8489269 Proyecto Final de Fundicion

7/28/2019 8489269 Proyecto Final de Fundicion

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DIVISION DE INGENIERIA

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA MECANICA

PROCESOS DE FABRICACION

PROYECTO FINAL

Presentado por:

ALVAREZ FONTALVO JAIRO

DURAN LIZARAZO CINDY

MORENO LPEZ JAVIER

PALACIOS UJUETA MARIARUIZ POLO CHRISTIAN

Presentado a:

Ing. EDWIN ALVAREZ VIZCAINO

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BARRANQUILLA, NOVIEMBRE 27 DE 2008

TABLA DE CONTENIDO

PAG.

INTRODUCCION3

1. RESUMEN...4

2. OBJETIVOS.5

3. MARCO TEORICO.....6

3.1 Manufactura..6

3.2 Fundicin...7

3.3 Etapas del Proceso14

4. CREACION DE PINNO: PRODUCTOS INNOVADORES18

4.1 Misin...18

4.2 Visin18

5. PROCEDIMIENTOS................................195.1 Equipos y Materiales........19

5.2 Procedimiento....19

6. ANALISIS Y DISCUSIN DE RESULTADOS........25

6.1. Clculos26

6.2. Costos de produccin29

7. PROCESO ALTERNATIVO

8. CONCLUSIONES........32

9. BIBLIOGRAFIA.33

10.ANEXOS....34

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INTRODUCCIN

A lo largo del tiempo, la fundicin y el maquinado se han considerado algunos de

los procesos de fabricacin ms importantes en la manufactura de piezas

metlicas. Estos procesos se remontan cerca de 2000 aos A.C. y han tenido

grandes repercusiones en la historia debido a su gran uso en la industria y

tecnologa. Y es precisamente, el estudio de estos procesos de fabricacin lo que

nos lleva a la realizacin de este trabajo, el cual es una aplicacin prctica de los

conocimientos adquiridos en la asignatura Procesos de Fabricacin.

El proyecto tiene como fin la elaboracin de un soporte de aluminio en fundicin

de aluminio con sus respectivos pasadores, para ello es necesario planificar los

procesos que se deben realizar y los costos de fabricacin.

Finalmente este trabajo puede ser de gran utilidad para los estudiantes de

ingeniera y carreras afines, profesores y adems del pblico en general

interesado en el tema, ya que se expone de manera sencilla y prctica aspectos

importantes, procedimientos y clculos de la produccin de un material que pudeser de gran uso en la industria.

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1. RESUMEN

Con la realizacin de este proyecto se busca desarrollar los conocimientos

obtenidos a lo largo del curso a travs de la fabricacin de una pieza de

manufactura.

Para la obtencin de la pieza final se necesitaron de diversos parmetros como:

Tipo de material a fundir, fabricacin y la sobredimensin del modelo, tipo y diseo

del molde, tiempo de solidificacin, planos de la pieza final, cdigos en CNC

(Control Numrico Computacional) para las respectivas operaciones de

maquinado de la pieza.

La fabricacin de la pieza se llev a cabo en las instalaciones de la Universidaddel

Norte en el Laboratorio de Tratamientos Trmicos con el personal debidamentecapacitado en este tipo de procesos de manufactura.

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2. OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL Disear todo el proceso de manufactura para la fabricacin del soporte.

Fabricar un soporte en fundicin de aluminio aplicando los procesos de

manufactura aprendidos en clase.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Desarrollar destrezas y habilidades en la aplicacin e implementacin de

las tcnicas de manufactura aprendidas.

Conocer factores importantes que influyen en la seleccin de parmetros

para los procesos de fundicin y maquinado.

Identificar algunos criterios de diseo de moldes.

Implementar lo aprendido en las clases tericas de procesos de

fabricacin.

Calcular estimados del tiempo de solidificacin de la pieza en el molde.

Disear el modelo requerido para realizar la prctica de la fundicin,

teniendo en cuenta las contracciones volumtricas que experimentan los

metales cuando se solidifican. De esta manera, calcular las dimensiones

requeridas para obtener la pieza deseada.

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Disear el molde en arena para realizar la prctica de la fundicin, teniendo

en cuenta las partes que lo componen tales como bebedero de colada (o

canal de alimentacin), mazarota, caja superior e inferior.

Reconocer los diferentes parmetros que se deben tener en cuenta a la

hora de elegir la herramienta de corte para el maquinado.

3. MARCO TERICO

3.1 Manufactura

La manufactura (del latn manus, mano, y factura, hechura) describe la

transformacin de materias primas en productos terminados para su venta.

Tambin involucra procesos de elaboracin de productos semi-manufacturados.

Es conocida tambin por el trmino de industria secundaria. Algunas industrias,

como las manufacturas de semiconductores o de acero, por ejemplo, usan el

trmino de fabricacin.

El trmino puede referirse a una variedad enorme de la actividad humana, de la

artesana a la alta tecnologa, pero es ms comnmente aplicado a la produccin

industrial, en la cual las materias primas son transformadas en bienes terminados

a gran escala.

La fabricacin se produce bajo todos los tipos de sistemas econmicos. En una

economa capitalista, la fabricacin se dirige por lo general hacia la fabricacin en

serie de productos para la venta a consumidores con una ganancia. En una

economa colectivista, la fabricacin est frecuentemente dirigida por una agenciaestatal. En las economas modernas, la fabricacin discurre bajo algn grado de

regulacin gubernamental.

