de sustituir 10 cm = 1 decímetro (1 dm). Así, 1000 cm 3 = 1,0 dm 3
. (1) Esfera volumen V = π D
3 / 6 = 1.0 dm 3 . D 3 =6/ π
= 1.910 dm 3 . D = (1.910) 0.333 = 1.241 dm Área de Esfera A = π D
2 = π
(1.241) 2 = 4.836 dm 2 V / A = 1.0/4.836 = 0,2067 dm De Chvorinov Regla T TS
= (0.2067) 2 C m = 0,0428 C m
(2) V = Volumen del cilindro π D
2 H / 4 = π
D
3 / 4 = 1.0 dm 3 . D 3 =4/ π
= 1.273 dm 3 Por lo tanto, D = H = (1.273) 0.333 = 1.084 dm Área del cilindro A = 2 π D
2 /4+ π DL = 2 π
(1.084) 2 /4+ π
(1.084) (1.084) = 5.536 dm 2 V / A = 1.0/5.536 = 0,1806 dm De Chvorinov Regla T TS
= (0.1806) 2 C m = 0,0326 C m
(3) Cubo: V = L 3 = 1,0 dm 3 . L = 1.0 dm
Zona Cubo = 6 L 2 = 6 (1) 2 = 6.0 dm 2 V / A = 1.0/6.0 = 0,1667 dm De Chvorinov Regla T TS
= (0,1667) 2 C m = 0,02778 C m
(B) Esfera sería la mejor ascendente, ya que V / A ratio es mayor. (C) Teniendo en cuenta que C m
= 3,5 min / cm 2 = 350 min / dm 3 Esfera: T TS
= 0,0428 (350) = 14,98 min Cilindro: T TS
= 0,0326 (350) = 11,41 min Cube: T TS
= 0,02778 (350) = 9,72 min 10.22 Un elevador cilíndrica es para ser utilizado para un molde de fundición de arena. Para un volumen de cilindro dado, determinar la -a-longitud de relación de diámetro que va a maximizar el tiempo de solidificarse. Solución: Para maximizar T TS
, La relación V / A deben ser maximizados. Volumen del cilindro V = π D
2 L / 4. L = 4 V / π D
2 Área del cilindro A = 2 π D
2 /4+ π DL
Sustituir la expresión de L de la ecuación de volumen en la ecuación de la casa: A = π D
2 /2+ π DL = π D
2 /2+ π D (4 V / π D
2 )= π D
2 /2+4V/D Diferenciar la ecuación del área con respecto a D: dA / dD = π D - 4 V / D
2 =0 Reorganización,
π D = 4 V / D
2 D
3 = 4 V / π D = (4 V / π
) 0.333 A partir de la expresión anterior para L, sustituyendo en la ecuación para D que hemos desarrollado, L = 4 V / π D
2 = 4 V / π
(4 V / π
) 0.667 = (4 V / π
) 0.333 Por lo tanto, los valores óptimos son D = L = (4 V / π
) 0.333 , Y por lo tanto la relación óptima D / L = 1,0 10.23 Un tubo ascendente en la forma de una esfera es que ser diseñado para un molde de fundición de arena. La fundición es un rectangular placa, con longitud = 200 mm, anchura = 100 mm, y el espesor = 18 mm. Si el tiempo total de solidificación de la pieza colada en sí es conocido por ser 3,5 min, determinar el diámetro de la tubería de retorno de modo que se tardará 25% más largo para el tubo ascendente para solidificar. Solución: V = volumen de casting LWT = 200 (100) (18) = 360,000 mm 3
Área de fundición A = 2 (200 x 100 + 200 + 100 x 18 x 18) = 50,800 mm 2 V / A = 360.000 / 50.800 = 7,0866 Casting T TS = C m
(7.0866) 2 = 3,50 min C m
= 3,5 / (7,0866) 2 = 0,0697 min / mm 2 Riser volumen V = π D
3 / 6 = 0,5236 D 3 Área Riser A = π D
2 = 3,1416 D 2 V / A = 0,5236 D 3 / 3,1416 D 2 = 0,1667 D T TS
= 1,25 (3,5) = 4,375 min = 0,0697 (0,1667 D) 2 = 0.001936 D 2 D
2
= 4.375/0.001936 = 2259.7 mm 2 = 47,5 mm D 10.24 Un elevador cilíndrico esté proyectado para un casting molde de arena. La longitud del cilindro es ser 1,25 veces su diámetro. El casting es una placa cuadrada, cada lado = 10 y espesor = 0,75 pulgadas. Si el metálica es de hierro fundido, y el molde constante = 16,0 min / en 2 en la Regla de Chvorinov, determinar la dimensiones del elevador para que se llevará a 30% más de tiempo para el elevador que se solidifique. Solución: el volumen de casting V = tL 2 = 0,75 (10,0) 2 = 75 en 3 Área de reparto A = 2 L 2 + 4 Lt = 2 (10.0) 2 + 4 (10,0) (0,75) = 230,0 en 2 V / A = 75/230 = 0,3261 casting T TS
= 16 (0.3261) 2 = 1,70 min Riser T TS
= 1,30 (1,70) = 2,21 min Riser volumen V = π D
2 H / 4 = 0,25 π D
2 (1,25 D) = 0,3125
π D
3 Área Riser A = 2 π D
2 /4+ π DH = 0.5 π D
2 + 1.25 π D
2 = 1.75 π D
2 V / A = 0,3125 π D
3 / 1,75 π D
2 = 0,1786 D Riser T TS
