EJERCICIO FUNDICION DE METALES.

...

A = Área de la sección transversal del líquido, (m 2 )

Ecuación 4.

Si aceptamos que el canal alimentador de la base del bebedero a la cavidad del molde sea horizontal (y por tanto que la altura sea la misma que la de la base del bebedero), la velocidad volumétrica de flujo a través del sistema de vaciado y dentro de al cavidad del molde permanece igual a vA en la base. Por consiguiente, podemos estimar el tiempo requerido para llenar una cavidad de volumen V como sigue:

[pic 10]

Dónde:

MFT = Tiempo de llenado del molde, seg. (s);

V = Volumen de la cavidad del molde, (m 3);

Q = Velocidad volumétrica de flujo. (m 3 /seg)

Aplicación de fórmulas:

Ejemplo:

Un volumen de 0.03 m3 de una cierta aleación eutéctica se va a calentar en un crisol desde la temperatura ambiente hasta 100 ˚C por encima de su punto de fusión. Las propiedades de la aleación son densidad = 4160 kg/m 3, punto de fusión = 700 ˚C, calor específico del metal = 343.32 J/kg ˚C en el estado sólido y 297.26 J/kg ˚C en el estado líquido; y el calor de fusión = 167120.85 J/kg. El molde tiene un bebedero de colada cuya longitud es 0.20 m y el área de la sección transversal en la base del bebedero es 0.000258 m 2. El bebedero alimenta a un canal horizontal que conduce a la cavidad del molde cuyo volumen es 0.0016387 m3.

Determine

- ¿Cuánta energía calorífica se debe añadir para alcanzar el calentamiento, asumiendo que no hay pérdidas?

- la velocidad del metal fundido en la base del bebedero,

- la velocidad volumétrica de flujo y

- el tiempo de llenado del molde.

- Utilizando ecuación 1.

Si aceptamos que la temperatura ambiente en la fundición = 26 ˚C y que las densidades en los estados líquido y sólido del metal son las mismas, al sustituir los valores de las propiedades en la ecuación (2.1) se tiene:

H = (4160)(0.03){343.32(700-26) + 167120.85 +297.26(800-700} = 53444917.34 J

- Utilizando ecuación 2.

La velocidad del flujo de metal en la base del bebedero está dada por:

v =raíz 2hg = raíz 2⋅9.81⋅0.20 = 1.98 m /seg

Dónde:

v = Velocidad del metal líquido en la base del bebedero de colada, (m/seg);

g = 9.81 m/seg2

h = Altura del bebedero (m)

- Utilizando ecuación 3.

La velocidad volumétrica de flujo es:

Q = (0.000258 m 2 )(1.98 m/seg) = 0.00051107 m 3 /seg

- Utilizando ecuación 4.

Si aceptamos que el canal alimentador de la base del bebedero a la cavidad del molde sea horizontal (y por tanto que la altura sea la misma que la de la base del bebedero), la velocidad volumétrica de flujo a través del sistema de vaciado y dentro de la cavidad del molde permanece igual a vA en la base. Por consiguiente, podemos estimar el tiempo requerido para llenar una cavidad de volumen V como sigue:

El tiempo requerido para llenar una cavidad de 0.0016387 m 2 con este flujo es:

MFT = 0.0016387/0.0005152 = 3.2 seg.

PORQUE NO EXISTE UNA ENERGIA DE BOMBEO.

La introducción del metal fundido en el molde y su flujo dentro del sistema de vaciado y de la cavidad es un paso crítico en el proceso. Para que este paso tenga éxito, el metal debe fluir antes de solidificarse a través de todas las regiones del molde, incluida la región más importante que es la cavidad principal. Los factores que afectan la operación de vaciado son la temperatura de vaciado, la velocidad de vaciado y la turbulencia.

La temperatura de vaciado es la temperatura del metal fundido al momento de su introducción en el molde. Lo importante aquí es la diferencia entre la temperatura de vaciado y la temperatura a la que empieza la solidificación (el punto de fusión para un metal puro, o la temperatura líquidos para una aleación). A esta diferencia de temperaturas se le llama algunas veces sobrecalentamiento.

La velocidad de vaciado es el caudal con que se vierte el metal fundido dentro del molde. Si la velocidad es muy lenta, el metal puede enfriarse antes de llenar la cavidad. Si la velocidad de vaciado es excesiva provoca turbulencia y puede convertirse en un problema serio.

La turbulencia de flujo se caracteriza por variaciones erráticas de la velocidad del fluido; cuando éste se agita, genera corrientes irregulares en lugar de fluir en forma laminar. El flujo turbulento debe evitarse durante el vaciado por varias razones. Tiende a acelerar la formación de óxidos metálicos que pueden quedar atrapados durante la solidificación, degradando así la calidad de la fundición. La turbulencia provoca una erosión excesiva del molde, que es el desgaste gradual de las superficies del molde debido al impacto del flujo de metal fundido. La erosión es especialmente seria cuando ocurre en la cavidad principal porque afecta la forma de la parte fundida.

ENCONTRAR LA RELACION PARA EVITAR EL ASPIRADO EN EL BEBEDERO, PARTE SUPERIOR E INFERIOR:

[pic 11]

La disipación del calor es una función del área superficial de la pieza y la cantidad de calor que es una función del volumen, esto con el propósito de dimensionar mazarotas y además para ver si la pieza saldrá maciza o con rechupe.

[pic 12]

[pic 13]

[pic 14]

X = relación de solidificación.