Diseo de mquina de moldes de arena para utilizar en la fundicin metlica

 

Sand mold machine design for use in metal casting

 

Projeto de mquina de molde de areia para uso em fundio de metal

 

Vctor Patricio Pachacama-Nasimba I

ingvictorpachacama@gmail.com

https://orcid.org/0000-0001-6315-6641

 

Carlos Stalin Ulcuango-Moreno II

carsta381990@hotmail.com

https://orcid.org/0000-0002-5657-1449

 

Rodrigo Manuel Passo-Guamangate III

rodmrpg1989@hotmail.com

https://orcid.org/0000-0002-0979-5335

 

Edilberto Antonio Llanes-Cedeo IV

antonio.llanes@uisek.edu.ec

https://orcid.org/0000-0001-6739-7661

 

Correspondencia: ingvictorpachacama@gmail.com

 

 

Ciencias econmicas y administrativas

Artculo de investigacin

*Recibido: 05 de julio de 2020 *Aceptado: 20 de agosto 2020 * Publicado: 01 de septiembre de 2020

 

        I.            Ingeniero Automotriz, Universidad internacional SEK, Instituto Superior Tecnolgico Siete de Octubre, Quevedo, Ecuador.

     II.            Ingeniero Automotriz, Instituto Superior Tecnolgico Siete de Octubre, Quevedo, Ecuador.

   III.            Ingeniero Automotriz, Instituto Superior Tecnolgico Siete de Octubre, Quevedo, Ecuador.

  IV.            Mster en Eficiencia Energtica, Doctor Dentro del Programa de Doctorado en Ingeniera Rural, Ingeniero Mecnico Automotriz, Universidad internacional SEK, Ecuador.


Resumen

La produccin es compleja y abarca muchos procesos, especialmente en los productos metlicos. La conformacin metlica es una de las reas de mayor desempeo en las empresas, los cuales estn determinadas por la deformacin de piezas a travs de innumerables tcnicas. Tambin existe el proceso de conformado por medio de la fundicin, donde un metal en estado lquido es vertido en un molde para adquirir la forma de ste. La fundicin es un arte que se convirti en ciencia debido a que se rige por los parmetros de temperatura del metal lquido, morfologa y composicin de la arena de fundicin y de las dimensiones del molde de arena. Este ltimo debe ser fabricado con exactitud para que el producto cumpla con las exigencias de calidad, por lo que su fabricacin en una mquina es la opcin ms factible, aunado a que si la pieza es de diseo sencillo y tiene alta demanda en el mercado. Por lo cual, el objetivo general de la investigacin es analizar el diseo de una mquina de moldeo de arena para utilizar en la fundicin metlica. La metodologa empleada se bas en un diseo bibliogrfico de tipo documental. Los resultados se basaron en el desarrollo y anlisis de los distintos mdulos que conforman el diseo mecnico del equipo. Como conclusin, la maquina consta de una tolva de alimentacin que posee en su interior la arena previamente preparada bajo los estndares de calidad, la cual entra a la cavidad donde se formar el molde de arena gracias a la vibracin y compactacin producida en la mesa de trabajo; esta compactacin es realizada por el movimiento del soporte de macho, que es impulsado por un sistema hidrulico conectado a un punzn, hasta el soporte de hembra, situado al extremo de la cavidad, con caracterstica mvil con el fin de obtener el molde de arena y ser colocado en serie, listos para recibir la colada procedente del crisol con el metal lquido.

Palabras Claves: fundicin; arena de moldeo; mquina; molde de arena

 

Abstract

Production is complex and encompasses many processes, especially for metal products. Metal forming is one of the highest performance areas in companies, which are determined by the deformation of parts through innumerable techniques. There is also the process of forming through casting, where a metal in a liquid state is poured into a mold to acquire its shape. Casting is an art that became a science because it is governed by the temperature parameters of the liquid metal, the morphology and composition of the foundry sand, and the dimensions of the sand mold. The latter must be manufactured accurately so that the product meets quality requirements, so its manufacture on a machine is the most feasible option, coupled with the fact that the part is simple in design and is in high demand in the market. Therefore, the general objective of the research is to analyze the design of a sand molding machine for use in metal casting. The methodology used was based on a bibliographic design of the documentary type. The results were based on the development and analysis of the different modules that make up the mechanical design of the equipment. In conclusion, the machine consists of a feeding hopper that has inside the sand previously prepared under quality standards, which enters the cavity where the sand mold will be formed thanks to the vibration and compaction produced in the table of job; This compaction is carried out by the movement of the male support, which is driven by a hydraulic system connected to a punch, up to the female support, located at the end of the cavity, with a movable characteristic in order to obtain the sand mold and be placed in series, ready to receive the pouring from the crucible with the liquid metal.

