República Bolivariana de Venezuela Ministerio del Poder Popular para la Educación Superior Instituto Universitario Tecnológico del Estado Bolívar V-MEC-2T
Defectos de
Profesora: Ketty
Participantes: Geara Mariño Hurtado Arevalo
Ciudad Bolívar, Junio 2014
Objetivos: El objetivo de esta investigación es conocer los defectos que se presenta en los proceso de fundición, los cuales ocupan una gran responsabilidad a la hora de fabricar una pieza mediante moldeo en arena. Con esta investigación se pretende conocer los distintos defectos que existes analizarlos y justificar sus causas. Como también Indicar la solución para eliminarlos o corregir el defecto en la pieza. Descripción y desarrollo A partir de esta investigación teórica, se dará explicación a unos de los de los diferentes defectos que ocurren en los procesos de conformación por fundición en arena, recordando que un proceso de fundición es todo aquel trabajo que se realiza para obtener una pieza a partir de la licuación de metales (Aleación) donde principalmente estas aleaciones están constituidas por elementos como hierro, carbono, silicio, además de magnesio, fósforo, azufre etc luego que esta aleaciones son preparada y lista pasarán a un molde debidamente preparado donde se solidificará y tomará la forma deseada (Colada). Donde no son sometidas a procesos de deformación plásticas ya que estas no son dúctiles, por lo cual se va desarrolla una sesión práctica de aplicación de un proceso de fundición en arena. Con la presencia de un defecto que son todas aquellas irregularidades en el proceso de fundición de un metal que no es deseado. Algunos defectos pueden ser tolerados, mientras que otros pueden ser reparados de lo contrario, deben ser eliminados. Ellos se dividen en cinco categorías principales: gas porosidad, defectos de la contracción, los defectos del material del molde, defectos de colada de metal, y los defectos metalúrgicos. Los defectos que existen en las deformaciones por proceso de fundición en arena son: Rechupes: Son cavidades que se producen por la disminución de volumen o
contracción del metal o aleación durante la solidificación. Se presentan en las zonas de mayor espesor de las piezas (puntos calientes), siendo las zonas que se enfrían en último lugar. Pueden clasificarse como: internos, externos, macro rechupes, micro rechupes, localizados y difusos. Grietas: Se producen por desigualdad de enfriamiento de las diferentes partes de la
pieza o por enfriamiento brusco. En aleaciones con gran intervalo de solidificación el riesgo es mayor, ya que las fases sólida y líquida coexisten durante bastante tiempo, constituyendo una masa heterogénea. Las aleaciones eutécticas están mucho menos expuestas al peligro de grietas. Las zonas más afectadas por el peligro de grietas son los ángulos entrantes, como por ejemplo la base de las nervaduras. Cuando los ángulos resultan del encuentro de partes de la pieza de diferente sección, el riesgo de grietas se acentúa.
Desprendimientos, defectos superficiales: Se producen cuando se daña parte de la
pared del molde, normalmente debido al arrastre del metal fundido. Rebabas: Se producen por un mal cierre de la diferente parte del molde
INFORME DEL DEFECTO Para la realización de este investigación se seleccionó una pieza con un defecto de fundición de rechupes que son todas aquellas Cavidades ocasionada por la contracción liquida. Generalmente muy irregular y de paredes rugosas tipo dendritas. Por lo general se halla interiormente, en los cambios de espesor de la pieza, o en el interior de las zonas masivas y a veces, forma de depresión superficial de tamaño variable.
Ejemplo: Rechupe interno habitual en un cigüeñal fabricado en GJS.
Fuente: http://www.ask-chemicals.com/ES/foundry-products/castingdefect-prevention/shrink-holes.html
CARACTERISTICAS GENERALES DEL RECHUPE
Se presenta bajo la forma de cavidades abiertas a la superficie exterior de la pieza o cavidades cerradas en el interior de la pieza. Las superficies interiores pueden ser lisas
(Rechupe Primario) o tener morfología dendrítica (Micro rechupe o rechupe secundario). En determinadas aleaciones eutécticas, los rechupes primarios pueden aparecer con superficies interiores dendríticas. Ejemplo: Características generales del Rechupe.
Fuente: http://www.ialonso.com/news/udroiu/imagen4.gif
Al ser un defecto de contracción, este se forma preferentemente en zonas de última solidificación (centros térmicos de la pieza). Este defecto se forma en zonas de última solidificación, las cuales corresponden con el centro térmico de la pieza. Pueden aparecer en zonas con ángulos interiores, a menudo revelados durante las operaciones de mecanizado, proximidades de machos, bebederos, etc., debido a la dificultad de evacuación de calor, fenómeno que retarda la solidificación del metal líquido. Su incidencia depende de la contracción liquido-solido que presenta la aleación. En el caso de las fundiciones grafíticas, la esferoidal tiene una mayor tendencia a la formación de rechupe secundario en cuanto a micro o macro defectos que la laminar, debido a sus diferentes modelos de solidificación. CAUSAS
Técnicamente los rechupes se producen en el cambio de fase de líquido a sólido, debido a la fuerte contracción que sufre el metal. De esta forma las zonas geométricamente
masivas al enfriar más despacio que el resto de la geometría de la pieza aportan material a las zonas que se enfrían más rápido, generando cavernas dendríticas (rechupes) en el interior. Así mismo las causas de la aparición de rechupes son: Diseño inapropiado de la pieza a fundir, así como inadecuados métodos de colada.
La causa principal es la contracción que experimenta el metal desde el estado pastoso o semisólido hasta la solidificación definitiva. Cuanto menor sea la propia tendencia del metal a la contracción habrá menor riesgo de la formación de este defecto.