= 16,0 (0,1786 D) 2 = 16,0 (0.03189) D 2 = 0,5102 D 2 = 2.21 min D
2
= 2.21/0.5102 = 4.3316 D = (4.3316) 0.5 = 2,081 en H = 1,25 (2,081) = 2,602 pulg 10.25 Un elevador cilíndrico con diámetro a longitud = 1,0 ha de ser diseñado para un casting molde de arena. La geometría de colada se ilustra en la Figura P10.25, en el que las unidades son pulgadas. Si la constante de molde = 19,5 min / en 2 en la Regla de Chvorinov, determinar las dimensiones de la columna ascendente de modo que el elevador se llevará a 0,5 minuto más para congelar que la misma colada. Solución: el volumen de casting V = V (5 x 10 en la placa rectangular) + V (5 pulgadas de medio disco) + V (posición vertical tubo) - V (3 in x 6 en corte rectangular). V (5 x 10 en la placa rectangular) = 5 x 12,5 x 1,0 = 62,5 en 3 V (5 pulgadas de medio disco) = 0,5 π
(5) 2 (1) / 4 = 9.817 en 3 V (tubo recto) = 3,0 π
(2,5) 2 /4-4 π
(1,5) 2 / 4) = 7,657 en 3 V (3 in x 6 en corte rectangular) = 3 x 6 x 1 = 18,0 en 3 Total V = 62,5 + 9,817 + 7,657 a 18,0 = 61.974 en 3 Total A = 1 x 5 + 1 (12,5 + 2,5 π
+ 12,5) + 2 (3 6) + 2 (5 x 12,5 hasta 3 x 6) + 2 (0,5 π
(5) 2 / 4) - 2 (1.5) 2 π
/4+ 2.5 π
(3) + 1.5 π
(3 +1) = 203,36 en 2 V / A = 61.974/203.36 = 0,305 en Casting T TS
= 19,5 (0.305) 2 = 1.81 min Riser diseño especificado T TS
= 1,81 + 0,5 = 2,31 min Riser volumen V = π D
2 L/4= π D
3 / 4 = 0,25 π D
3 Área Riser A = π DL + 2 π D
2
/4= π D
2 + 0.5 π D
2 = 1,5 π D
2 V / A = 0,25 π D
3 / 1,5 π D
2 = D / 6 T TS = C m ( V / A )
2 2,31 = 19,5 ( D / 6) 2 = 0,5417 D 2 D
2 = 2.31/0.5417 = 4,266 en 2 D = 2.065 y L = 2.065 en 11 PROCESOS fundición de metales Preguntas de repaso
11.1 Nombre de las dos categorías básicas de los procesos de fundición?
Respuesta. Las dos categorías son: (1)
los procesos de moldes desechables, y (2)
los procesos de molde permanente. 11.2 Hay varios tipos de patrones utilizados en la fundición en arena. ¿Cuál es la diferencia entre una división patrón y un patrón de juego de placas? Respuesta. Un patrón de escisión es un patrón que se compone de dos piezas; un patrón de comparación de la placa consiste en la dos patrones de división unidos a los lados opuestos de una placa. 11.3 ¿Qué es una corona? Respuesta. Rosarios son soportes metálicos de diferentes diseños utilizados para mantener el núcleo en su lugar en la arena molde. 11.4 ¿Qué propiedades determinan la calidad de un molde de arena para fundición en arena? Respuesta. Las propiedades habituales son (1) la fuerza - la capacidad de mantener la forma de la cara de la que fluye de metal, (2) la permeabilidad capacidad del molde para permitir que el aire caliente y los gases escapen de la cavidad, (3) estabilidad térmica - capacidad para resistir el agrietamiento y el pandeo cuando está en contacto con el metal fundido, (4) collapsibility capacidad del molde para dar forma durante la contracción de la pieza fundida solidificada, y (5) reutilización - la arena puede ser reutilizado para hacer otros moldes? 11.5 ¿Cuál es el proceso de Antioquía? Respuesta.El proceso de Antioquía se refiere a la fabricación del molde. El molde es 50% de arena y 50% yeso se calienta en un autoclave y después se secó. Este molde tiene una mayor permeabilidad que un yeso molde. 11.6 ¿Cuál es la diferencia entre el vacío de fundición permanente del molde y el moldeado al vacío? Respuesta. Vacío de fundición de molde permanente-es una forma de colada a baja presión en la que el vacío es se utiliza para dibujar metal fundido en la cavidad. Moldeo por vacío es moldeado en arena en la que el molde de arena se mantiene unido por la presión de vacío en lugar de mediante un aglutinante químico. 11.7 ¿Cuáles son los metales más comunes utilizados en la fundición a presión? Respuesta. Comunes metales de fundición son el zinc, estaño, plomo, aluminio, latón y magnesio.