Keywords: foundry; molding sand; machine; sand mold

 

Resumo

A produo complexa e engloba muitos processos, especialmente para produtos de metal. A conformao de metais uma das reas de maior desempenho nas empresas, que determinada pela deformao de peas por meio de inmeras tcnicas. Existe tambm o processo de conformao por fundio, onde um metal no estado lquido despejado em um molde para adquirir sua forma. A fundio uma arte que se tornou cincia porque regida pelos parmetros de temperatura do metal lquido, pela morfologia e composio da areia de fundio e pelas dimenses do molde de areia. Este ltimo deve ser fabricado com preciso para que o produto atenda aos requisitos de qualidade, de forma que sua fabricao em mquina seja a opo mais vivel, aliada ao fato de a pea ser simples no design e ter alta demanda no mercado. Portanto, o objetivo geral da pesquisa analisar o projeto de uma mquina de moldagem em areia para uso na fundio de metais. A metodologia utilizada baseou-se em um desenho bibliogrfico do tipo documental. Os resultados foram baseados no desenvolvimento e anlise dos diferentes mdulos que compem o projeto mecnico dos equipamentos. Em concluso, a mquina constituda por uma tremonha de alimentao que tem dentro da areia previamente preparada dentro dos padres de qualidade, que entra na cavidade onde ser formado o molde de areia graas vibrao e compactao produzida na mesa de trabalho; Esta compactao realizada pelo movimento do suporte macho, que acionado por sistema hidrulico acoplado a um puno, at o suporte fmea, localizado no final da cavidade, com caracterstica mvel para obteno do molde de areia e ser colocado em srie, pronto para receber o vazamento do cadinho com o metal lquido.

Palavras-chave: fundio; areia de moldagem; mquina; molde de areia

 

Introduccin

La produccin es compleja y abarca muchos procesos, especialmente en los productos metlicos. La conformacin metlica es una de las reas de mayor desempeo en las empresas, los cuales estn determinadas por la deformacin de piezas a travs de innumerables tcnicas. Tambin existe el proceso de conformado por medio de la fundicin. Esta tcnica precede a las tcnicas de conformado metlico porque suministra, en la mayora de las ocasiones, la materia prima para estos procesos.

La fundicin metlica es una de las artes que se convirtieron en ciencia debido a los conocimientos que se generan por la forma como se convierte un material en otro utilizando temperaturas altas y un molde que contenga el bao metlico. Esta tcnica fue el catalizador para transformar la era de piedra en la era de bronce. Por lo cual, la fundicin es el proceso trmico de manufactura donde se procesan los metales y aleaciones a elevadas temperaturas para luego ser vaciados sobre un molde que contiene la geometra del producto a fabricar donde se le deja solidificar y enfriar (Quintero, 1998).

De la misma manera, las caractersticas del material juegan un papel importante porque con ella determinar la temperatura a utilizar en la fundicin. Cada elemento tiene un punto de fusin diferente y por ende unos parmetros distintos a controlar. Mediante el colado se manufacturan muchas piezas y componentes, incluyendo cmaras, motores, cigeales, equipo agrcola y para ferrocarriles, tubera y acoplamiento de plomera, herramientas elctricas, sartenes y componentes de gran tamao para turbinas hidrulicas (Kalpakjian, 2002).

La fundicin es una industria fundamental para la construccin de mquinas, y exige amplia cultura profesional, pues requiere conocimientos tcnicos tan diversos como son el dibujo industrial, la mecnica de los cuerpos slidos y fluidos, etc. (Capello, 1974). En la Figura 1 se puede observar el proceso de fundicin de piezas metlicas. Cada una de las etapas presentes dentro del diagrama es fundamental para el desarrollo de las piezas. En la Tabla 1 se describen las etapas ms importantes en el proceso de fundicin.