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http://es.wikipedia.org/wiki/Lat?nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Materia_primahttp://es.wikipedia.org/wiki/Semiconductorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Acerohttp://es.wikipedia.org/wiki/Artesan?ahttp://es.wikipedia.org/wiki/Capitalismohttp://es.wikipedia.org/wiki/Lat?nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Lat?nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Materia_primahttp://es.wikipedia.org/wiki/Materia_primahttp://es.wikipedia.org/wiki/Materia_primahttp://es.wikipedia.org/wiki/Semiconductorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Semiconductorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Semiconductorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Acerohttp://es.wikipedia.org/wiki/Acerohttp://es.wikipedia.org/wiki/Acerohttp://es.wikipedia.org/wiki/Artesan?ahttp://es.wikipedia.org/wiki/Artesan?ahttp://es.wikipedia.org/wiki/Artesan?ahttp://es.wikipedia.org/wiki/Capitalismohttp://es.wikipedia.org/wiki/Capitalismohttp://es.wikipedia.org/wiki/Capitalismohttp://es.wikipedia.org/wiki/Lat?n


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La fabricacin moderna incluye todos los procesos intermedios requeridos para la

produccin y la integracin de los componentes de un producto. El sector

industrial est estrechamente relacionado con la ingeniera y el diseo industrial.

El proceso puede ser manual (origen del trmino) o con la utilizacin de

mquinas. Para obtener mayor volumen de produccin es aplicada la tcnica de la

divisin del trabajo, donde cada trabajador ejecuta slo una pequea porcin de la

tarea. As, se especializa y economiza movimientos, lo que va a repercutir en una

mayor velocidad de produccin.

Aunque la produccin artesanal ha formado parte de la humanidad desde hace

mucho tiempo (desde la Edad Media), se piensa que la manufactura moderna

surge alrededor de 1780 con la Revolucin Industrial britnica, expandindose a

partir de entonces a toda la Europa Continental, luego a Amrica del Norte yfinalmente al resto del mundo.

La manufactura se ha convertido en una porcin inmensa de la economa del

mundo moderno. Segn algunos economistas, la fabricacin es un sector que

produce riqueza en una economa, mientras que el sector servicios tiende a ser el

consumo de la riqueza.http://es.wikipedia.org/wiki/Manufactura - cite_note-0

3.2 FundicinA continuacin se presentan las caractersticas principales del proceso de

fundicin, que es un proceso de solidificacin, como muestra la Fig. 1, y se divide

en fundicin en moldes desechables y fundicin en modelos permanentes.

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http://es.wikipedia.org/wiki/Dise?o_industrialhttp://es.wikipedia.org/wiki/M?quinahttp://es.wikipedia.org/wiki/Edad_Mediahttp://es.wikipedia.org/wiki/1780http://es.wikipedia.org/wiki/Revoluci?n_Industrialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Europa_Continentalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Am?rica_del_Nortehttp://es.wikipedia.org/wiki/Econom?ahttp://es.wikipedia.org/wiki/Sector_servicioshttp://es.wikipedia.org/wiki/Dise?o_industrialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Dise?o_industrialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Dise?o_industrialhttp://es.wikipedia.org/wiki/M?quinahttp://es.wikipedia.org/wiki/M?quinahttp://es.wikipedia.org/wiki/M?quinahttp://es.wikipedia.org/wiki/Edad_Mediahttp://es.wikipedia.org/wiki/Edad_Mediahttp://es.wikipedia.org/wiki/Edad_Mediahttp://es.wikipedia.org/wiki/1780http://es.wikipedia.org/wiki/1780http://es.wikipedia.org/wiki/1780http://es.wikipedia.org/wiki/Revoluci?n_Industrialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Revoluci?n_Industrialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Revoluci?n_Industrialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Europa_Continentalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Europa_Continentalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Europa_Continentalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Am?rica_del_Nortehttp://es.wikipedia.org/wiki/Am?rica_del_Nortehttp://es.wikipedia.org/wiki/Am?rica_del_Nortehttp://es.wikipedia.org/wiki/Econom?ahttp://es.wikipedia.org/wiki/Econom?ahttp://es.wikipedia.org/wiki/Econom?ahttp://es.wikipedia.org/wiki/Sector_servicioshttp://es.wikipedia.org/wiki/Sector_servicioshttp://es.wikipedia.org/wiki/Sector_servicios


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Fig. 1. Clasificacin de la fundicin de metales.

Se denomina fundicin al proceso de fabricacin de piezas, comnmente

metlicas pero tambin de plstico, consistente en fundirun material e introducirlo

en una cavidad, llamada molde, donde se solidifica.

El proceso tradicional es la fundicin en arena, por ser sta un material refractario

muy abundante en la naturaleza y que, mezclada con arcilla, adquiere cohesin ymoldeabilidad sin perder la permeabilidad que posibilita evacuar los gases del

molde al tiempo que se vierte el metal fundido.

Figura 2. Proceso de vertido del metal fundido

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http://es.wikipedia.org/wiki/Metalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Pl?sticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Fusi?n_(cambio_de_estado)http://es.wikipedia.org/wiki/Solidificaci?nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Arenahttp://en.wiktionary.org/wiki/ES:refractariohttp://es.wikipedia.org/wiki/Arcillahttp://es.wikipedia.org/wiki/Gashttp://es.wikipedia.org/wiki/Metalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Metalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Metalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Pl?sticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Pl?sticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Pl?sticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Fusi?n_(cambio_de_estado)http://es.wikipedia.org/wiki/Fusi?n_(cambio_de_estado)http://es.wikipedia.org/wiki/Fusi?n_(cambio_de_estado)http://es.wikipedia.org/wiki/Solidificaci?nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Solidificaci?nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Solidificaci?nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Arenahttp://es.wikipedia.org/wiki/Arenahttp://es.wikipedia.org/wiki/Arenahttp://en.wiktionary.org/wiki/ES:refractariohttp://en.wiktionary.org/wiki/ES:refractariohttp://en.wiktionary.org/wiki/ES:refractariohttp://es.wikipedia.org/wiki/Arcillahttp://es.wikipedia.org/wiki/Arcillahttp://es.wikipedia.org/wiki/Arcillahttp://es.wikipedia.org/wiki/Gashttp://es.wikipedia.org/wiki/Gashttp://es.wikipedia.org/wiki/Gas


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Al realizar un proceso de fundicin, se deben tener en cuenta diversos factores y

variables. Uno de los elementos de mayor importancia son los moldes. Estos,

contienen las caractersticas geomtricas de la pieza fundida. Como se observa

en la Fig. 2.