11.8 ¿Qué máquinas de fundición por lo general tienen una mayor tasa de producción, cámara fría o caliente-cámara, y por qué? Respuesta. Máquinas de cámara caliente son más rápidos porque de cámara fría a presión las máquinas de fundición requieren metal fundido que se coló en la cámara desde una fuente externa. 11.9 ¿Qué es el flash de fundición a presión? Respuesta. Flash es una porción delgada de metal en la parte exterior de una pieza de fundición que resulta de metal fundido está metida en los espacios entre las mandíbulas de la matriz del molde en la línea de separación, o en el espacios libres alrededor de los núcleos y los expulsores. 11.10 ¿Cuál es la diferencia entre la verdadera y la colada de fundición centrífuga semicentrifugal? Respuesta. En cierta fundición centrífuga, se utiliza un molde tubular y se produce una parte tubular. En fundición semicentrifugal, la forma es sólida; un ejemplo es una rueda de tren. El molde se gira de manera que la fuerza centrífuga se utiliza para distribuir el metal fundido al exterior del molde de modo que el densidad del metal final es mayor en las secciones exteriores. 11.11 ¿Qué es una cúpula? Respuesta. Una cúpula es un horno cilíndrico vertical equipado con un canal de colada cerca de su base. Cúpulas se utilizan para fundir hierro fundido. 11.12 ¿Cuáles son algunas de las operaciones necesarias en la fundición en arena después de la colada se retira del molde? Respuesta. Las operaciones incluyen (1), el recorte en los que los bebederos, los corredores, elevadores y flash son retirado, (2) la eliminación del núcleo, (3) la limpieza de superficies, (4) la inspección, (5) la reparación, si es necesario, (6) el calor tratamiento, y (7) de mecanizado. 11.13 ¿Cuáles son algunos de los defectos de carácter general que encuentren en procesos de fundición? Nombre y describa brevemente tres. Respuesta. Defectos generales incluyen: (1) misruns, en el que la fundición se solidifica antes de llenar el molde cavidad; (2) frío se cierra, en la que dos porciones de flujo de metal juntos, pero hay una falta de fusión en el conjunta, (3) tiros frías, donde los glóbulos sólidos de metal fundido quedar atrapado en el casting, (4) cavidad de contracción, que es una depresión en la superficie de colada o de un vacío interno en la colada causada por la contracción de solidificación; (5) microporosidad, que es una red de pequeños huecos en todo la fundición causada por la contracción de solidificación localizada, y (6) lagrimeo
caliente, que es una grieta en la fundición causada por un molde que no cede al metal durante las primeras etapas de la solidificación contracción. 11.14 ( video ) ¿Cuál es la composición de la arena verde en el proceso de moldeo de arena verde? Respuesta: La arena está compuesta de arena de sílice, arcilla y agua. 11.15 ( video ) ¿Cuáles son las ventajas y desventajas de la arena de moldeo más de bastidor de inversión? Respuesta: fundición en arena proporciona bajo coste de producción para una amplia variedad de metales, formas y tamaños. El tamaño de la pieza fundida es ilimitado. La desventaja es la superficie de terminar una dimensiones control no son muy buenos. 11.16 ( vídeo ) Explique la diferencia entre las máquinas horizontales y verticales de fundición a presión. Qué es más popular? Respuesta: La dirección de la máquina indica la dirección en la que se inyecta el metal. Horizontal se inyecta desde el lateral y vertical desde la parte superior. Horizontal es la más común tipo utilizado en la industria. 11.17 ( video ) ¿Por qué son de aluminio y las aleaciones de cobre no aptos para el uso en fundición a presión de cámara caliente? Respuesta: de aluminio fundido y aleaciones de cobre atacan la olla de metal se utiliza para mantener la vacuna para la siguiente colada. Con el tiempo, ellos atacarían y erosionar químicamente la alimentación de fundición a presión mecanismo. 