 

Figura 1. Proceso de fundicin de piezas metlicas.

Fuente: (Quintero, 1998)

 

Tabla 1. Etapas ms importantes en el proceso de fundicin

ETAPAS

CARACTERSTICAS

Proyecto y Diseo

El proyectista, al idear la mquina, debe darle un cuerpo resistente y duradero; calcula, por consiguiente, las diversas partes de la misma y, para transmitir su idea al constructor, realiza diseo del conjunto y los detalles de cada pieza, debidamente acotados.

Ejecucin del modelo

Despus de las debidas comprobaciones, el diseo pasa al modelista, si el modelo ha de ser de madera, a un mecnico especializado, si ha de construirse de metal.

En colaboracin con la fundicin, el modelista o el mecnico construyen el modelo teniendo en cuenta el sistema de moldeo que adoptar el fundidor, el grado de contraccin del metal, y los espesores de mecanizacin.

Si la pieza ha de tener algn hueco interior, el modelista har tambin la correspondiente caja de machos, almas, ncleos o noys.

Moldeo

Una vez comprobado el modelo, pasa al moldeador, quien debe hacer el molde o forma, reproduccin en negativo de la configuracin y las dimensiones de la pieza que ha de ser fundida. El molde puede ser perdido o permanente. El primero se hace comprimiendo la arena de fundicin del modelo colocado en el interior de la caja, despus de la colada se levanta la caja y se destruye el molde para extraer la pieza. El segundo se prepara sin la ayuda de un modelo, labrando directamente en negativo la pieza en varios moldes de hierro fundido o metal,

Preparacin de las arenas

Para los moldes perdidos, es necesario preparar la arena, aadindole las materias adecuadas para que adquiera las propiedades convenientes para el buen xito de la colada. Estas propiedades son: permeabilidad, cohesin, refractar edad, dureza, etc.

Preparacin del metal fundido

El metal se calentar a la temperatura de fusin, es decir, se reducir del estado slido al lquido. Esta operacin puede efectuarse en un horno de combustible o en un horno elctrico; cada tipo de horno posee sus caractersticas, sus ventajas, sus inconvenientes, sus exigencias y sus aplicaciones particulares.

Colada

Cuando el molde esta repasado y cerrado slidamente, de modo que resista la presin metalosttica, se puede introducir ene l mismo el metal fundido a travs de uno o ms aberturas de colada (bebederos) previamente dispuestas en el molde.

Solidificacin y enfriamiento

Despus de la colada, se debe esperar que la pieza solidifique y se enfre en el molde. Las piezas coladas en moldes de arena requieren de algunas horas ms o menos, segn sus dimensiones.

Desmoldeo

Cuando la pieza se ha solidificado y enfriado hasta el punto de poder manipular sin peligro, se procede al desmoldeo.

Acabado

Las piezas extradas del molde esta spera, tiene incrustaciones de arena y las rebabas que corresponden a las juntas de la caja o de la coquilla, y lleva unidos todava bebederos, cargadores y mazarotas. Es necesario pulir la pieza, desprender los bebederos y los cargadores, desbastarla, limpiarla con chorro de arena, etc.

Tratamientos trmicos, recubrimientos y similares

Algunas veces, las piezas han de ser sometidas a tratamientos trmicos o ser recubiertas con materiales protectores especiales.

Mecanizacin

Las piezas destinadas a la construccin de alguna mquina pasan finalmente al taller para su mecanizacin por medio de mquinas de herramientas. Esta mecanizacin tiene por objeto dimensionar exactamente la pieza para que varias partes ajusten cinemticamente y asegurar con ello el perfecto funcionamiento de la mquina.

Fuente: (Capello, 1974)

 

Una de las etapas ms importantes dentro del proceso de fundicin es el moldeo de la arena. Para ello se recurre a las caractersticas del diseo de la pieza y tambin la cantidad a producir. Si el diseo es fcil ms la produccin es en serie esta se puede realizar a travs de equipos de molde, caso contrario si la pieza contiene un diseo ms complejo y no requiere produccin en serie, esta se puede hacer por medio del moldeo manual.