(a) Molde abierto (b) Molde cerrado

Fig. 3. Tipos de moldes para el proceso de fundicin. a) Molde abierto b) Molde Cerrado

Uno de los moldes ms utilizados en la industria, son los moldes para fundacin

en arena, cuyos elementos principales se describen a continuacin:

Marco superior: Mitad superior del molde

Marco inferior: Mitad inferior del molde

Caja de moldeo: Se divide en la caja de moldeo para el marco superior y en

la caja de moldeo para el marco inferior Ncleo: Define la forma interior de las piezas (cavidades). Se coloca dentro

de la cavidad del molde.

Sistema de paso: Canales por donde fluye el metal derretido hacia la

cavidad del molde.

Bebedero de vertido: Vaciadero por el que ingresa el metal para conducirse

a la cavidad principal.

Mazarota: Fuente de metal lquido para compensar la contraccin del metal

durante la solidificacin.

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En el marco de este proyecto, se tratarn slo las fundiciones con molde

desechable, por ser el utilizado para realizar la pieza propuesta.

Fig. 4. Clasificacin de la fundicin de metales en moldes desechables.

Las principales caractersticas de un molde de arena son:

Resistencia: capacidad de mantener sus caractersticas geomtricas Permeabilidad: capacidad de permitir el paso de aire por los vacos de

arena.

Estabilidad Trmica: capacidad de resistir el agrietamiento y deformacin

cuando sea puesto en contacto con el metal fundido.

Colapsabilidad: Capacidad de limpiar con facilidad y quitar la arena del

fundido.

Para los procesos de fundicin en arena, como en otros procesos de fundicin, se

utiliza un patrn que consiste en un modelo en tamao real de la pieza, con un

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margen de sobredimensionamiento, para tener en cuenta las tolerancias por

contracciones y maquinado en el fundido final. En la Fig. 4 se muestran los cuatro

estilos de modelos que existen en la fundicin en arena.

Fig. 5. Estilos de modelos para la fundicin en arena.

En el modelo slido, el tamao est ajustado para la contraccin y el maquinado.

Este modelo posee la misma forma que el fundido. Estn limitados para bajas

cantidades de produccin.

Los modelos deslizantes constan de dos piezas, las cuales dividen la parte en un

plano coincidente con la lnea divisoria del molde. Este tipo de moldes es utilizado

para piezas complejas con cantidades de produccin no muy altas.

Los modelos de placas ajustadas constan tambin de dos piezas que estn

ajustadas a los lados opuestos de una placa de madera o metal. La placa

contiene agujeros permitiendo que los marcos superior e inferior se alineen.

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En los modelos de capucha y base, se encuentra una situacin similar a los de

placas ajustadas, con la diferencia que las mitades no se ajustan a la misma

placa, sino que se fabrican independientemente.

Otro elemento importante del proceso de fundicin es el horno. Existen hornos de

combustin directo, cubilotes, crisoles, de acero elctrico y de aleacin. Los ms

utilizados son:

Horno de combustin directo: La carga de metal se calienta en un pequeo

hogar abierto con quemadores de combustible que se ubican a un lado.

Pueden alimentarse de gas natural. Los productos de la combustin se

expulsan a travs de un can. Cubilotes: Son de forma cilndrica vertical. Constan de un canal de paso

cerca a su base. Sus mayores usos son para hierros colados.

Crisoles: El metal no hace contacto directo con la mezcla de combustible.

Pueden ser mviles, estacionarios o de volteo.

Fig. 6. Defectos en el proceso de fundicin.

Como se puede observar en la Fig. 6 se relacionan los distintos defectos que se

pueden presentar en el proceso de fundicin.

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Los vacos se producen antes de llenar por completo la cavidad del molde, por

mala fluidez del metal derretido, bajas temperaturas de vertido, bajas velocidades

de vertido y bajas secciones transversales de la cavidad del molde.

Los cierres fros se producen cuando fluyen juntas dos porciones del metal y no

se produce fusin entre ellas porque se solidifican prematuramente, por razones

similares a las de los vacos.

Los grnulos fros ocurren por salpicaduras durante el vertido, formando glbulos

slidos del metal atrapados en el fundido.

La cavidad de fuga es una depresin en la superficie o un vaco interno en elfundido. Se forman por fugas en la solidificacin restringiendo la cantidad de metal

derretido disponible en la ltima regin que se solidifica.

La microporosidad es una red de vacos pequeos distribuidos a lo largo del

fundido. Se forman por falta de solidificacin localizada del metal derretido final en

la estructura derretida.

El desgarre caliente, se forma porque el fundido se ve impedido de contraerse porel molde y este no lo propicia durante las etapas finales de la solidificacin, o en

las primeras del enfriamiento.

Otro tipo de defectos, son relacionados con los moldes de arena. Estos son

descritos en la Fig. 7.

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Fig. 7. Defectos relacionados con los moldes de arena.

La sopladura es una cavidad de gas en forma de globo que se forma por la

libertad de gases del molde durante el vertido.

Los agujeros de pasador son muchas cavidades pequeas formadas ligeramente

bajo la superficie por las mismas razones por las que se forman las sopladuras.

El lavado de arena se ocasiona por la erosin del molde de arena durante el

vertido y consiste en una irregularidad en la superficie del fundido.

Las costras son reas rugosas en la superficie del fundido.

Las penetraciones son defectos de la superficie por alta fluidez del metal lquido.

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El desplazamiento del molde se forma por el movimiento lateral de la capucha con

respecto a la base escalonando el producto fundido en la lnea de separacin.

