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Published on January 2017 | Categories: Documents | Downloads: 48 | Comments: 0 | Views: 337
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FUNDICIÓN Se define el proceso de fundición de metales como el proceso mediante el cual, la materia prima es llevada desde un estado sólido a un estado líquido, por medio del aporte de calor proporcionado por energía eléctrica o combustibles fósiles. . Para efectos del presente estudio, el concepto de fundición se extiende a todas aquellas empresas en las cuales se funde algún metal para obtener una o varias piezas de dimensiones y características bien definidas, siguiendo las especificaciones del proceso descrito anteriormente.

DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA

Definición de los pasos del proceso a) Se calienta primero el metal a una temperatura lo suficiente alta para transformarlo completamente al estado liquido. b) Se vierte directamente en la cavidad del molde c) Tan pronto el material fundido en el molde empieza a enfriarse, u conforme desciende la temperatura lo suficiente(al punto de congelación de un metal puro), empieza a la solidificación que involucra un cambio de fase del metal. Se requiere tiempo para completar esté cambio de fase, porque es necesario disipar una considerable cantidad de calor. Durante este proceso, el metal adopta la forma de la cantidad del molde y se establecen muchas de las propiedades y características de la fundición. d) Una vez que la fundición se ha enfriado lo suficiente, se remueve del molde. Hay seis tipos de procesos de colado:      Fundición en arena Fundición en molde permanente Fundición en matriz Fundición por centrifugado Fundición por revestimiento (cera perdida) 1



Fundición por casquete o vaina.

OBJETIVO  Realizar el estudio del proceso de fundición para la fabricación de un cuerpo de valvula

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CUERPO DE VALVULA

Funciones Principales             Cuerpo de válvula que sirve para: Presión de entrada al Puente de Regulación y Medición (PRM): podrá variar entre 570 psia y 510 psia. Presión de salida del Puente de Regulación y Medición (PRM) estará ajustada entre 380 psia y 320 psia . Densidad relativa del Gas Natural es de 0,62 Temperatura de trabajo entre –10°C a 60°C Capacidad nominal del Puente de Regulación y Medición (PRM) será de 15000 m3(n)/h Nivel sonoro: no deberá superar los 70 dB(A) medidos a un metro del armario. El Sistema deberá estar armado sobre un Skid diseñado para soportar el peso y configuración geométrica del PRM El Sistema deberá contar con tres líneas de suministro de gas natural: La primera de Trabajo, la segunda en Stand By y la tercera en By Pass. Los componentes involucrados en la medición deben estar ubicados dentro la arquitectura del PRM, según lo norma el reporte Nro. 7 de AGA Tanto la línea de entrada como la de salida deben ser bridadas, y traer consigo, el juego de espárragos y pernos para unión, además de sus correspondientes juntas dieléctricas. Se debe contar con cinco manómetro de conexión ½”, Dial min de 4.5”, Precisión de +- 1 del Rango, de entre 0 a 60 bar instalados en diferentes puntos del PRM. Se debe contar con cuatro termómetros y con escala de medición de entre -10 °C y 60°C. 3



Se deben instalar todos los manómetros menores en cada una de las líneas (Servicio y Stand By), necesarios para el ajuste, calibración y puesta en servicio del equipo.

Especificaciones tecnicas A. B. C. D. E. F. Diámetro interno, según ASME/ANSI B16.5. Espesor del bisel de las bridas con cuello (Welding Neck). Altura y diámetro externo del resalto, según ASME/ANSI B16.5. Acabado de la cara de contacto, según MSS-SP-6 Dimensiones de la cara de las Bridas, según ASME/ANSI B16.5. Dimensiones de las extremidades para la soldadura a tope, encaje para soldadura o rosca (tipo y paso), según ASME/ANSI B16.5. G. Dimensiones de la cara para junta de anillo, según ASME/ANSI B16.5.

ANÁLISIS GEOMÉTRICO Dimensiones.- Para realizar el dibujo con todas las especificaciones requeridas y por la facilidad de transferencia de información utilizaremos un CAD, Solid Works. Descripción del proceso de fundición para el cuerpo de valvula El primer dispositivo que se necesita para empezar el proceso de fundición es el modelo

Modelo  Material: El material del modelo es madera “mara” que tiene una porosidad media , facilidad en el tallado de la madera y por su accesibilidad en el mercado, entre otras ventajas que hemos podido encontrar en su fabricación es el tamaño y dimensiones de la pieza a fundir que por lo visto fueron trozos de madera que generalmente son desechados por los carpinteros.  Esto suponiendo claro un nivel de producción reducido ya que la madera por efectos de abrasión con el material del molde no seria útil para la fabricación de mas de 40 piezas aproximadamente.