11.18 ( vídeo ) De acuerdo con el casting de vídeo dado, qué materiales son los más comunes para moldes de fundición a presión? Respuesta: Los materiales comunes para moldes de fundición a presión son aceros para herramientas de trabajo en caliente, aceros para moldes, martensítico aceros, y metales refractarios, tales como aleaciones de tungsteno o aleaciones de molibdeno. Multiple Choice Quiz
Hay un total de 27 respuestas correctas de las siguientes preguntas de opción múltiple (algunas preguntas tienen múltiples respuestas que son correctas). Para lograr una puntuación perfecta en la prueba, todas las respuestas correctas se debe dar. Cada respuesta correcta vale 1 punto. Cada respuesta omitida o respuesta incorrecta reduce la puntuación de 1 punto, y cada respuesta adicional más allá
del número correcto de respuestas reduce la puntuación de 1 punto. Porcentaje puntuación en el cuestionario se basa en el número total de respuestas correctas. 11.1 ¿Cuál de los siguientes procesos de fundición es el más utilizado: (a) la fundición centrífuga, (b) mueren de fundición, (c) bastidor de inversión, (d) la fundición en arena, o (e) de fundición shell? Respuesta. (D). 11.2 En el moldeado en arena, el tamaño volumétrico de la pauta es (a) más grande que, (b) el mismo tamaño que, o (c) más pequeña que la pieza de fundición? Respuesta. (A). 11.3 La arena de sílice que tiene una de las siguientes composiciones: Respuesta. (C). 11.4 Por lo que una de las siguientes razones es un moho verde llamado: (a) el verde es el color del molde, (b) la humedad está contenida en el molde, (c) del molde se cura, o (d) del molde es seca? Respuesta. (B). 11.5 Dado que W m
= Peso del metal fundido desplazado por un núcleo y W c
= Peso del núcleo, la fuerza de flotación es la que uno de los siguientes: (a) una fuerza hacia abajo = W m
+ W c
, (B) la fuerza hacia abajo = W m - W c
, (C) la fuerza hacia arriba = W m
+ W c
O (d) fuerza hacia arriba = W m Respuesta. (D).
11.6 ¿Cuál de los siguientes procesos de fundición son operaciones moldes desechables (cuatro respuestas correctas): (a) fundición centrífuga, (b), de fundición, (c) bastidor de inversión, (d) de fundición de baja presión, (e) la fundición en arena, (F) de moldeo cáscara, (g) de colada aguanieve, y (h) de moldeo por vacío? Respuesta. (C), (e), (f), y (h). 11,7 moldeo Shell se describe mejor mediante el cual una de las siguientes: (a) la operación de colada en el que el metal fundido ha sido derramado después de una cáscara delgada se ha solidificado en el molde, (b) de fundición proceso en el que el molde es una cáscara delgada de arena binded por una resina termoendurecible, (c) la fundición en arena operación en la que el patrón es una concha en lugar de una forma sólida, o (d) operación de colada utiliza para hacer conchas marinas artificiales? Respuesta. (B). 11.8 bastidor de inversión es también conocido por los que uno de los nombres siguientes: (a) moldear rápido retorno de la inversión, (B) el proceso completo del molde, (c) el proceso lost foam, (d) Proceso de patrón de pérdida, o (e) el proceso de cera perdida? Respuesta. (E). 11.9 En yeso de colada del molde, el molde está hecho de que uno de los siguientes materiales: (a) Al 2 O 3 , (B) CaSO 4 -H 2 O, (c) de SiC, o (d) SiO 2 ? Respuesta. (B). 11.10 ¿Cuál de las siguientes califica como un proceso de fundición de precisión (dos respuestas correctas): (a) lingote de fundición, (b) bastidor de inversión, (c) el yeso de colada del molde, (d) la fundición en arena, y (c) moldear shell?
Respuesta. (B) y (c).