El desplazamiento del ncleo consiste en un desplazamiento vertical del ncleo y

se genera por flotacin del metal fundido, al igual que el desplazamiento del

molde.

El agrietamiento del ncleo se presenta cuando la resistencia del molde es

insuficiente.

Etapas del proceso

1. Diseo del modeloEl modelo es la pieza que se pretende reproducir, pero con algunas

modificaciones derivadas de la naturaleza del proceso de fundicin:

Debe ser ligeramente ms grande que la pieza final, ya que se debe tener

en cuenta la contraccin de la misma una vez se haya enfriado a

temperatura ambiente. El porcentaje de reduccin depende del material

empleado para la fundicin.

A esta dimensin se de debe dar una sobremedida en los casos en el que se d

un proceso adicional de maquinado o acabado por arranque de viruta.

Las superficies del modelo debern respetar unos ngulos mnimos con la

direccin de desmoldeo (la direccin en la que se extraer el modelo), con

objeto de no daar el molde de arena durante su extraccin. Este ngulo se

denomina ngulo de salida .Se recomiendan ngulos entre 0.5 y 2.

Incluir todos los canales de alimentacin y mazarotas necesarios para el

llenado del molde con el metal fundido.

Si es necesario incluir portadas, que son prolongaciones que sirven para

la colocacin del macho.

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http://es.wikipedia.org/wiki/?ngulohttp://es.wikipedia.org/wiki/Mazarotahttp://es.wikipedia.org/wiki/?ngulohttp://es.wikipedia.org/wiki/?ngulohttp://es.wikipedia.org/wiki/?ngulohttp://es.wikipedia.org/wiki/Mazarotahttp://es.wikipedia.org/wiki/Mazarotahttp://es.wikipedia.org/wiki/Mazarota


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2. Fabricacin del modelo

En lo que atae a los materiales empleados para la construccin del modelo, se

puede emplear desde madera o plsticos como el uretano hasta metales como el

aluminio o el hierro fundido.

Usualmente se fabrican dos semimodelos correspondientes a sendas partes del

molde que es necesario fabricar.

Compactacin de la arena alrededor del modelo: Para ello primeramente se

coloca cada semimodelo en una tabla, dando lugar a las llamadas tablas

modelo, que garantizan que posteriormente ambas partes del molde

encajarn perfectamente.

Actualmente se realiza el llamado moldeo mecnico, consistente en la

compactacin de la arena por medios automticos, generalmente mediantepistones (uno o varios) hidrulicos o neumticos.

Colocacin del macho: Si la pieza que se quiere fabricar es hueca, ser

necesario disponer machos que eviten que el metal fundido rellene dichas

oquedades. Los machos se elaboran con arenas especiales debido a que

deben ser ms resistentes que el molde, ya que es necesario manipularlos

para su colocacin en el molde. Una vez colocado, se juntan ambas caras

del molde y se sujetan.

Colada: Vertido del material fundido.

Enfriamiento y solidificacin: Esta etapa es crtica de todo el proceso, ya

que un enfriamiento excesivamente rpido puede provocar tensiones

mecnicas en la pieza, e incluso la aparicin de grietas, mientras que si es

demasiado lento disminuye la productividad.

Desmolde: Rotura del molde y extraccin de la pieza. En el desmoldeo

tambin debe retirarse la arena del macho. Toda esta arena se recicla para

la construccin de nuevos moldes.

Desbarbado: Consiste en la eliminacin de los conductos de alimentacin,

mazarota y rebarbas procedentes de la junta de ambas caras del molde.

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http://es.wikipedia.org/wiki/Maderahttp://es.wikipedia.org/wiki/Aluminiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Hierrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Arenahttp://es.wikipedia.org/wiki/Hidr?ulicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Neum?ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Productividadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Maderahttp://es.wikipedia.org/wiki/Maderahttp://es.wikipedia.org/wiki/Maderahttp://es.wikipedia.org/wiki/Aluminiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Aluminiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Aluminiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Hierrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Hierrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Hierrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Arenahttp://es.wikipedia.org/wiki/Arenahttp://es.wikipedia.org/wiki/Arenahttp://es.wikipedia.org/wiki/Hidr?ulicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Hidr?ulicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Hidr?ulicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Neum?ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Neum?ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Neum?ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Productividadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Productividadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Productividad


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Acabado y limpieza de los restos de arena adheridos: Posteriormente la

pieza puede requerirmecanizado, tratamiento trmico, etc.

3. Procesos de remocin de material

Estos procesos se utilizan para conformar partes de materiales como metales,

plsticos, cermica y madera. El maquinado es un proceso que exige tiempo y

desperdicia material. Sin embargo, es muy preciso y puede producir una tersura

de superficie difcil de lograr con otros procesos de formacin. El maquinado

tradicional se lleva a cabo con el uso de una herramienta de corte, que remueve el

material de la pieza de trabajo en forma de virutas, con lo cual se le da la

configuracin deseada

Los procesos para remocin de material se clasifican como tradicionales o conformacin de virutas y no tradicionales o sin virutas.

En todos los procesos tradicionales para remocin de material, los tres elementos

bsicos son la pieza de trabajo, la herramienta de corte, y la mquina

herramienta. Las funciones bsicas de la mquina herramienta son: 1) proveer los

movimientos relativos entre la herramienta de corte y la pieza de trabajo en forma

de velocidades y avances; 2) mantener las posiciones relativas de la herramienta

de corte y de la pieza de trabajo, a fin de que la remocin de material resultante

produzca la forma requerida. Al variar las posiciones y movimientos entre la pieza

de trabajo y la herramienta de corte, se puede efectuar mas una operacin en la

mquina herramienta.

Las herramientas de corte son, ya sea, de un solo filo o de filos mltiples.