De aqu, el moldeo a mano se realiza cuando las operaciones conducentes a reproducir en la arena la forma de la pieza que se quiere obtener se efectan en su mayor parte por medio puramente manuales (Capello, 1974). En la Figura 2 se puede detallar un molde cerrado la cual se fabric con moldeo manual.

Figura 2. Molde cerrado la cual se fabric con moldeo manual.

Fuente: (Groover, 1997)

Cuando la empresa fundidora se dedica a vender productos de altas demandas entonces su sistema productivo debe estar basado en lneas de produccin donde los equipos pertenecientes a estas reas deben cumplir con las funciones de reducir el tiempo de produccin y aumentar la productividad. Uno de estos equipos es el que se dedica al moldeo de la arena. Adems, con estas mquinas se obtienen: disminucin del costo, mejoramiento sensible del producto, condiciones de trabajo bastante mejores para los operarios y posibilidades de empleo de procedimientos especiales para atacar la arena que aseguran un grado de atacado uniforme y constante (Capello, 1974).

Una mquina de gran utilidad que sigue estos parmetros es de la de tipo por vibraciones y con compresin. La operacin de atacar la arena mediante la simple compresin no asegura uniformidad en el grado de la misma, es por ello que se utiliza la vibracin para que la arena pueda entrar en los espacios difciles del diseo (Capello, 1974). Estas operaciones, vibracin y compactacin se realizan al mismo tiempo. Este tipo de mquina se puede detallar en la Figura 3.

El equipo que se desea disear es de este tipo porque ayuda a mejorar la caja de moldeo dando garanta en que la arena recubre todos los espacios adems ofrece una resistencia eficiente de la arena por efecto de la compresin, aunado a que las piezas a producir son de alta demanda. Es por ello, que se pretende disear una mquina que permita el proceso de moldeo de arena para piezas pequeas, controlando variables y manteniendo el tiempo del proceso.

Figura 3. Mquina de moldear por vibracin y compresin.

Fuente: (Capello, 1974)

Por lo tanto, el objetivo general de la investigacin es analizar el diseo de una mquina de moldeo de arena para utilizar en la fundicin metlica. La metodologa empleada se bas en un diseo bibliogrfico de tipo documental.

 

Mtodo

Para desarrollar esta investigacin se procedi a establecer unos objetivos especficos que tratan sobre describir la importancia de la fundicin, determinar la importancia de los moldes de arena, establecer los mdulos mecnicos necesario para el desarrollo de la mquina desarrollar el funcionamiento de la mquina de moldes de arena. La metodologa se bas en un diseo bibliogrfico de tipo documental. El diseo se fundamenta en la revisin sistemtica de material documental, donde se efecta un proceso de abstraccin cientfica, partiendo de forma ordenada y con objetivos precisos, y el tipo se concreta en las diversas fuentes con el objeto de que garanticen confiabilidad en los resultados (Palella Stracuzzi & Martins Pestana, 2010). Las fuentes utilizadas son textos, documentos y artculos cientficos publicados disponibles en la web.

 

Resultados

Los sistemas de produccin de las empresas de fundicin tienden a ser lneas de produccin manuales donde le proceso de fabricacin del molde de arena es realizado por un operador siguiendo las pautas de fabricacin establecidas en normas internacionales. Cuando los productos aumentan en la demanda se busca la forma de adquirir tecnologas ms avanzadas como la de un equipo de moldeados en arena que permite mejorar la productividad de la organizacin.

Estos equipos desarrollan los moldes a gran velocidad debido al diseo del producto, el cual se caracteriza por ser ms sencillos, con geometras muy simples. Esto genera mayor velocidad de produccin y por ende mayor respuesta a la demanda creciente. La desventaja es que la adquisicin es altamente costosa aunado a la inversin de tiempo y logstica para conseguir el equipo desde el extranjero. Es por ello, que se plantea el diseo de un equipo de moldeo de arena para producir piezas sencillas con la finalidad de apoyar la tecnologa y el conocimiento propio de la empresa, regin y pas.