11.11 ¿Cuál de los siguientes procesos de fundición son operaciones moldes permanentes (tres respuestas correctas): (a) fundición centrífuga, (b) a presión fundición, (c) proceso de poliestireno expandido, (d) la fundición en arena, (e) cáscara moldeo, (f) de colada aguanieve, y (g) de moldeo por vacío. Respuesta. (A), (b), y (f). 11.12 ¿Cuál de los siguientes metales normalmente se utiliza en la fundición a presión (tres mejores respuestas): (a) de aluminio, (b) de hierro fundido, (c) de acero, (d) estaño, (e) de tungsteno, y (f) de zinc? Respuesta. (A), (d), y (f). 11.13 ¿Cuál de las siguientes son las ventajas de fundición a presión más de la fundición en arena (cuatro mejores respuestas): (a) mejor acabado de la superficie, (b) las tolerancias más estrechas, (c) más altos metales de temperatura de fusión, (d) aumento de la producción tasas, (e) Las piezas más grandes se pueden lanzar, y (f) del molde se pueden reutilizar? Respuesta. (A), (b), (d), y (f). 11.14 Cúpulas son hornos utilizados para fundir cuál de los siguientes metales (mejor respuesta): (a) de aluminio, (B) de hierro fundido, (c) de acero, o (d) de zinc? Respuesta. (B). 11.15 Una misrun es que uno de los siguientes defectos en la fundición: (a) los glóbulos de metal queden atrapados en la colada, (b) de metal no se vierte correctamente en el downsprue, (c) de metal se solidifica antes de llenar la cavidad, (d) microporosidad, y (e) la formación de "tubo"? Respuesta. (C). 11,16 ¿Cuál de los siguientes metales de fundición es más importante comercialmente: (a) de aluminio y su aleaciones, (b) de bronce, (c), de hierro fundido, (d) de acero fundido, o (e) las aleaciones de zinc? Respuesta. (C). Problemas Fuerza de flotación
11.1 Una fundición de aleación de aluminio-cobre se hace en un molde de arena con un macho de arena que pesa 20 kg.
Determine la fuerza en Newtons de flotabilidad que tienden a elevar el núcleo durante el vertido. Solución : el volumen Core V = 20/1605.4 = 0,01246 m 3 Peso de los desplazados de Al-Cu W = 35,17 kg Diferencia = (35,17-20) x 9,815 = 149 N 11.2 Un macho de arena situado dentro de una cavidad del molde tiene un volumen de 157,0 en 3 . Se utiliza en la colada de un molde carcasa de la bomba de hierro. Determinar la fuerza de flotación que tienden a levantar el núcleo durante el vertido. Solución : De la Tabla 13.1, la densidad de hierro fundido ρ
= 0,26 lb / in 3 F b = W m - W c W c
= 157 (0,058) = 9,106 libras W m
= 157 (0,26) = 40,82 libras F b
= 40,82 a 9,11 = 31,71 libras 11.3 cápsulas se utilizan para apoyar un núcleo de arena en el interior de una cavidad de molde de arena. El diseño de los comprimidos oblongos y el manera en que se colocan en la superficie de la cavidad de molde permite que cada cápsula para sostener una fuerza de 10 libras. Varias cápsulas se encuentran por debajo del núcleo de apoyo que antes de verter, y varios otros cápsulas se colocan por encima del núcleo para resistir la fuerza de flotabilidad durante el vertido. Si el volumen de la core = 325 pulg 3
, Y el metal se vierte es de latón, determinar el número mínimo de comprimidos que deben ser colocado (a) por debajo del núcleo, y (b) por encima del núcleo. Solución : De la Tabla 13.1, la densidad de latón ρ
= 0,313 lb / in 3 . (A) W c
= 325 (0,058) = 18,85 libras Al menos 2 cápsulas se requieren por debajo, para resistir el peso del núcleo. Probablemente, 3 ó 4 comprimidos sería mejor para lograr la estabilidad. (B) W m
= 325 (0.313) = £ 101.73 F b
= 101,73 a 18,85 = 82,88 libras Un total de 9 cápsulas se requieren por encima del núcleo para resistir la fuerza de flotabilidad. 11.4 Un núcleo de arena utilizada para formar las superficies interiores de una pieza de acero fundido experimenta una fuerza de flotabilidad de 23 kg. El volumen de la cavidad del molde que forma la superficie exterior de la pieza fundida = 5,000 cm 3 . ¿Qué es el peso de la pieza colada final? No haga caso de las consideraciones de la contracción. Solución : la densidad de arena = 1,6 g / cm 3 , La densidad de fundición de acero ρ
= 7,82 g / cm 3 F b = W m - W
c
= 7.82V - 1.6V = 6.22V = 23 kg = 23,000 g V = 3698 cm 3 . Cavidad de volumen V = 5000 cm 3 Volumen de fundición V = 5000 - 3698 = 1302 cm 3 . Peso del casting final W = 1,302 (7,82) = 10.184 g = 10.184 kg Fundición centrífuga