Con los avenes de la tecnologa, se han desarrollado materiales ms fuertes y

ms duros. El procesamiento eficiente de esos materiales no era posible con los

procesos tradicionales para remocin de material. Por lo tanto, se han creado

varios procesos nuevos y especializados. Al contrario de los procesos

tradicionales en donde la remocin del material necesita una herramienta de

corte, los procesos no tradicionales se basan en los fenmenos ultrasnicos,

qumicos electroqumicos, de electro descarga y haces de electrones, lser y

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http://es.wikipedia.org/wiki/Mecanizadohttp://es.wikipedia.org/wiki/Tratamiento_t?rmicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Mecanizadohttp://es.wikipedia.org/wiki/Mecanizadohttp://es.wikipedia.org/wiki/Mecanizadohttp://es.wikipedia.org/wiki/Tratamiento_t?rmicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Tratamiento_t?rmicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Tratamiento_t?rmico


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iones. En estos procesos, la remocin de material no esta influida por las

propiedades del material; se puede maquinar material de cualquier dureza. Ahora

bien, algunos de estos procesos se encuentran en la etapa experimental y no se

presentan para elevados volmenes de produccin. En la mayora de estos

procesos, se maquina una parte cada vez. Los procesos no tradicionales son ms

complejos y se requiere considerable pericia y conocimientos para operarlos en

forma eficiente.

El fresado consiste principalmente en el corte del material que se mecaniza con

una herramienta rotativa de varios filos, que se llaman dientes, labios o plaquitas

de metal duro, que ejecuta movimientos de avance programados de la mesa de

trabajo en casi cualquier direccin de los tres ejes posibles en los que se puede

desplazar la mesa donde va fijada la pieza que se mecaniza.Con el uso crecientede las fresadoras de control numrico estn aumentando las operaciones de

fresado que se pueden realizar con este tipo de mquinas, siendo as que el

fresado se ha convertido en un mtodo polivalente de mecanizado. El desarrollo

de las herramientas ha contribuido tambin a crear nuevas posibilidades de

fresado adems de incrementar de forma considerable la productividad, la calidad

y exactitud de las operaciones realizadas.

Figura 8. Fresadora

4. CNC

Se considera de Control Numrico por Computador, tambin llamado CNC (en

ingls Computer Numerical Control) (tambin Control Numrico Continuo

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http://es.wikipedia.org/wiki/Mecanizadohttp://es.wikipedia.org/wiki/Mecanizadohttp://es.wikipedia.org/wiki/Mecanizadohttp://es.wikipedia.org/wiki/Mecanizado


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Continuous Numerical Control) a todo dispositivo capaz de dirigir el

posicionamiento de un rgano mecnico mvil mediante rdenes elaboradas de

forma totalmente automtica a partir de informaciones numricas en tiempo real.

Para maquinar una pieza se usa un sistema de coordenadas que especificarn el

movimiento de la herramienta de corte.

Entre las operaciones de maquinado que se pueden realizar en una mquina CNC

se encuentran las de torneado y de fresado. Sobre la base de esta combinacin

es posible generar la mayora (si no son todas) las piezas de industria.

Este es, sin duda, uno de los sistemas que ha revolucionado la fabricacin de

todo tipo de objetos, tanto en la industria metalrgica como en muchos otros

mbitos productivos.

Figura 9. Maquina CNC

4. CREACION DE PINNO: PRODUCTOS INNOVADORES

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http://es.wikipedia.org/wiki/Coordenadashttp://es.wikipedia.org/wiki/Torneadohttp://es.wikipedia.org/wiki/Fresadohttp://es.wikipedia.org/wiki/Coordenadashttp://es.wikipedia.org/wiki/Coordenadashttp://es.wikipedia.org/wiki/Coordenadashttp://es.wikipedia.org/wiki/Torneadohttp://es.wikipedia.org/wiki/Torneadohttp://es.wikipedia.org/wiki/Torneadohttp://es.wikipedia.org/wiki/Fresadohttp://es.wikipedia.org/wiki/Fresadohttp://es.wikipedia.org/wiki/Fresado


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Para la realizacin de este proyecto decidimos crear una empresa, la cual ser la

encargada de la fabricacin piezas en fundicin de aluminio. El nombre de nuestra

empresa es PINNO: Productos innovadores.

4.1 Misin

Desarrollar, producir y comercializar piezas cuyos estndares de calidad

satisfagan las necesidades del mercado. Adems, nuestros procesos se

caracterizan por la preservacin del medio ambiente a travs de un buen uso

de los recursos naturales.

4.2 Visin

En el ao 2010, PINNO. ser altamente reconocida en los mercados como

una empresa productiva, innovadora y competitiva globalmente, capaz de

satisfacer las expectativas de nuestros clientes y con procesos que cuenten

con una tecnologa de punta.

5. PROCEDIMIENTOS

5.1 Equipos y Materiales

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1) Solid Works 2007, WSLM, Cosmo works

2) Madera (para realizar el modelo)

3) Arena verde para fundicin

4) Cajas de moldeo

5) Aluminio 1100 -0

6) Horno de resistencia elctrica

7) Fresadora (CNC)

4.2 Procedimiento

A continuacin se presenta la pieza que se debe fabricar con los requerimientos

dimensionales especificados por nuestro cliente:

.

Fig. 10. Plano soporte de Aluminio

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En el proceso fundicin se tuvieron en cuenta una serie de pasos los cuales

dieron lugar a la pieza fundida fabricada.

Especificaciones de la pieza

El material requerido de la pieza debe ser Aluminio, el cual es ideal para

esta produccin, ya que es de fcil maquinado y tiene un bajo costo.

El tipo de fundicin que se utilizar, es fundicin en molde de arena, pues

en esta se puede colocar casi cualquier metal, no limita el tamao, forma o

peso y el costo es bajo.

Anlisis de la pieza

Las especificaciones dimensionales de la pieza fueron especificadas

anteriormente en la figura 7, sin embargo es conveniente utilizar un software como

Solid Works para obtener una mejor visualizacin con las cotas requeridas.