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Pensando en un nivel de producción de 5000 piezas lo mas aconsejable seria un modelo de aluminio que tendría mejor resistencia al desgaste para tal producción, lo cual no es nuestro caso.



Dimensiones.- se utilizo un trozo de madera de dimensiones : 500 mm x 500mm

Partición del molde.Dependiendo de la relativa complejidad de la pieza y por efectos del cuidado de superficies funcionales y un criterio de facilidad de impresión y desmolde del modelo, cuidando de no destrozar el molde al extraer el modelo por el rozamiento de superficies cóncavas y convexas, tomar en cuenta de aquellos volúmenes que tengan un adecuado ángulo de desmolde podemos apreciar 2 criterios para ubicar la línea de partición del molde:

a. En el plano Z Y se puede identificar la dificultad en la introducción y extracción de los corazones laterales b. En el plano X Y que corresponde a la base de la pieza el moldeado permite realizarse con el empleo de un corazón permite realizar un adecuado moldeado y extracción del modelo.

Diseño de corazones El corazón fue realizado de arena compactada que fue elegido por consideraciones ya descritas anteriormente. Para la preparación de la arena para el corazón la mezcla tiene mayor proporción de bentonita (arcilla) en relación de la arena, alrededor de 1:4 en volumen.

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Molde   Existen moldes de tipo cuadrado y circulares , su aplicación depende del tamaño de la pieza a fundir . Preparación.- Para la preparación del molde se uso en primera instancia arena húmeda y se procedió luego ha mezclar con la arena preparada con bentonita . La arena es cernida y granulado, si fuera otro tipo de arena no serviría ya que puede producir defectos en el proceso de fundición , la proporción de arena y sílice que se usa para la fundición es de 10 palas de arena por una de bentonita.  Impresión y compactación.- Con la ayuda de herramientas (espátulas , cucharas) se realiza la compactación, para la impresión se necesita la arena preparada con bentonita en volumen mayor a la del modelo. Para lograr una buena impresión del modelo en el molde se utiliza la palma de la mano esto para compactar mejor la arena . Especificaciones del horno El horno que fue usada en la fundición es un horno basculante con un crisol de 300 kg de capacidad (=300 litros) revestido con ladrillo a su alrededor que funciona a diesel.

Desarrollo de la fundición de cuerpo de válvula Para la formación del bastidor inferior se prepara con la arena húmeda una plataforma cuadrada de aproximadamente 70cm de lado y 40cm de alto, con la ayuda de una regleta se empieza a alisar , encima se le agrega arena cernida y se demarca la superficie aproximada a la cual se va introducir el modelo , seguidamente se realiza una cavidad con las dimensiones del modelo en dicha cavidad se compacta arena mezclada con bentonita, al momento de introducir la pieza a la cavidad se debe tomar en cuenta una distancia de 2 cm, entre el piso y el modelo para tener una buena fundición y nuevamente se vuelve a compactar la arena alrededor de la arena hasta que la arena tome la forma exacta del modelo y posteriormente se procede a limpiar cualquier residuo que haya en la superficies cualquier defecto en la fundición. con la ayuda de una brocha para evitar

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De igual manera para la parte superior del molde se utiliza un bastidor metálico de dimensiones: 31 de largo, 28 de ancho y 10 cm de alto se rellena con arena alrededor del bastidor y al centro se coloca arena preparada para la impresión de la parte superior del modelo, al mismo tiempo se coloca el bebedero de 4cm de diámetro. Para la fabricación de los corazones teniendo ya la caja de corazones se procede al llenado y compactación, el preparado contiene una mayor proporción de bentonita esto para lograr mayor fuerza de cohesión en la mezcla para contrarrestar la presión ejercida por el metal fundido cuando entre en el molde. Finalmente teniendo ya los moldes inferior como superior y los corazones colocados en el modelo(un corazón en nuestro caso), se procede al armado del molde principal, posteriormente se le pone pesos para evitar la separación de bastidores en el momento del vaciado del metal fundido. Cuando el metal ya está fundido y listo para hacer el vaciado en los moldes se calientan cubetas metálicas para evitar la solidificación prematura del metal, seguidamente son dos los operarios que con la ayuda de una cubeta sujetada por un soporte reciben el metal fundido que va cayendo del horno es en ese momento que se dirigen a los moldes que estan dispuestos alrededor del horno, ya en los moldes uno de los operarios es el encargado de dirigir el vaciado porque el otro solo sirve de apoyo, para la verificación del llenado basta visualizar el bebedero el cual se llena. El secado de la pieza se lo hace al ambiente, para nuestro caso necesito unas 13.741 min. Secado ya el molde se lo destruye para sacar la pieza, también se destruyen los corazones.