En las fundiciones grafíticas, se produce una expansión debida a la formación del
grafito en el seno del material metálico. Este fenómeno puede originar hinchamientos en el interior de los moldes y aumentar el volumen de las piezas.
Por otra parte, se deben de tener en cuenta las dificultades de alimentación que se
producen a medida que la fracción solida aumenta: diámetro y/o diseño incorrecto de las mazarotas, empleo de entradas de metal con baja sección cuya solidificación ocurre rápidamente, diseño erróneo de las piezas (SECCIONES MASIVAS AISLADAS), etc.
La utilización de temperaturas elevadas de colada (aumenta la inestabilidad del
molde por el intenso calor presente y se retarda el periodo de solidificación) o excesivamente bajas (rápida solidificación de entradas o cuellos, incluso en las mazarotas).
Ejemplo: Rechupe en alojamiento de casquillo de guiado de pisador.
Rechupe-Superficie lisa primaria
Rechupe-Superficie rugosa secundaria
Observaciones del Defecto: En los modelos, no estaban realizados los agujeros para el alojamiento de los casquillos de guiado. Rechupe en el fondo de la cajera para librado de detector de chapa. Observaciones del Defecto: En los modelos, no estaban realizados los agujeros para el alojamiento de los casquillos de guiado.
ACCIONES PREVENTIVAS
Las acciones preventivas para evitar la aparición de rechupes son: Composición, Tratamiento de Nodulización e Inoculación del metal de forma
adecuada. Alimentar de forma eficiente la pieza. Utilizar una temperatura de colada conveniente.
Modificar el diseño para obtener secciones de metal más uniformes. Si fuese
necesario, se utilizaran enfriadores para las secciones más gruesas. Igualar la velocidad de enfriamiento de las zonas masivas mediante la homogeneización de los espesores, evitando la generación de zonas masivas, para ello se debe de diseñar siempre la pieza a obtener, procurando que los cambios de secciones sean progresivos, evitando cambios bruscos de secciones. Evitar la formación de
secciones masivas, o bien limitarlas, mediante la unión de secciones, cambios bruscos de sección. A continuación ejemplos de esto.
Ejemplo: Acciones preventivas de la pieza.
Fuente: http://fumbarri.files.wordpress.com/2013/01/45.jpg
En la fabricación del modelo, mantener creces de mecanizado constantes de un
mínimo de 5 mm y hasta un máximo de 15 mm. De esta forma cajeras, agujeros y en general mecanizados profundos o en zonas masivas, siempre se deben de realizar en el modelo y nunca dejarlos ciegos para obtener posteriormente en la pieza fundida por mecanizado. De esta forma en las cajeras de zonas masivas en los modelos, la Fundición incorporara enfriadores en el interior de las cajeras o agujeros, denominado enfriamiento dirigido. Para poder realizar esta práctica es imprescindible que el modelo previamente tenga desahogos de estas zonas para poder alojar los enfriadores. Esta práctica, es de uso habitual en empresas de fundición de hierro y acero, además de reconocida en ámbitos técnicocientíficos. A continuación se incluye, los documentos editados por el laboratorio metalúrgico “Azterlan” que dan fe de ello. Otra solución es aportar material en el momento de la solidificación (alimentación y
mazarotado). Nosotros ocasionalmente empleamos esta técnica, pero en troquel no
es muy habitual el mazarotado ya que incrementa demasiado el coste de la pieza, se retarda el plazo de entrega debido al análisis para mazarotar y en ocasiones por la geometría de la pieza aun mazarotando no se consiguen los resultados deseados. Por esto en troquel se emplean el enfriamiento dirigido mediante enfriadores y cuando es posible la reducción de masas. Para aplicar esta técnica y cuando la exigencia sea que no se admite ninguna zona con poros es necesario realizar previamente una simulación de solidificación por elementos finitos para determinar dónde y cómo hay que mazarotar para contrarrestar la contracción.
RECOMENDACIONES EN LA CONSTRUCCION DE LOS MODELOS
Creces de mecanizado: Recomendamos, que en ningún caso, sean superiores a 15mm. Para evitar mecanizados profundos, el modelista debe de sacar en el modelo, todo tipo de rebajes, huellas, agujeros, respetando creces máximas de 15 mm. En especial al modelo se le debe de realizar los desahogos para los siguientes elementos: •
Agujeros para columnas y casquillos de guiado,
•
Alojamiento de Elevadores y agujeros para el guiado de elevadores,
•
Librado o Alojamiento de centradores y de detectores,
•
Paso de machos o torretas,
•
Cajeras para bulones de limitación o para bulones de seguridad,
•
Y en general mecanizados de cajeras o agujeros profundos (>30 mm).
Al modelista y al controlador, no le deben preocupar las calcinaciones en estos rebajes, nombrados en el apartado anterior, por existir medios al alcance del fundidor para evitarlos, tales como: arena de cromita, grafito, varillas de hierro, etc. La construcción de un modelo siguiendo estos principios, evita la existencia de masas innecesarias, generadoras de rechupes, que obligan al uso de sistemas de alimentación o mazarotaje no siempre eficaces, ya que su cálculo puede verse afectado por factores difícilmente previsibles. Cuando por problemas de posible variación de diseño, el modelista se ve obligado a no realizar vaciados y dejar zonas macizas, se recomienda consultar al fundidor para que este estudie sobre el modelo la forma de alimentar dicha zona y si fuera necesario consultar la modificación del diseño con el proyectista, para generar el padding que permita su correcta alimentación, de igual manera, evitar la colocación de probetas, cáncamos de manipulación
y dem谩s elementos masivos en zonas a mecanizar. Este tipo de elementos favorecen la aparici贸n de defectos as铆 como impiden la colocaci贸n de enfriadores.