Sobredimensiones

El tipo de fundicin a ser realizar requiere que se realicen clculos para

sobredimensionar el modelo con el fin considerar las contracciones de la pieza, al

momento de la solidificacin del material. Para esto en necesario tener en cuenta

el material y las dimensiones finales deseadas. Posteriormente en el informe se

presentarn estos clculos.

Diseo de la mazarota

Luego de realizar los clculos de las sobredimensiones, se realizar con la ayuda

de una herramienta como Solid Works la ilustracin del modelo. Est ilustracinpermitir calcular el volumen y las reas superficiales, as como los planos con los

cuales se podr obtener los tiempos de solidificacin, a partir de los cuales se

disea la mazarota de tal manera que esto sea lo ltimo que se solidifique, y asi

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evitar que presente defectos de rechupe y otros. Pero en nuestro caso como la

mazarota era muy pequea el sistema de alimentacin supla su funcin.

Diseo del modelo

Para disear el modelo es necesario analizar la pieza, sus componentes y las

operaciones que implica realizarla. Esta pieza se realizar por medio de una

operacin de fundicin y luego ser maquinada para obtener la geometra final.

Figura 11. Modelo del soporte de la pieza

Fabricacin del modelo

Planos del modelo sobredimensionado

Luego de realizar los clculos del sobredimensionamiento, se realiza un plano

ingenieril con las nuevas medidas. Estos planos sern entregados a la persona

encargada de realizar el modelo con las medidas precisas basndose en estos

planos.

Seleccin del material del modelo

El mejor material del que se puede hacer el modelo es la madera ya que tiene un

bajo costo y es fcil de manipular. Para mejorar la superficie del modelo se utilizo

una pelcula de pintura aplicada uniformemente a lo largo de esta. Para fijar el

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modelo en la elaboracin del molde utilizamos grafito lo cual evitaba que se

pegara al molde y se hiciera mas fcil sacarlo.

Desarrollo de la fabricacin de la pieza

Condiciones de preparacin

Las condiciones para fabricar la pieza son extremas por las altas temperaturas

que se trabajan, es necesario garantizar un ambiente seguro para todas las

personas que estn en cercanas, adems de unas condiciones optimas para el

trabajo. Se deben de tener en cuenta algunos factores:

a) Creacin del molde

Compactacin: Se toma una caja de moldeo hecha de dos partes una superior y

otra inferior, dentro de la cual se compactar la arena. La arena utilizada tiene

aglutinantes para compactar. Se coloca el molde y la arena dentro de la caja,

compactando la arena alrededor del molde. Luego se separan las dos tapas y se

extrae el modelo en madera.

Sistema de alimentacin: El sistema de alimentacin es realizado sobre la caja

superior luego de haber realizado los distintos clculos que se mostraran

posteriormente en este informe.

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Figura 12. Molde de arena de la pieza

b) Vertido

Producido ya el molde se procedi a verter el aluminio fundido dentro de este;

para obtener el aluminio en estado liquido se utiliz un horno de resistenciaelctrica, con el cual se llev el aluminio de un estado slido a un estado liquido

con una temperatura promedio del horno de 850oC. Con ayuda del ingeniero

Edwin lvarez Vizcano y de los auxiliares del laboratorio de tratamientos trmicos

se realiz el vertido de metal fundido al molde. Esta operacin implica altos

riesgos tanto para el operario por las altas temperaturas como para la pieza ya

que si la velocidad es muy alta generar turbulencias dentro de las cavidades del

molde y se erosionara, y si se realiza muy lento es posible que el Aluminio se

enfri durante este tiempo y no logre llenar por completo el interior del molde.

Figura 13. a) Aluminio fundido Figura 14. Vertido del Aluminio fundido

c) Enfriamiento y solidificacin

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La etapa de enfriamiento y solidificacin es una de las etapas mas criticas del

proceso ya que un enfriamiento muy rpido incurrir en tensiones dentro de la

pieza e incluso la aparicin de grietas, y si es demasiado lento disminuir la

productividad.

Figura 15. Solidificacion del aluminio

d) Ruptura del molde

La ruptura del molde o el desmoldeo implica la rotura de este y la extraccin de la

pieza. Es necesario tener cuidado en este procedimiento ya que la pieza aunque

est solida, sigue caliente lo cual es riezgoso para las personas involucradas. La

arena es removida junto con la pieza de la caja de moldeo. En un proceso de

produccin esta arena puede ser utilizada en otras fundiciones.

Figura 16. Ruptura del molde

e) Remocin del sistema de alimentacin

Luego de que la pieza se ha solidificado y enfriado se procede a eliminar los

conductos de alimentacin, los cuales son reutilizados en la produccin de otras

piezas, ya que se pueden fundir otra vez.

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f) Limpieza

Para facilitar la manipulacin, y el proceso de mecanizado de la pieza es

necesario retirar los residuos de arena adheridos a la pieza.

g) Maquinado

Las operaciones de maquinado realizadas a esta pieza son: el taladrado y el

fresado las cuales le darn los acabados finales a la pieza. Estas operaciones son

realizadas con la ayuda de una herramienta computacional como Cosmo works o

WSL.

