Inspeccion y Costos de Fundicion

 INSPECCIÓN Y COSTOS COSTOS DE FUNDICIÓN  Pico Llerena Llerena Jonathan Javier  Silva Villacrés Christian Omar  Velasco Álvarez David Natanael  Universidad Técnica de Ambato !"#C$%  Av  Av Los Chas&'is ( )io Pa(amino  Ambato*+c'ador   Jonathan,avier-.icollerena/hotmailcom  Jonathan,avier-.icollerena/hotmailcom christiansilva01/hotmailcom natanaelvelasco2/3mailcom

I.

RESUMEN:

Mediante este trabajo se da a conocer la inspección de las fundiciones y sus costos, para controlar y comprobar los productos, en la fundición se hace uso de la inspección. Cada fundición se debe realizar cierta inspección adecuada al final de los procesos, después de la operación de limpieza del producto, esta inspección busca toda clase de defectos visuales, costas, contracciones y roturas. La fundición es inspeccionada en busca de defectos. Las fundiciones, así como sus causas deben ser investigadas. s importante para mantener una buena calidad de control en todas las etapas de los procesos de fundición, desde la preparación del molde hasta la e!tracción de la fundición de los moldes. "e las misma manera una vez inspeccionado el producto, debemos tomar en cuenta los costos #ue nos ha generado, si el  producto aprueba los par$metros par$metros de calidad serían serían menores sus costos costos caso contrario contrario es necesario ma#uinar o aplicar aplicar otros métodos. métodos.

Palabras claves: %nspección, &undición, "efectos, !tracción, 'rocesos.

III. II.

MATERIALES

 INTRODUCCIÓN:  INTRODUCCIÓN:

(e pued pueden en util utiliz izar ar vari varios os méto método doss para para insp inspec ecci cion onar ar las las

A. Aluminio 

Al

!

fundiciones a fin de determinar su calidad, así como la presencia de cual#uier defecto. Las fundiciones se pueden inspeccionar  visual u ópticamente en busca de defectos superficiales. Los defectos superficiales e internos se investigan utilizando varis técnic técnicas as

nos destruct destructiva ivas. s. n las pruebas pruebas destru destructi ctivas vas,, se

e!traen e!traen espécimen espécimen de prueba prueba de varias varias secciones secciones de una pieza fund fundid idaa para para ensa ensaya yarr su resi resist sten enci cia, a, duct ductil ilid idad ad y otra otrass  propiedades mec$nicas, y para determinar la presencia y

Figura1. Al'minio "uen#e: htt.455666.atric7voillotcom5s.5al'minio*180html  $. Ca%a a%a &e &e Arena

localización de porosidad y otros defectos. "e las misma misma manera manera una vez inspe inspecci cciona onado do el produc producto, to, debemos tomar en cuenta los costos #ue nos ha generado, si el  producto aprueba los par$metros de calidad, memorarían los costos, caso contrario debemos estudiar las causas por las cuales el produc producto to luego luego de la e!trac e!tracció ción n y limpie limpieza za result resultaa con  porosidades, rechupes y m$s defectos, de tal manera esto nos  perjudicaría al momento de costear precios mediante costo  beneficio.

Figura 2. Ca,a de $adera Fuente: Los A'tores

 .rod'cci9n de aleaci9n de n<&'el mediante ;'ndido en disco

C. A'ua (ara Lim(ie)a &el Mo&elo

rotatorio

Fuente: Cortes
Figura 3 Chorro de a3'a a .resi9n Fuente: htt.455666:montes'.mes5ChorrodeA3'ahtml 

 por un defecto mayor en la fundición*. n caso de re#uerir e!trema hermeticidad para prevenir las

I*.

MARCO TEÓRICO

fugas en aplicaciones críticas, se utiliza helio presurizado o gases especialmente aromatizados con detectores.

INSPECCION DE "UNDICIONES 'ara mantener una buena calidad es importante controlar todas las etapas de la fundición, desde la preparación del molde hasta la e!tracción de las fundiciones de los moldes o de las matrices. (e pueden utilizar varios métodos para inspeccionar fundiciones a fin de determinar su calidad y la presencia y los tipos de cual#uier posible defecto. Las fundiciones pueden inspeccionarse visual u +(#icamen#e  en

"espués se revisa #ue la fundición no tenga fugas mientras se mantiene la presión. Las fundiciones inaceptables o defectuosas se funden otra vez para reprocesarlas. lgunos defectos se relacionan con el uso de moldes de arena y,  por tanto, ocurren solamente en la fundición en arena. un#ue en menor grado, los otros procesos de molde desechable son también susceptibles a estos problemas.