11.5 Una verdadera operación de colada centrífuga horizontal se utiliza para hacer la tubería de cobre. Las longitudes se de 1,5 m de diámetro exterior = 15.0 cm, y el diámetro interior = 12.5 cm. Si la velocidad de rotación de los la tubería = 1000 rev / min, determinar el G-factor. Solución : De la ecuación. (11.4), GF = R ( π N / 30)
2 / g = 7,5 (π (1000) / 30) 2 / 981 = 83,8 11.6 Una verdadera operación de colada centrífuga se va a realizar en una configuración horizontal para hacer reparto secciones de tubo de hierro. Las secciones tendrán una longitud = 42.0 in, de diámetro exterior = 8,0 in, y la pared espesor = 0,50 pulg Si la velocidad de rotación de la tubería de 500 rev / min, determinar el G-factor. Es el operación probable que tenga éxito? Solución : Uso de la pared de la fundición, fuera de R = 0,5 (8) / 12 = 0,333 ft v = π RN / 30 = π
(0.333) (500) / 30 = 17,45 pies / seg. GF = v 2 / Rg = (17.45) 2
/ (0,333 x 32,2) = 28.38 Dado que el G-factor es menor que 60, la velocidad de rotación no es suficiente, y es probable que la operación al no tener éxito. 11.7 Un verdadero proceso de fundición centrífuga horizontal se utiliza para hacer casquillos de bronce con la siguiente Dimensiones: Longitud = 10 cm, diámetro exterior = 15 cm, y el diámetro interior = 12 cm. (A) Determinar la velocidad de rotación requerida con el fin de obtener un factor de de G-70. (B) Al operar a esta velocidad, ¿cuál es la fuerza centrífuga por metro cuadrado (Pa) impuesta por el metal fundido en la pared interior de la el molde? Solución : (a) Usando el diámetro de la pared exterior de la pieza fundida, que es igual a la pared interior diámetro del molde, D = 15 cm N = (30 / π
) (2 g x 70/15) 0.5 = 913.7 rev / min. (B) Utilice 1,0 cm de longitud de la pared del molde como base de cálculo de la superficie. Área de la longitud de la pared del molde A = π D o L = π
(15 cm) (1 cm) = 15 π
cm 2 = 15 π
(10 -4 )M 2 El volumen de metal fundido V = π
( R o
2 - R yo
2 ) (1,0) = π
((7,5) 2 - (6) 2 ) (1,0) = 63,62 cm 3 Masa m = (8.62 g / cm 3 ) (63,62 cm 3 ) = 548,4 g = 0,5484 kg v = π RN / 30
Use radio medio R = (7.5 + 6.0) / 2 = 6.75 cm v = π
(6,75) (913,7) / 30 = 645,86 cm / s = 6,4585 m / s Fuerza centrífuga por metro cuadrado en la pared del molde = F c / A donde F c = mv
2 / R F c
= (0,5484 kg) (6,4586 m / s) 2 / (6,75 x 10 -2 m) = 338,9 kg-m / s 2
Teniendo en cuenta que 1 N = 9,81 kg-m / s 2 , F c
= 338.9/9.81 = 34,55 N F c / A = (34,55 N) / (15 π
x 10 -4 m 2 ) = 0,7331 (10 4 )N/m 2 = 7331 Pa
11.8 verdadera operación de colada centrífuga se realiza horizontalmente para hacer tubos de cobre de gran diámetro secciones. Los tubos tienen una longitud = 1,0 m, diámetro = 0,25 m, y espesor de pared = 15 mm. (A) Si el velocidad de rotación de la tubería = 700 rev / min, determinar el G-factor de sobre el metal fundido. (B) ¿Es la velocidad de rotación suficiente para evitar "la lluvia?" (C) ¿Qué volumen de metal fundido debe ser vertido en la molde para hacer la colada, si la contracción de solidificación y contracción después de la solidificación son en cuenta? Solución : (a) GF = v 2 / Rg g = 9,8 m / s 2 v = π RN / 30 = π
(0.125) (700) / 30 = 9.163 m / s GF = (9.163) 2
/ (0.125 x 9,8) = 68,54 (B) G-factor es suficiente para una operación de colada exitosa. (C) Volumen de producto final después de la solidificación y el enfriamiento es V = (0,25 2 - (Desde 0,25 hasta 0,03) 2 ) π
x 1.0 / 4 = 0.25 π
(0,25 2 - 0.22 2 ) = 0.011074 m 3 De la Tabla 12.1, la contracción de solidificación = 4,9% y la contracción térmica sólido = 7,5% para de cobre. Teniendo en cuenta estos factores, El volumen de metal fundido V = 0.011074 / (1-0,049) (1-0,075) = 0,01259 m 3
11.9 Si una verdadera operación de colada centrífuga debían llevarse a cabo en una estación espacial que circunda la Tierra, ¿cómo afectaría a la ingravidez el proceso? Solución : La masa de metal fundido no se vería afectada por la ausencia de la gravedad, pero su peso sería cero. Por lo tanto, en la ecuación G-factor de ( GF = v 2 / Rg ), GF teóricamente iría al infinito si g = 0. Por lo tanto, debería ser posible para forzar el metal contra las paredes del molde en centrífuga de fundición, sin las molestias de la "lluvia" dentro de la cavidad. Sin embargo, todo esto supone que el metal es el interior del molde y que gira con él. En la ausencia de la gravedad, no habría un problema en verter el metal fundido en la cavidad del molde y conseguir que se adhiera a la pared del molde como el molde comienza a girar. Sin gravedad el metal líquido no se vería forzado contra la superficie inferior de los el molde para iniciar la acción centrífuga.