6. ANALISIS Y DISCUSIN DE RESULTADOS

6.1. Clculos

Para obtener una pieza con los requerimientos de marea y volumen estipulados a

continuacin es necesario sobredimensionar la pieza de acuerdo a un factor de

compresibilidad volumtrica k=12.5

Volumen = 60811.64 milmetros^3

rea de superficie = 17033.86 milmetros^2

Volumen sobredimensionado=760145,50 milmetros^3

Volumen Fina Pieza=79688.61 milmetros^3

rea Superficial pieza Final=19552.99 milmetros^2

Volumen deseado 60811.64 Factor Sobredimensionamiento volumtrico

12.5

Volumensobredimensionado

760145.50

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Arista Deseada 39.32 FactorSobredimensionamiento Lineal

1.320956

Arista

Sobredimensionada

91.26

Pieza Desada Factor deSobredimension

Dimensiones Finales

28 1.320956256 36.9867751810 1.320956256 13.2095625682 1.320956256 108.31841338 1.320956256 50.1963377410 1.320956256 13.209562562 1.320956256 2.641912513

En primer lugar se determinan (con ayuda del software SolidWorks), el volumen y

rea superficial de la pieza sobredimensionada, que equivalen a 258562.09 mm2

y 36521.46 mm2 respectivamente. Luego se precisa cual es el tiempo de

solidificacin ms favorable de la mazarota, para proceder con el diseo de la

misma. El grupo ingenieril de la empresa ha determinado por experiencia que

para una optimizacin del tiempo de produccin y un tiempo adecuado de

enfriamiento de la pieza, el tiempo de solidificacin de el sistema de alimentacion

debe considerarse como mnimo un 25% adicional al tiempo de la solidificacin de

la pieza.

Finalmente para fabricar el molde se cuenta con una cajuela elaborada en madera

de dos tapas, una hembra y una macho. Los planos del molde y de sus

respectivas tapas se muestran en los , y . Las dimensiones de la geometra

interna del molde es la misma que la del modelo sobredimensionado.

Mecanizado

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La pieza que se obtiene de la fundicin tiene intencionalmente unas medidas ms

grandes que las requeridas, para poder mecanizar sobre dichas superficies. Para

mecanizar la pieza es necesario generar unos cdigos (Anexos) con la ayuda del

software SolidCam, el cual se basa en la pieza generada anteriormente en

SolidWorks. Estos cdigos le son provisionados al centro de maquinado, en donde

con la ayuda de expertos se posiciona la pieza y se pone a correr el programa en

base a los cdigos CNC. Estos cdigos son pequeos programas para cada tipo

de herramienta que sea necesario utilizar en el proceso de mecanizado.

6.2. Costos de produccin

Costos de produccin por pieza

Costo de la caja de moldeo

Mano de obra $5000Arena $3000Madera $2500TOTAL $10500

Costo del modeloMano de obra $10000Madera $5000

TOTAL $15000

Costo del Horno

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Para derretir la materia prima del horno se necesitan aproximadamente 20

minutos a 850oC con el cual el costo para empresa de KW/h es de 271.98, para

derretir la pieza se necesitan 0.33 horas y considerando el consumo del horno

(horno de resistencia elctrica) el costo aproximado son de $4500.

Costo de materia prima

Teniendo en cuenta que la seccin de bebedero fue retirada posteriormente no se

toma como materia prima debido a que el esta seccin puede volver a reutilizar, la

masa de total de la pieza fue de 241.5gr teniendo en cuenta q el costo por

kilogramo es $4655/kilogramos, con esto podemos hallar el costo de la pieza.

Costos por maquinado

Tiempo de maquinado 1 hora

Costos por hora de maquinado $80000 (incluye operario, consumo energtico,

herramienta de corte, fluido de corte).

Costo total de la pieza

Costo materia prima $1053Costo maquinado $80000Costo horno $4500Costo de caja de moldeo $10500Costo modelo $15000TOTAL $97553

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PROCESO ALTENATIVO

Con el fin de determinar un proceso alternativo para la realizacin de la pieza, sedefinen las principales caractersticas que influyen en el proceso actual, ademsde aquellas que determinan la pieza, precisadas por los ingenieros a cargo delproceso de fundicin, y son:

Grandes cantidades de produccin.

Material de trabajo con punto de fusin bajo.

Mnimos tiempos de produccin.

Mnima inversin por realizacin de cada pieza.

Tolerancias bajas

De acuerdo a los parmetros previamente definidos, se observa que el proceso defundicin en arena a pesar de ser muy prctico, (ya que se puede utilizar parafundir piezas de grandes dimensiones y pesos) no es recomendable por:

Ser un proceso de molde desechable.

Requerir de un maquinado posterior a la fundicin.

Necesitar de mayores tiempos de fabricacin.

Son las dificultades anteriores, las que hacen que los ingenieros a cargo delproceso de diseo y organizacin de la empresa consideren un replanteamientodel proceso, con el fin de determinar uno ms eficiente en cuanto a tiempos deproduccin y costos por unidad fabricada, sin descartar los equipos que sepresentan en la planta actual. Es por esto que en lugar de cambiar en su totalidadel proceso de fundicin, se estudia la opcin de implantar un proceso de fundicinmucho ms eficiente tal como lo es uno de inyeccin en fro, debido a que en unproceso como este:

Son posibles altas velocidades de produccin.

Es econmica para altas producciones.

Se obtienen piezas con altas tolerancias y buenos acabados superficiales.

El enfriamiento rpido de la pieza permite un tamao de grano pequeo, ypor ende una buena resistencia al fundido.

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Es menos riesgoso para los operarios

El proceso de fundicin por inyeccin (en fro, debido a que las temperaturas de punto defusin del aluminio son muy altas para una inyeccin en caliente), consiste principalmenteen la inyeccin de la materia prima fundida en una matriz, cuya forma es la de la pieza afabricar, como se observa en el , y . Teniendo en cuenta que las dos partes de la matriz

son aseguradas con el fin de soportar las altas presiones, y diseadas de tal forma, quepermitan la extraccin de la pieza sin la necesidad de daar el molde.