a)

de pelota causada por un escape de gases del molde durante

 busca de defectos superficiales.

el vaciado. -curre en la superficie de la parte superior de la

Los defectos internos y bajo la superficie se investigan mediante

fundición o cerca ella. La baja permeabilidad, pobre

diferentes técnicas no destructivas. n las pruebas destructivas

ventilación y el alto contenido de humedad en la arena del

se e!traen especímenes de prueba de distintas secciones de una fundición para hacer ensayos de resistencia, ductilidad y otras

So(la&uras. ste defecto es una cavidad de gas en forma

molde son las causas generales. b)  Punt! "e a#$i#er. s un defecto similar al de las sopladuras

 propiedades mec$nicas, adem$s de determinar la presencia,

#ue involucra la formación de numerosas cavidades

ubicación y distribución de la porosidad y cual#uier otro

 pe#ueas de gas en la superficie de la fundición o

defecto.

%)

ligeramente por debajo de ella. Ca&"a! "e arena.  ste defecto provoca una irregularidad en la superficie de la fundición, #ue resulta de la erosión del molde de arena durante el vaciado. l contorno de la

")

erosión se imprime en la superficie de la fundición final. C!tra! (on $reas rugosas en la superficie de la fundición debido a la incrustación de arena y metal. (on causadas por  desprendimientos de la superficie del molde #ue se descascaran durante la solidificación y #uedan adheridas a la superficie de la fundición.

e)  Penetra%i'n. Cuando la fluidez del metal lí#uido es muy alta, éste puede penetrar en el molde o en el corazón de

Figura 4. a%* +s&'ema del ;'ndido en disco rotatorio .ara  .rod'cir tiras del3adas de metal amor;o b%* ;oto de la

arena. "espués de la solidificación, la superficie de la fundición presenta una mezcla de granos de arena y metal.

 $)

/na mejor compactación del molde de arena ayuda a evitar 

 c* ensayos mec$nicos para determinar propiedades, tales como

esta condición.

la resistencia a la tensión y dureza. (i se descubren defectos,

Crri(ient "e# (#"e . (e manifiesta como un escalón en el plano de separación del producto fundido, causado por el desplazamiento lateral del semimolde superior con respecto al inferior.

 g)

Crri(ient "e# %ra'n. /n movimiento similar puede suceder con el corazón, pero el desplazamiento es

 pero éstos no son serios, muchas veces es posible salvar la fundición por soldadura, esmerilado y otros métodos de recuperación #ue se hayan convenido con el cliente.

DE"ECTOS DE LA "UNDICIÓN !isten defectos comunes en todos los procesos de fundición.

generalmente vertical. l corrimiento del corazón y del molde es causado por la flotación del metal fundido. *)  +#"e agrieta" ,-ena!  re#ie-e!).   (i la resistencia del molde es insuficiente, se puede desarrollar una grieta en la

a) 0#ena" in%(#et. ste defecto aparece en una fundición #ue solidificó antes de completar el llenado de la cavidad del molde. Las causales típicas incluyen4

#ue el metal lí#uido puede entrar para formar una aleta en la •

fundición final.

• • •

b!

fluidez insuficiente del metal5fundido.  baja temperatura de vaciado. vaciado #ue se realiza muy lentamente. sección transversal de la cavidad del molde muy

delgada.  unta $r&a. /na junta fría aparece cuando dos porciones del metal fluyen al mismo tiempo, pero hay una falta de fusión entre ellas debido a solidificación o enfriamiento prematuro. (us causas son similares a las del llenado incompleto.

c!  +eta# gran!  grnu#! $r&!. Las salpicaduras durante el vaciado hacen #ue se formen glóbulos de metal #ue #uedan atrapados en la fundición. /n buen diseo del sistema y de los procedimientos de vaciado #ue eviten las salpicaduras

Figura /.  De;ectos com'nes en ;'ndici9n de arena a%  so.lad'ras b% .'nto de al;iler c% ca
&!

 puede prevenir este defecto. Cavidad por contracción. ste defecto es una depresión de

 .enetraci9n ;% corrimiento del molde 3% corrimiento del coraz9n

la superficie o un hueco interno en la fundición debido a la

h% molde a3rietado

contracción por solidificación #ue restringe la cantidad de metal fundido disponible en la +ltima región #ue solidifica.