Este equipo realizar el procedimiento del moldeo manual, donde se produce dos cajas de moldeo, una semicaja inferior y una semicaja superior, tal como la Figura 3, pero a diferencia de que el mismo molde de arena ser ambas cajas debido a que se colocaran una seguida de la otra proporcionando moldes en serie para que se produzca la colada secuencial. Esto se puede detallar en la Figura 4. En la Figura 5 se puede observar el diagrama de los mdulos mecnicos necesarios para el desarrollo de este equipo fabricador de moldes de arena para fundicin metlica.

Figura 4. (A) Esquema de fabricacin del molde de arena donde el soporte de macho empuja la arena hacia el soporte de hembra haciendo compactar a la forma establecida, y (B) el molde de arena obtenido se coloca en forma continua, generando as la pieza, despus de la colada en serie.

Fuente: (Fressel, 2016)

 

El quipo consta de un mdulo de tolva de alimentacin donde estar la arena de moldeo lista bajo las condiciones y especificaciones necesaria para la fundicin metlica. sta abre la compuerta para que la arena caiga a la mesa de trabajo, que la conforma como el mdulo de estructura, la cual es sacudida por vibraciones para luego comprimirla a travs del mdulo de punzn dentro del mdulo de cavidad. Al mdulo de punzn est conectado el mdulo de soporte de macho, que tiene la forma de la pieza a realizar, la cual empuja y compacta la arena al mdulo de soporte de hembra, con la figura inversa a la del macho, que tiene un desplazamiento mvil para poder sacar el molde de arena de la mquina. A estos mdulos se les aade mdulos de estructura base, mdulo del sistema hidrulico, mdulo de soldadura y mdulo de uniones no permanentes.


 

Figura 5. Diagrama de funcionamiento de la mquina de moldes de arena para utilizar en la fundicin metlica.

Fuente: (Fressel, 2016)

 

Mdulo de tolva de alimentacin

La tolva de alimentacin contiene en su interior la arena de moldeo previamente preparada con los estndares para la fabricacin de piezas metlicas por fundicin. Una de las caractersticas es que el material debe ser de acero inoxidable debido a que debe tener una resistencia a la corrosin por el contacto con dicha arena hmeda.

Para los clculos se tomaron en cuenta la cantidad de arena que permite una produccin suficiente de moldes. Se obtuvieron a partir de la separacin de los volmenes, mostrados en la Figura 6. Luego se procede a encontrar el valor de peso de 14927,98N, el esfuerzo de 1,25 N/mm2 y un factor de seguridad de 198,26, lo cual refleja que la tolva no va colapsar por efecto de la arena que contiene en su interior.

Figura 6. Medidas de la tolva de alimentacin.

Fuente: (Fressel, 2016)

Mdulo de cavidad

La cavidad tambin contendr en su interior arena de moldeo, pero al momento de realizar los procesos de compactacin entre el soporte macho y soporte hembra. El material a utilizar es de acero inoxidable con el fin de resistir la corrosin producto del contacto con la humedad en su interior. El factor de seguridad encontrado arroja un valor de 3,73 lo que manifiesta que no colapsara a la presin de la arena y del efecto de compactacin de la misma al realizarse el conformado. En la Figura 7 se visualizan las medidas de la misma.

Figura 7. Medida de la cavidad.

Fuente: (Fressel, 2016)

 

Mdulo de punzn

La finalidad del punzn es la de empujar el soporte del macho hacia el soporte de hembra y as se logre compactar la arena de moldeo a la forma establecida en ambas partes. Este punzn estar conectado al sistema hidrulico que permitir dicho movimiento. Para el calculo de la fuerza necesario para hacer ese trabajo se encuentro el rea del punzn que arroj un valor de 490,87mm2 y uno esfuerzo de 49,91 N/mm2. El material de este punzn es de acero AISI 1020 donde su esfuerzo de fluencia es de 205MPas, por lo que el factor de seguridad para el punzn es de 4,1 logrando resistir a los esfuerzos producto de la conformacin de la arena de moldeo. En la Figura 8 se detalla las medidas del punzn.

 

Mdulo de soporte de macho

El soporte macho tendr como caractersticas poder ejercer la presin necesaria para comprimir la arena de moldeo contra el soporte de la hembra. El material a utilizar en acero inoxidable para protegerlo de la humedad. Los clculos arrojaron un esfuerzo de 62,23 N/mm2 y un factor de seguridad de 5,46, lo que permite que no falle en su mecanismo y que tendr una larga vida til dentro del equipo. El soporte de macho se encuentra en la Figura 9.

