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LABORATORIO DE MATERIALES
1. TEMA :
FUNDICION DE ALUMINIO EN ARENA VERDE.
2. OBJETIVOS:
Disear un sistema de alimentacin segn el mtodo ms adecuado.
Analizar el mtodo ms adecuado de moldeo y aplicarlo a la
presente practica de fundicin.
3. RESUMEN:
En el presente informe se indica el procedimiento realizado para
realizar la fundicin de aluminio.
4. MARCO TEORICO:
4.1 Aluminio:
El aluminio es uno de los metales ms abundantes en la
naturaleza, y de grandes propiedades
mecnicas, tiles para grandes aplicaciones aeronuticas.
Entre las propiedades caractersticas tenemos gran resistencia
especfica, elevada conductividad
elctrica, no es un material magntico, y principalmente no se
oxida y no es toxico.
Una de las caractersticas mas importantes del aluminio es su
maquinabilidad y su capacidad de
trabajado; se puede fundir mediante cualquier mtodo conocido,
laminado, estampado, estirado,
enrolado, forjado y extruido a casi cualquier forma.
Su elevado costo de produccin hace que su produccin se d a la
mxima escala.
4.2 Sistema de designacin de la aleacin.
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Fue estandarizada por The Aluminum Association en 1954, consta
de un sistema de numeracin de
cuatro dgitos. El primer digito indica el grupo de aleacin, el
segundo seala el cambio de la
aleacin original o lmites de impureza; el cero se utiliza para
la aleacin original y los enteros del 1
al 9 indican las modificaciones de la aleacin.
4.3 Aleaciones de aluminio:
Podemos encontrar los siguientes tipos de aleaciones de
aluminio:
Serie 2xxx- ALEACIONES DE ALUMINIO COBRE
Serie3xxx-ALEACIONES DE ALUMINIO MAGNESO.
Serie 4xxx-ALEACIONES DE ALUMINIO- SILICIO
Serie 5xxx-ALEACIONES DE ALUMINIO MAGNESIO.
Serie 6xxx-ALEACIONES DE ALUMINIO MAGNESIO Y SILICIO
Serie 7xxx-ALEACIONES DE ALUMINIO-ZINC
4.4 Metales y aleaciones que pueden ser conformados por
fundicin.
El aluminio es uno de los metales que puede ser conformado por
fundicin, las caractersticas que
debe tener un metal a ser fundido son las siguientes:
- Baja temperatura de fusin, para usar menos combustible.
- Baja tensin superficial para la reproduccin de detalles
pequeos en las piezas.
- Bajo coeficiente de dilatacin en estado liquido.
- Alta fluidez.
- Alta densidad para que la columna de lquido ayude a fluir al
metal lquido.
4.5 Procedimientos para la fundicin de aluminio.
La fundicin de aluminio se puede hacer segn los siguientes
procedimientos:
Moldeo en arena verde.
Moldeo en arena seca.
Moldeo en yeso, cascara, cera perdida, coquilla e inyectada.
4.6 Caractersticas de las aleaciones de aluminio para
fundicin.
En nuestro caso la aleacin que podra ser la que se va fundir es
una de aluminio silicio por tratarse de
pistones, en ese caso est aleacin tiene una buena colabilidad, y
ausencia de fragilidad por
contraccin, pero no presenta una buena maquinabilidad debido a
los cristales de silicio, que tienen una
alta dureza y daan las cuchillas de corte.
Las aleaciones de aluminio silicio tienen una buena resistencia
a la presin, si se tiene un alto contenido
de silicio se puede conseguir una buena capa protectora de
xido.
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Adems en resistencia a la corrosin est en primer lugar el
aluminio puro, luego las aleaciones de
aluminio- silicio, y aluminio- magnesio.
4.7 Las aleaciones de aluminio- silicio, ms comunes para
fundicin son las siguientes.
G AL SI 13: Para usos generales especialmente para piezas de
paredes delgadas
G AL SI 12 MN MG: Sirve para piezas de paredes delgadas y
sometidas a esfuerzo.
G AL SI 9 MN MG: Para usos generales
G AL SI 5 CU MG: Para usos generales y especficamente para
cilindros de motores y cuerpos de
bombas.
4.8 Cuidados durante la fundicin de aleaciones no ferrosas.
Estas aleaciones se oxidad fcilmente cuando el medio es oxidante
y absorben muchos gases como el
hidrogeno y el nitrgeno, cuando se encuentran en un ambiente
reductor.
Estos metales durante su permanencia en estado liquido absorben
gases como el oxigeno, nitrgeno,
hidrogeno, CO y CO2.
La cantidad que absorbe el metal en estado liquido los gases
mencionados anteriormente es funcin de
la temperatura, del tiempo, y si el ambiente es oxidante o
reductor.
El oxigeno forma oxidos y queda como inclusiones, el nitrgeno e
hidrogeno quedan atrapados dentro
del metal y forman porosidades que se conocen como defectos de
la fundicin.
Las recomendaciones para evitar defectos en la fundicin son las
siguientes.
- La temperatura de colada debe alcanzarse de abajo hacia arriba
y no debe sobrepasarse tal
temperatura.
- El tiempo de permanencia del metal en el horno debe ser mnima
luego de alcanzarse la
temperatura de la colada.
- Fundir el metal en un ambiente neutro y se puede aceptar una
ligera tendencia al ambiente
reductor.