LOS PROCEDIMIENTOS DE INSPECCIÓN EN LA

-curre frecuentemente cerca de la parte superior de la

"UNDICIÓN INCLU,EN:

fundición, en cuyo caso se llama rechupe. l problema se  puede resolver frecuentemente por un diseo apropiado de

0* %nspección visual para detectar defectos obvios como llenado incompleto, cortes fríos y grietas severas en la superficie1

la mazarota.

e! Microporosidad. (e refiere a una red de pe#ueos huecos

2* medida de las dimensiones para asegurarse #ue est$n dentro

distribuida a través de la fundición debida a la contracción

de las tolerancias1

 por solidificación del +ltimo metal fundido en la estructura

3* pruebas metal+rgicas, #uímicas, físicas y otras relacionadas

dendrítica l defecto se asocia generalmente con las

con la calidad inherente del metal fundido. Las pruebas de la

aleaciones, debido a la forma prolongada, en #ue ocurre la

categoría 3 incluyen4  a* pruebas de presión para localizar fugas en la fundición1

-!

solidificación en estos metales. "esgarramiento caliente. ste defecto, también llamado

 b* métodos radiogr$ficos, pruebas de partículas magnéticas, uso

agrietamiento caliente, ocurre cuando un molde, #ue no

de lí#uidos penetrantes fluorescentes y pruebas supersónicas

cede durante las etapas finales de la solidificación o en las

 para detectar defectos superficiales o internos en la fundición1

etapas primeras de enfriamiento, restringe la contracción de

la fundición después de la solidificación. ste defecto se

 prueba son )a* los penetrantes fluorescentes con diversas

manifiesta como una separación del metal.

sensibilidades, con fluorescencia bajo luz ultravioleta, y )b* los  penetrantes visibles #ue utilizan tinturas )por lo com+n de color  rojo*, #ue aparecen como líneas brillantes en la superficie de trabajo. ste método se puede utilizar para detectar varios defectos superficiales. l e#uipo es simple y de uso sencillo, puede ser   port$til y su operación es menos costosa #ue la de otros métodos. (in embargo, sólo puede detectar defectos #ue se encuentran abiertos a la superficie o #ue son e!ternos.

Ins(ecci+n me&ian#e (ar#1culas ma'n3#icas. sta técnica consiste en colocar partículas ferromagnéticas finas en la superficie de la parte. Las partículas se pueden aplicar en seco o con un portador lí#uido, como agua o aceite. Cuando se magnetizan con un campo magnético, la discontinuidad

Figura .  Al3'nos de;ectos com'nes en ;'ndiciones a% llenado incom.leto b% ,'nta ;rn'los ;r
MTODOS PARA DETERMINAR DE"ECTOS EN LA "UNDICIÓN Los ensayos no destructivos )6"7, por sus siglas en inglés* se efect+an de manera #ue la integridad del producto y la te!tura superficial permanezcan sin cambios. stas técnicas suelen re#uerir una habilidad considerable del operario y tal vez sea difícil interpretar los resultados de las  pruebas con precisión, debido a #ue las observaciones pueden ser subjetivas. (in embargo, el uso de gr$ficas de computadora y otras técnicas de mejoramiento ha reducido de manera considerable la

actuales

ntonces, el defecto se convierte en un magneto, debido a las fugas de flujo donde el defecto interrumpe las líneas del campo magnético. sto, a su vez, crea un par de polos 65( a pe#uea

tienen

campo salen de la superficie. 'or lo general, las partículas toman la forma y el tamao del defecto. Los defectos debajo de la superficie también se pueden detectar mediante este método, siempre #ue no sean profundos. s posible colorear las  partículas magnéticas con pigmentos para mejorar la visibilidad sobre superficies met$licas.

Ins(ecci+n ul#ras+nica. n esta técnica, una onda ultrasónica viaja a través de la parte. Los defectos internos )como las grietas* interrumpen la onda y reflejan parte de la energía ultrasónica. La amplitud de la

 posibilidad de error humano. sistemas

visiblemente alrededor del defecto.

escala en cual#uier lado del defecto conforme las líneas del

Ensa/os No Des#ruc#ivos.0

Los

)defecto* sobre la superficie hace #ue las partículas se re+nan

diversas

capacidades

de

ad#uisición de datos y de inspección y an$lisis cualitativo y cuantitativo.  continuación se sealan los principios b$sicos de las técnicas  principales de ensayos no destructivos.