Figura 8. Medidas del punzn.

Fuente: (Fressel, 2016)

 

Figura 9. Dimensiones del soporte macho.

Fuente: (Fressel, 2016)

Mdulo de soporte de hembra

El soporte de hembra tendr movilidad por la mesa de trabajo con el fin de poder extraer el molde de arena ya fabricado dentro de la cavidad. Este soporte estar conformado por el marco mvil y la matriz. En el marco mvil hay nfasis en la resistencia de unas lminas que se encuentran en voladizo y que soportarn la fuerza ejecutada por el macho hacia la matriz. Estas laminas estarn adheridas mediante soldadura. De aqu se procede a analizar el esfuerzo cortante, el momento y el factor de seguridad, dando como resultado 95,33 MPas, 6850 Nm y 3,25, respectivamente. En la Figura 10 se puede observar las medidas del marco mvil para la mquina de moldes de arena.

 

Figura 10. Dimensiones del marco mvil.

Fuente: (Fressel, 2016)

 

Luego, se realizan los clculos para la matriz, la cual es de acero inoxidable, dando valores de esfuerzo cortante de 80,58 MPas y un factor de seguridad de 3,08 el cual resiste a los esfuerzos generados por la compresin de la arena y la resistencia a la humedad.

 

Mdulo de estructura base

La estructura base ser la encargada de soportar todos los elementos de la mquina, como los son los soportes macho y hembra, el marco mvil, los pistones y todos los componentes que conformaran la misma. La misma ser construida en viga properca 350, la cual posee un esfuerzo cortante de 1600 Kg/cm2, un esfuerzo mximo de 152,34 Kg/cm2 y un factor de seguridad de 10,5 lo que permite soportar el peso de sus componentes, as como el trabajo ejecutada en el mismo. Las dimensiones de la estructura se encuentran en la Figura 11.

 

Figura 11. Dimensiones de la estructura base.

Fuente: (Fressel, 2016)

 

Mdulo de soldadura

La soldadura es una parte del ensamblaje de la mquina y el tipo a utilizar es el fillet. Estas son concentradores de tensiones y por ende deben analizarse. Estn comprendidas desde la unin de las partes que comprenden la estructura de la mesa, la caja donde se har la compactacin, y todas las dems uniones por medio de soldadura. El electrodo a utilizar es el E-7018, el cual presenta excelente resistencia a la traccin con el fin de soportar los esfuerzos presentes en estos puntos crticos.

El rea de la garganta tiene como resultado 1683,54 mm2, un esfuerzo cortante en dicha rea de 44,276 MPas y un factor de seguridad de 8,81 lo que permite que la soldadura no fallar ante el trabaja realizado en la estructura base. Estos clculos se basaron en los lugares crticos de la mquina, que a consideracin eran los ms ptimos para el estudio de la misma. Esto se puede detallar en la Figura 12.


 

Figura 12. Puntos crticos de anlisis en la estructura base.

Fuente: (Fressel, 2016)

 

Mdulo de las uniones no permanentes

El propsito del tornillo est en sujetar dos o ms partes. La carga de sujecin intentara estirar o alargar el tornillo, si la tuerca no se afloja, la tensin en el tornillo permanece como la fuerza de precarga, como se muestra en la Figura 13. Los clculos arrojaron que la rigidez del perno es de 7,23 MLibF/pulg, un factor de carga para tres pernos de 0,89 y un factor de seguridad de 1,89 lo que indica el sistema de adhesin no fallara ante los trabajos realizados en la mquina de moldes de arena.

Figura 13. Esquema de las uniones no permanentes.

Fuente: (Fressel, 2016)

 

Mdulo de sistema hidrulico

Este mdulo es el encargado de poder desplazar el punzn con el soporte de macho hacia el soporte de hembra y poder compactar a arena de moldeo en los moldes requeridos por la empresa. Los clculos estaban determinados por el caudal que arroj un valor de 13,6 gal/min, una velocidad del lquido de 5,29 m/seg y una bomba con potencia de 19,2 Hp, la cual tendr una presin de entrada de 2500psi y una presin de salida de 2000psi. En la Figura 14 se muestra el plano del sistema hidrulico que utilizar la mquina.