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TIEMPOS DE PREPARACIÓN DEL MOLDE
PROCESO MEDIDA UNIDAD OBSERVACIONES Minutos Dispuesto en la tierra que corresponde la parte de mas volumen del modelo. Minutos Este secado se lo hace simultaneo con el otro molde Minutos Hecho en un bastidor metálico

Formado del molde 20 inferior Secado del molde 5 inferior Formado del molde 15 superior Secado del molde 5 superior Formado corazones Secado corazones Armado del molde 2 completo TOTAL 60 de 8 de 5

minutos

Este secado se lo hace simultaneo con el otro molde

minutos

Hecho de manera manual en una mesa de trabajo

minutos

Que lleva un mayor tiempo por la importancia del secado.

minutos

Incluye colocado de corazones, bastidores y colocado de pesos sobre el molde

minutos

Hecho en condiciones inadecuadas.

TIEMPOS DEL VACIADO

PROCESO

MEDIDA UNIDAD OBSERVACIONES Minutos Por la disposición de los moldes alrededor del horno

Recojo del material 2 fundido Vaciado fundido Total 2.25 del metal 0.25

minutos

Hecha por la apreciación del operario que dirige el vaciado

Minutos

Hecho en condiciones inadecuadas

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TIEMPOS DE SOLIDIFICACIÓN Y SACADO DE LA PIEZA

PROCESO

MEDIDA UNIDAD OBSERVACIONES minutos Dejado al medio ambiente sin ningún tipo de refrigerante.(experiencia)

Solidificación del molde 13.741 (pieza) Retirado accesorios( rebabas) Total 18.741 del molde y 5

minutos

Hecha por golpes utilizando mazos, punzones, etc

corazones,

Min

Condiciones hechas por experiencia

Comparación de procesos de fundición
Proceso de Moldeo Arena Metal o Límites peso Sección Calidad aleación (kg) mín (mm) sup (um) Acero 0,1-200.000 6 3 3,5 1,5 1 0,8 5 3 2 2 8 4 6 2,5 1 1

Aluminio 0,03 - 100 Cáscara Acero 0,05 – 120

Aluminio 0,03 - 15 Cera perdida Acero 0,005 – 25

Aluminio 0,002 - 10 0,1 – 10

Coquilla por Hierro gravedad Matriz bajo presión

Aluminio 0,1 - 50

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Tomando en cuenta los procesos vistos y sus especificaciones consideramos que el moldeo en arena seria el mas conveniente por las siguientes razones:   El nivel de producción no es muy grande. Los costos referidos a los modelo serian mas bajos que considerando un molde permanente el cual nos saldría demasiado costoso por la fabricación de matrices.  Los acabados superficiales no son muy exigentes en la pieza en cuestión, que son cubiertos por el moldeo en arena.

Elección del horno.- de una amplia gama de hornos existentes podemos elegir un horno de cubilote con un crisol de mayor capacidad, podríamos hablar de 500 kg para lograr un mayor volumen de producción. Esta clase de hornos utiliza como combustible diesel, kerosene, coque entre otros combustibles. Considerando que en nuestro medio contamos con hidrocarburos podríamos utilizar diesel.

CONCLUSIONES

En el desarrollo de la fundición se aplico los conocimientos teóricos consiguiendo una mejor y fácil comprensión del proceso de fundición. Debido a las limitaciones de la maquinaria y herramientas como ser la falta de una maquina compactadora de arena y el control de la humedad excesiva de la misma debido a un mal secado, se provoco la erupción del metal fundido ocasionando porosidad en la pieza obtenida.

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