L12ui&os (ene#ran#es. n esta técnica se aplican fluidos a las superficies de la parte  para #ue penetren en grietas, costuras y poros. 'or la acción de capilaridad, el penetrante puede introducirse en grietas hasta de anchura. "os tipos comunes de lí#uidos utilizados para esta

energía reflejada y el tiempo re#uerido para su retorno indican la  presencia y ubicación de cual#uier defecto en la pieza de trabajo. Las ondas ultrasónicas se generan mediante transductores )llamados unidades de b+s#ueda o sondas*, disponibles en diversos tipos y tamaos.

M3#o&os ac4s#icos. La técnica de emisión ac+stica detecta seales )ondas de esfuerzo de alta frecuencia* generadas por la propia pieza de trabajo durante la deformación pl$stica, la iniciación y

 propagación de grietas, la transformación de fase y la reorientación abrupta de los límites de grano. La formación de  burbujas durante la ebullición de un lí#uido y la fricción y el desgaste de las interfaces deslizantes son otras fuentes de seales ac+sticas.

Ra&io'ra-1a. La radiografía utiliza la inspección mediante rayos 8 para detectar defectos internos como grietas y porosidad. l principio implica las diferencias de densidad dentro de la parte. 'or  ejemplo, es com+n #ue el metal #ue rodea un defecto sea m$s denso y #ue, en consecuencia, aparezca como m$s ligero #ue los

Figura 5. Costos de los .rocesos de ;'ndici9n Fuente: ?al.a7,ian Schmid !:@@1% $an';act'ra #n3enier
defectos en una película de rayos 8. sto es similar a la forma en #ue los huesos y dientes aparecen m$s ligeros #ue el resto del cuerpo en las películas de rayos 8.9

Cada uno de estos factores individuales afecta )en grados variables* el costo general de una operación de fundición. l costo de un producto incluye los costos de materiales, mano de

ENSA,OS DESTRUCTI*OS Como su nombre lo indica, la parte sometida a prueba utilizando métodos de ensayo destructivos ya no mantiene su integridad, forma original o características superficiales. 7odos los métodos mec$nicos de prueba descritos en el capítulo 2 son destructivos, pues en ellos se retira del producto una muestra o espécimen para someterla a prueba. Los ejemplos de otras pruebas destructivas incluyen la prueba de velocidad de discos de rectificado, a fin de determinar su velocidad de e!plosión, y la prueba de alta presión de recipientes a presión, para determinar su presión de e!plosión.

obra, herramienta y e#uipo. La preparación para la fundición de un artículo incluye la producción de moldes y matrices #ue re#uieren materias primas, tiempo y esfuerzo, todo lo cual también afecta el costo de los productos. Como se puede observar en la tabla los moldes para fundición en arena implican un costo relativamente pe#ueo. n cambio, los moldes para diversos procesos y las matrices para fundición a presión re#uieren materiales costosos y mucha preparación. 7ambién e!isten costos importantes implícitos en la elaboración de modelos para fundición, aun#ue hay un gran avance en el uso de técnicas de elaboración r$pida de prototipos para reducir  costos y tiempo.

ECONOM5A DE LA "UNDICIÓN Como en todos los procesos de fabricación, el costo de cada  parte fundida )costo unitario* depende de diversos factores, incluyendo materiales, e#uipo y mano de obra. l revisar los diversos procesos de fundición en el capítulo 00, se puede observar #ue unos re#uieren m$s mano de obra #ue otros1 algunos necesitan costosas matrices y ma#uinaria, en tanto #ue otros re#uieren una gran cantidad de tiempo para producir las fundiciones

La fusión y el vaciado del metal fundido en moldes, así como el tratamiento térmico, la limpieza y la inspección de las fundiciones, también implican costos. l tratamiento térmico es una parte importante de la producción de muchos grupos de aleaciones )en especial de las fundiciones ferrosas* y puede ser  necesario para producir propiedades mec$nicas mejoradas. (in embargo, también introduce otro conjunto de problemas de  producción )como la formación de escamas en las superficies de fundición y alabeo de la parte* #ue pueden ser importantes en los costos. La mano de obra y las habilidades re#ueridas para estas operaciones pueden variar de modo considerable, dependiendo del proceso particular y el nivel de automatización en el taller de fundición. 'or ejemplo, la fundición por  revestimiento e!ige mucha mano de obra debido a los diversos

 pasos involucrados en la operación, aun#ue es posible cierta

'ara #ue un producto se venda con é!ito, su costo debe ser 

automatización, como el uso de robots.

competitivo con el de productos similares, sobre todo en el

n

cambio,

operaciones

como

los

procesos

altamente

mercado global. l costo total de un producto consta de varias

automatizados de fundición a presión en matriz pueden

categorías, como costos de materiales, de herramental, fijos,

mantener altas tasas de producción con poca mano de obra.