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CONCLUSIONES

Este trabajo permiti aplicar los conocimientos adquiridos sobre procesos de

fabricacin, el objetivo fue la elaboracin de soporte de aluminio y para ello

aplicamos un proceso de fundicin y otrode maquinado. Fue necesario disear el

molde, el modelo, la mazarota y calcular las contracciones lineales, la velocidad

de vertido, el caudal, el tiempo de vertido, entre otros. Adems, el proyecto le

permiti al grupo el desarrollo de habilidades en la aplicacin e implementacin de

las tcnicas de manufactura, por lo que podemos concluir que fue una experiencia

enriquecedora con la que comprobamos la teora en la prctica. Algunos aspectosimportantes a destacar que ocurrieron durante el proceso son:

El aluminio posee propiedades atractivas para los fundidos, por ejemplo,

poco peso, un amplio rango de resistencia, facilidad de maquinado y es

econmico, es por eso que se eligi este como material base para la pieza.

El proceso de fundicin a pesar de ser muy econmico con respecto a

otros presenta ciertas desventajas, para el caso particular de este proyecto,

por tratarse de un molde de arena, ocurren limitaciones como porosidad,

errores en la exactitud dimensional y el acabado en la superficie un poco

defectuoso por lo que se hace necesario una operacin adicional.

Los defectos en la superficie del fundido como lavado de arena y costras

son producto de la erosin del molde de arena e incrustaciones de arena

en el metal, sin embargo los defectos descubiertos no son demasiado

serios, pues se corrigen en gran parte por medio de pulido.

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8. BIBLIOGRAFA

ASKELAND, Ronald R. Ciencia e Ingeniera de los Materiales, tercera

edicin.

GROOVER, Mikell. Fundamentos de Manufactura Moderna. Tercera

Edicin. Mc Graw Hill.

SMITH, William F. Fundamentos de la Ciencia e Ingeniera de los

Materiales, segunda edicin, 1996.

Base de datos IEEE.

KALPAKJIAN, Serope; SCHMID, Steven R. Manufactura: Ingeniera yTecnologa. Ed. 2002. Edit. Pearson Prentice Hall.

Diapositivas Ing. Edwin lvarez Vizcano.

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7. ANEXOS

Cdigos de maquinado

Desbaste cara1

O5000 (DESVASTECARA1.TAP)

( MCV-OP ) (26-NOV-2008)

(SUBROUTINES: O1 .. O0)

G90 G17

G80 G49 G40G54

G91 G28 Z0

G90

M01

N1 M6 T2

(TOOL -2- MILL DIA 12.5 R0. MM )

G90 G00 G40 G54

G43 H2 D32 G0 X42.71 Y60.996 Z50. S5000 M3

M8

(----------------------)

(P-PROFILE5-T2 - POCKET)

(----------------------)

X42.71 Y60.996 Z10.

Z2.

G1 Z-3. F330

G3 X42.71 Y60.996 I-0.625 J0. F1000

G1 X47.085

G3 X47.085 Y60.996 I-5. J0.

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G1 X51.46

G3 X51.46 Y60.996 I-9.375 J0.

G1 X55.835

G3 X55.835 Y60.996 I-13.75 J0.

G0 Z10.

X42.71

Z-1.

G1 Z-6. F330

G3 X42.71 Y60.996 I-0.625 J0. F1000

G1 X47.085

G3 X47.085 Y60.996 I-5. J0.

G1 X51.46G3 X51.46 Y60.996 I-9.375 J0.

G1 X55.835

G3 X55.835 Y60.996 I-13.75 J0.

G0 Z10.

M30

Orificio cara1

O5000 (ORIFIOCARA1.TAP)

( MCV-OP ) (26-NOV-2008)


G90 G17

G80 G49 G40

G54

G91 G28 Z0

G90

M01

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N1 M6 T2


G90 G00 G40 G54

G43 H2 D32 G0 X37.835 Y60.996 Z50. S5000 M3

M8

(-----------------------)

(F-PROFILE1-T2 - PROFILE)

(-----------------------)

X37.835 Y60.996 Z10.

Z2.

G1 Z-6.25 F330

G2 X37.835 Y60.996 I4.25 J0. F1000G1 Z-12.5 F330

G2 X37.835 Y60.996 I4.25 J0. F1000

G1 Z-18.75 F330

G2 X37.835 Y60.996 I4.25 J0. F1000

G1 Z-20. F330

G2 X37.835 Y60.996 I4.25 J0. F1000

G0 Z10.

M30

Desbaste cara2

O5000 (DESAVASTECARA2.TAP)

( MCV-OP ) (26-NOV-2008)


G90 G17

G80 G49 G40

G54

G91 G28 Z0

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G90

M01

N1 M6 T2


G90 G00 G40 G54

G43 H2 D32 G0 X41.5 Y23.5 Z50. S5000 M3

M8

(----------------------)

(P-PROFILE4-T2 - POCKET)

(----------------------)

X41.5 Y23.5 Z10.

Z2.G1 Z-2. F330

X15. F1000

Y15.

X68.

Y23.5

X41.5

Y27.875

X10.625Y12.

G3 X12. Y10.625 R1.375

G1 X71.

G3 X72.375 Y12. R1.375

G1 Y27.875

X41.5

Y32.25

X6.25

Y12.

G3 X12. Y6.25 R5.75

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G1 X71.

G3 X76.75 Y12. R5.75

G1 Y32.25

X41.5

G0 Z10.

M30

Orificios cara2

O5000 (TALADRADOCARA2.TAP)

( MCV-OP ) (26-NOV-2008)

(SUBROUTINES: O1 .. O0)G90 G17

G80 G49 G40

G54

G91 G28 Z0

G90

M01

N1 M6 T1

( TOOL -1- DRILL DIA 11.0 MM )

G90 G00 G40 G54

G43 H1 D31 G0 X12. Y12. Z50. S5000 M3

M8

(-------------------)

(D-DRILL1-T1 - DRILL)

(-------------------)

X12. Y12. Z10.

G98 G83 Z-13. R2. Q0. F330

X71.

G80

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M30

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PLANOS:

Pieza Requierida:

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Pieza obtenida:

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Documents

8489269 Proyecto Final de Fundicion