11.10 Un verdadero proceso de fundición centrífuga horizontal se utiliza para hacer anillos de aluminio con la siguiente Dimensiones: Longitud = 5 cm, diámetro exterior = 65 cm, y el diámetro interior = 60 cm. (A) Determinar la velocidad de rotación que proporcionar un factor G = 60. (B) Supongamos que el anillo se hace fuera de de acero en lugar de aluminio. Si la velocidad de rotación calculado en la parte (a) se utiliza en la fundición de acero operación, determine el Grupo de los factores y (c) la fuerza centrífuga por metro cuadrado (Pa) en la pared del molde. (D) Que este resultado de la velocidad de rotación de una operación exitosa? Solución : (a) Utilizar el diámetro interior del molde en la ecuación. (11.5), D = D o
= 65 cm. Utilice g = 981 cm / s 2 , N = 30 (2 g x GF / D ) 0.5 / π
= 30 (2 x 981 x 60/65) 0.5 / π
= 406.4 rev / min. (B) Velocidad de rotación sería el mismo que en la parte (a) porque la masa no entra en el cómputo de la velocidad de rotación. N = 406,4 rev / min (C) Utilice 5 cm de longitud de anillo como base de cálculo de la superficie. Área de la longitud de la pared del molde A = π D o L = π
(65 cm) (5 cm) = 1021 cm 2 = 0,1021 m 2 El volumen de metal fundido V =
π ( R o
2 - R yo
2 ) ( L ) = π
((65/2) 2 - (60/2) 2 (5,0)) = 2454,4 cm 3 Densidad de acero ρ
= 7,87 g / cm 3 Masa m = (7.87g/cm 3 ) (2454,4 cm 3 19,315.9) = g = 19,316 kg v = π RN / 30
Use radio medio R = (65 + 60) / 4 = 31,25 cm = 0,3125 m v = π
(31.25) (406.4) / 30 = 1329,9 cm / s = 13.299 m / s Fuerza centrífuga por metro cuadrado en la pared del molde = F c / A donde F c = mv
2 / R F c
= (19.316 kg) (13,299 m / s)
2 / (0,3125 m) = 10,932.1 kg-m / s 2 Teniendo en cuenta que 1 N = 9,81 kg-m / s 2 , F c
= 10,932.1 / 9,81 = 1114,4 N F c / A = (1114,4 N) /
(0,1021 m
2 ) = 10,914.7 N / m 2 = 10,914.7 Pa
(D) El G-factor de 60, probablemente como resultado de una operación de colada exitosa. 11.11 Para el anillo de acero de las precedentes Problema 11.10 (b), se determina el volumen de metal fundido que debe estar vierte en el molde, dado que la contracción líquido es 0,5 por ciento, y la contracción de solidificación y la contracción del sólido después de la congelación se puede determinar a partir de la Tabla 10.1. Solución : Volumen de la última colada V = π ( R o
2 - R yo
2 ) L = π (32,5 2 - 30 2 (5)) = 2454,4 cm 3 Dado que la contracción del metal fundido = 0,5%, y de la Tabla 10.1, la contracción de solidificación para el acero = 3% y la contracción sólida durante el enfriamiento = 7,2%, la contracción volumétrica total es
1 - (1-0,005) (1-0,03) (1-0,072) = 1 hasta 0,8957 = 0,1043 El volumen de partida requerido de metal fundido V = 2454,4 / (0,8957) = 2740,2 cm 3
11.12 Un verdadero proceso de fundición centrífuga horizontal se utiliza para fabricar tuberías de plomo para las plantas químicas. La tubería tiene longitud = 0,5 m, diámetro exterior = 70 mm, y espesor de pared = 6,0 mm. Determinar el velocidad de rotación que proporcionar un factor G = 60. Solución : D = 70 mm = 0,07 m. g = 9,8 m / s 2 N = 30 (2 g x GF / D ) 0.5 / π
= 30 (2 x 9,8 x 60/.07) 0.5 / π
= 1237.7 rev / min. 11.13 Un verdadero proceso de fundición centrífuga vertical se utiliza para hacer secciones de tubo con una longitud = 10,0 y de diámetro exterior = 6,0 pulg El diámetro interior del tubo de = 5,5 en la parte superior y en 5,0 en la parte inferior. ¿A qué velocidad debe ser el tubo de girar durante la operación con el fin de cumplir con estas especificaciones? Solución : Use la ecuación. (11.6) para hacer el cálculo de N : N = (30 / π