variables, de mano de obra directa y de mano de obra indirecta.  manera de lineamiento general para los costos involucrados,

7ambién debe hacerse notar #ue el costo por cada fundición

téngase en cuenta #ue hemos incluido secciones sobre la

disminuye conforme aumenta el n+mero de partes fundidas. 'or 

economía de los siguientes grupos individuales de procesos y

lo tanto, el sostenimiento de altas tasas de producción puede

operaciones de manufactura4 parte %% )fundición*1 parte %%%

 justificar el alto costo de matrices y ma#uinaria. (in embargo, si

)laminado, forjado, e!trusión, estirado, trabajo de l$minas

la demanda

met$licas, metalurgia de polvos, cer$micos, procesamiento de

es relativamente pe#uea, el costo por cada fundición aumenta

 polímeros*1 parte %: )ma#uinado, procesamiento abrasivo,

con rapidez. sí #ue se vuelve m$s económico fabricar las

ma#uinado avanzado1 y parte :% )soldadura y diversos procesos

 partes mediante fundición en arena u otros procesos de

de unión*.

fundición #ue se describen en este capítulo, o mediante otros  procesos de fabricación #ue se describen en las partes %%% y %:. ;emos visto #ue cada proceso de manufactura tiene sus ventajas y limitaciones particulares. 'or ejemplo, la fundición y el moldeo por inyección de polvos suelen producir formas m$s complejas #ue el forjado. (in embargo, mediante operaciones posteriores de ma#uinado y acabado, las forjas pueden ad#uirir formas complejas con gran  precisión dimensional y acabado superficial1 adem$s, tienen una resistencia y tenacidad #ue por lo general superan a las de los  productos de la fundición y la metalurgia de polvos. La forma de un producto puede ser tal #ue se fabri#ue mejor a  partir de varios componentes individuales #ue se unen después con elementos de sujeción, o con técnicas como la soldadura, la soldadura fuerte y la unión con adhesivos. 'ara otro producto,

*.

CONCLUSIONES (e han establecido lineamientos generales para ayudar  a los diseadores a producir fundiciones sin defectos y cumplir

con

las

tolerancias

dimensionales,

los

re#uisitos de servicio y diversas especificaciones y est$ndares. stos principios tienen #ue ver con la forma de la fundición y con diversas técnicas para minimizar  los puntos calientes #ue pueden causar cavidades por  contracción. "ebido al gran n+mero de variables involucradas, es fundamental el control riguroso de todos los par$metros, en particular de los relacionados con la naturaleza del flujo del metal lí#uido al interior  de los moldes y matrices y con la velocidad de

manufacturarlo de una sola pieza puede ser m$s económico

enfriamiento en diferentes regiones del molde. ntre los límites del buen rendimiento, los aspectos

debido a los significativos costos de ensamble implicados en

económicos de la fundición son tan importantes como

caso contrario. -tros factores #ue se deben considerar en la

las consideraciones técnicas. Los factores #ue afectan

selección del proceso son el tamao mínimo de la sección y las

el costo general son el costo de materiales, moldes,

dimensiones #ue se pueden producir de manera satisfactoria. 'or 

matrices, e#uipo y mano de obra, cada uno de los

ejemplo, es posible fabricar las secciones muy delgadas

cuales varía con las operaciones específicas. /n

mediante laminado en frío, pero sería difícil o imposible utilizar 

 par$metro importante es el costo por cada fundición,

 procesos como la fundición en arena, la forja o la metalurgia de

#ue puede justificar grandes gastos para grandes lotes

 polvos.

de producción utilizando ma#uinaria automatizada y controles por computadora.

COSTOS DE MANU"ACTURA

*I.

$I$LIO6RA"5A

<0= >alpa?jian (chmid )2@@0* Manufactura %ngeniería y 7ecnología. Cuarta dición <2= Castro A. )2@@B* &undiciones. ecuperado de4 http4DDcampus.fi.uba.arDfile.phpD2BEDMaterialFComplementarioD &undiciones.pdf  <3= Gor?os?y "aniel )2@0@* 7ecnologias y procesos de  producion . ecuperado de4 http4DDHHH0.herrera.unt.edu.arDfaceytDtyppDfilesD2@02D@ED7ema 5nIC2IGB5&ormado5de5metales.pdf 

[4] Arases, &1 Costa, 1 (onhel, -. Cristalización en disolución, conceptos b$sicos. ditorial everte, Garcelona, 2@@@. 'p 05J.