- Aislar el metal del contacto con la atmosfera y el
ambiente.
Los cloruros y fluoruros de metales alcalinos, tienen la
propiedad de proteger la superficie libre del
metal contra la oxidacin, para desoxidar y para
desgasificar.
Los cloruros y fluoruros se descomponen en contacto con el metal
liquido y desplazan a los gases
disueltos.
4.9 Procedimiento para aleaciones que contengan ms del 60 % de
aluminio.
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Se debe calentar el metal hasta llegar a 900 C o ms durante 10
minutos, luego se enfria hasta alcanzar
la temperatura de colada la cual est entre 760 y 800 C.
4.9 Moldeo y fundicin de piezas.
En el moldeo se debe tomar en cuenta la contraccin del metal
desde el estado liquido, siendo la
tolerancia por contraccin para el aluminio de 1.04 a 1.3 %, el
cual es el factor a tomarse en cuanta para
la sobredimensin de la pieza.
Adems se debe tomar en cuenta un margen de mecanizacin en la
sobredimensin de la pieza.
4.10 Fases del moldeo.
5. EXPERIMENTACION:
PROCEDIMIENTO:
a) Dimensionar y construir el bebedero, canal de alimentacin,
taln de cada, estrangulamiento
del canal de distribucin, y canales de entrada segn un
procedimiento estandarizado:
En los apuntes de fundicin del Ing. Mario Pstor se indica el
siguiente procedimiento estndar
para la determinacin de las dimensiones de los componentes del
sistema de alimentacin:
- En la primera tabla se tiene un dimetro del bebedero en funcin
del peso de la pieza, como el
peso es de 3 lb, se escoge un dimetro del bebedero de In, adems
se toma en cuenta la
forma del bebedero para aleaciones no ferrosas que se muestra en
la figura:
Fuente: Apuntes de Fundicin, Ing. Mario Pstor.
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Fuente: Apuntes de Fundicin, Ing. Mario Pstor.
- El taln de cada debe tener las siguientes dimensiones en
funcin de la altura del canal de
distribucin:
Fuente: Apuntes de Fundicin, Ing. Mario Pstor.
- El rea del canal de distribucin se recomienda para sistemas
presurizados, debe ser menor a la
seccin del bebedero en un 10 %, esto se toma considerando que en
la primera prctica se
dise el sistema de alimentacin como sise tratase de un sistema
despresurizado, asi que
vamos a disminuir las secciones para aumentar la velocidad del
flujo y disminuir el rea de
contacto para que disminuya la transferencia de calor.
Seccin del bebedero= 0.44 in^2
Seccin del canal de distribucin= 0.9 Seccin del bebedero
Seccin del canal de distribucin (trapezoidal)= 0.39
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Dimensiones del canal de distribucin:
Fuente: Apuntes de Fundicin, Ing. Mario Pstor.
La seccin de los canales de distribucin es de 0,39 in^2, y se
asume que b=h, para hallar las
dimensiones del canal trapezoidal:
2 = 0,39 2
= 0,62
Adems asumimos que a es el 80 % de c, por tanto:
a= 0,62 in,
c= 0.74 in.
- El estrangulamiento se lo realiz a 1cm antes de los canales de
entrada. - Los canales de entrada tienen una seccin en 10 % menor a
la seccin de los canales de
distribucin, por tanto:
Seccin del canal de entrada=seccin del canal de
distribucin*.9
Seccin del canal de entrada=0.356in^2
Tomamos de la tabla un canal de entrada de 3/8 por 1 in de
ancho. La cual debe ser esmerilada
hasta obtener una seccin de 0,36 in^2 aproximadamente.
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En los canales de entrada se tiene que L= 25 mm y T = 9.2 mm
Asi se cumplen todas las condiciones de el mtodo de los bebedero
estndar.
Fuente: Apuntes de Fundicin, Ing. Mario Pstor.
b) Dimensionar y construir la mazarota segn un procedimiento
mediante el cual se asegure un
tiempo de solidificacin de la pieza mayor que de la mazarota o
montante:
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Aqu la mazarota traba c) Colocacin de la caja en el lugar
destinado al moldeo.
d) Ubicar el modelo dentro de la caja.
e) Relleno de la caja con arena de moldeo debidamente
preparada.
f) Apisonado de la arena para darle compactacin.
g) Volcar la caja de fondo con modelo y tablero.
h) Alisar la superficie libre de la arena alrededor del
moldeo.
i) Colocar la caja de la tapa, poner en el sitio de alimentacin,
espolvorear arena seca fina para
separar la arena hmeda de ambos moldes, rellenar la arena y
apisonar la tapa.
EQUIPOS Y MATERIALES
6. RESULTADOS:
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7. CONCLUSIONES
8. REFERENCIAS
1. Sydney H. Avner., Introduccin a la metalurgia fsica, 2a. ed.,
New York, McGraw-Hill, pp 477- 488.
2. Smith, W. F., Fundamentos de la ciencia e ingeniera de
materiales - 4a. ed. - Madrid: McGraw-
Hill, 1993.p 434.
3. Metals Handbook.Microstructure of aluminum Alloy.Pag 258.
4. AVNER, Sidney. Introduccin a la metalurgia Fsica. Mxico,
McGraw-Hill, 1995. P253.
5. Mercancas Peligrosas disponible en:
[http://panelnaranja.es/clase 3/#sthash.8a87GQ8c.dpbs],
fecha de consulta: 2013-06-12.