Figura 14. Plano del sistema hidrulico.

Fuente: (Fressel, 2016)

 

Diseo de la mquina de moldes de arena

Despus de realizados los anlisis y los clculos pertinentes sobre los mdulos establecidos para la mquina de moldes de arena, se procede a realizar la maqueta de la mquina con sus partes ms importantes, tal como se describe en la Figura 15.

Figura 15. (A) Diseo del rea de trabajo de la mquina de moldes de arena y (B) partes que la conforman.

Fuente: (Fressel, 2016)

Discusin y conclusiones

Una de las partes ms importantes dentro del conformado es la de poder crear piezas que puedan servir a las necesidades imperantes de la sociedad. Existen muchas operaciones como laminacin, forjado, extrusin, trefilado, embutido y doblado. Tambin destaca la tcnica de fundicin, donde un metal en estado lquido es vertido en un molde para adquirir la forma de ste. La fundicin es un arte que se convirti en ciencia debido a que se rige por los parmetros de temperatura, morfologa y composicin de la arena de fundicin y de las dimensiones del molde de arena.

Una parte importante en la fundicin metlica es el molde de arena. Dependiendo del diseo este se puede realizar a travs del moldeo manual o moldeo por mquina. Si el diseo es complicado y exigente, aunado a que su produccin es poca, se recomienda realizarlo manualmente con el fin de buscar garantizar los detalles de la pieza sin importar el tiempo de produccin. Ahora, si la pieza es de diseo sencillo y tiene alta demanda en el mercado entonces se deben bajar los tiempos de produccin, lo cual da la garanta de realizar a travs de una mquina.

La accesibilidad de esta mquina es bastante compleja por sus altos costos y de toda la logstica que amerita que llegue al puesto de trabajo. Esto a consecuencia de que se fabrican en otros pases apoyando as las tecnologas fabricadas en dichas latitudes. Estas desventajas se convierten en fortalezas porque se decide apoyar la generacin de conocimientos y tecnologas propias al disear una mquina que produzca moldes de arena con diseo sencillos.

El diseo consta de una tolva de alimentacin que posee en su interior la arena previamente preparada bajo los estndares de calidad. Esta entra a la cavidad donde se formar el molde de arena gracias a la vibracin y compactacin producida en la mesa de trabajo. La compactacin es realizada por el movimiento del soporte de macho, que es impulsado por un sistema hidrulico conectado a un punzn, hasta el soporte de hembra situado al extremo de la cavidad. Este ltimo es mvil para poder obtener el molde de arena con el diseo de la pieza en su interior y colocado en serie, listos para recibir la colada procedente del crisol con el metal lquido.

 

Referencias

1.      Capello, E. (1974). Tecnologa de la fundicin. Barcelona, Espaa: Editorial Gustavo Gili, S. A. .

2.      Fressel, R. (2016). DISEO DE UNA MQUINA PRODUCTORA DE MOLDES PARA TAMBORES DE FRENO CORSA REFERENCIA 434. Carora, Venezuela: Trabajo de investigacin de la asignatura Tecnologa de Manufactura del Departamento de Ingeniera Mecatrnica de la Universidad Nacional Experimental Politecnica Antonio Jos de Sucre.

3.      Groover, M. P. (1997). Fundamentos de Manufactura Moderna. Materiales, procesos y sistemas. Mxico, D. F.: Prentice -Hall Hispanoamericana S. A.

4.      Kalpakjian, S. (2002). Manufactura, ingeniera y tecnologa. Mxico, D.F.: Editorial Pearson.

5.      Palella Stracuzzi, S., & Martins Pestana, F. (2010). Metodologa de la investigacin cuantitativa. Caracas, Venezuela: FEDUPEL, Fondo Editorial de la Universidad Pedaggica Experimental Libertador.

6.      Quintero, O. (1998). PRINCIPIOS DE LA TECNOLOGIA DE FUNDICION. Caracas, Venezuela: Manuscrito realizado en el Departamento de Ciencia de los Materiales de la Universidad Simn Bolvar.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2020 por los autores. Este artculo es de acceso abierto y distribuido segn los trminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribucin-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0) (https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/).

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