) (2 gL / ( R t
2 - R b
2 ) 0.5 L = 10 in = 0.8333 ft R t
= 5.5 / 2 = 2,75 = 0.22917 ft R
b
= 5.0 / 2 = 2,50 in = 0.20833 ft N = (30 / π
) (2 x 32,2 x 0,8333 / (0,22917 2 - 0.20833 2 ) 0.5 = 9.5493 (5888) 0.5 = 732.7 rev / min 11.14 Un verdadero proceso de fundición centrífuga vertical se utiliza para producir casquillos que son 200 mm de largo y 200 mm de diámetro exterior. Si la velocidad de rotación durante la solidificación es de 500 rpm, determinar el interior de diámetro en la parte superior del casquillo, si el diámetro interior en la parte inferior es de 150 mm. Solución : L . = 200 mm = 0,2 m R b
= 150/2 = 75 mm = 0,075 m. N = (30 / π
) (2 gL / ( R t
2 - R b
2 ) 0.5 = (30 / π
) (2 x 9,8 x 0,2 / ( R t
2 - 0.075 2 )) 0.5
N = (30 / π
) (3,92 / ( R t
2 - 0.005625)) 0.5 = 500 rev / min (3,92 / ( R t
2 - 0.005625)) 0.5 = 500 π
/ 30 = 52,36 3,92 / ( R t
2 - 0,005625) = (52,36) 2 = 2.741,56 R t
2 - .005625 = 3.92/2741.56 = 0,00143 R t
2 = 0,005625 + 0,001430 = 0,007055 R t
= (0.007055) 0.5 = 0,08399 m = 83,99 mm. D t
= 2 (83,99) = 167,98 mm . 11.15 Un verdadero proceso de fundición centrífuga vertical se utiliza para convertir tubos de latón que es 15.0 de largo y cuyo
de diámetro exterior = 8,0 pulg Si la velocidad de rotación durante la solidificación es 1000 rpm, determinar la diámetro interior en la parte superior e inferior de la tubería si el peso total del casting final = 75,0 libras. Solución : Por el bronce, la densidad ρ
= 0,313 lb / in 3 (Tabla 11.1). Volumen de fundición V = 75.0/.313 = 239,6 en 3 Supongamos que la pared interior de la fundición es recta de arriba a abajo (una aproximación de la forma parabólica). El promedio radio interior R yo
= ( R t
+ R b
)/2 Volumen V = π ( R o
2 - R yo
2 ) L = π
(4,0 2 - R yo
2 ) (15,0) = 239,6 en 3 (4,0 2 - R yo
2 ) = 239.6/15 π
= 5.085 R yo
2 = 16,0 a 5,085 = 10,915 en 2 R yo
= 3,304 en Sea R t R = yo + y = 3,304 + Y y R b R = yo - y = 3,304 - Y , donde Y = la mitad de la diferencia entre R t y R b
. N = (30 / π ) (2 gL / ( R t
2 - R b
2 ) 0.5 = (30 / π
) (2 x 32,2 x 12 x 15 / ((3,304 + Y ) 2 - (3.304- Y ) 2
)) 0.5 Dada N = 1.000, por lo tanto 1000 π
/ 30 = (11592 / ((3,304 + Y ) 2 - (3.304- Y ) 2 )) 0.5 ((3.304 + Y ) 2 - (3.304- Y ) 2 ) 0.5 = 30 (11592) 0.5 / 1000 π
= 1,02814 (3.304 2 + 6.608 y + y 2 - (3,304 2 - 6.608 y + y 2 )) 0.5 = 1,02814 (3.304 2 + 6.608 y + y 2 - 3.304 2 + 6,608 Y - Y 2
) 0.5 = 1,02814 (2 x 6.608 Y ) 0.5 = (13.216 Y ) 0.5 = 1,02814 3.635 ( y ) 0.5 = 1,02814 Y = 0.080 pulg R t
= 3,304 + 0,080 = 3,384 pulg D t
= 6.768 pulg R b
= 3,304-0,080 = 3,224 pulg D b
= 6.448 pulg Defectos y Consideraciones de diseño
11.16 La carcasa para un producto determinado maquinaria está hecho de dos componentes, ambas piezas de fundición de aluminio. El componente más grande tiene la forma de un disipador de plato y el segundo componente es una cubierta plana que está unido al primer componente para crear un espacio cerrado para las piezas de maquinaria. Arena de fundición es utilizado para producir las dos fundiciones, los cuales se ven afectadas por defectos en la forma de misruns y cierra frío. El capataz se queja de que las partes son demasiado delgadas, y ese es el motivo de los defectos. Sin embargo, se sabe que los mismos componentes se funden con éxito en otras fundiciones. ¿Qué otra explicación se puede dar a los defectos? Solución : Misruns y cierra fría resultan de baja fluidez. Una posible razón para los defectos en