Proceso de enfriamiento en un metal puro. Predicción del tiempo de solidificación. Proceso de enfriamiento en un metal puro

Transcripción

1 Predicció del tiempo de solidificació La catidad de calor a ser removida es directamete proporcioal a la catidad de supercalor y a la catidad de material. La habilidad de remover calor está directamete relacioada co el área total dispoible para disiparlo. El tiempo de solidificació es fució del volume de material, el área de superficie y las características del molde. Proceso de efriamieto e u Material líquido Proceso de efriamieto e u Material comieza a solidificarse e la periferia del molde Proceso de efriamieto e u Crecimieto dedrítico Los graos so pequeños debido a que el metal se efría rápidamete cerca de las paredes el molde, Los graos restates so aplastados. El crecimieto es desde las paredes hacia el cetro. 1

2 Proceso de efriamieto e ua aleació Curva de efriamieto para u Los compoetes de la aleació se segrega. Esto ifluye e las propiedades del compoete ya que la pieza es más rica de u compoete e ua regió que e otra. Alguos procesos so mejores que otros e evitar esta situació. temperatura T m T p t 1 T p = Temperatura de derrame T m = Temperatura de solidificació tiempo Curva de efriamieto para u Regla de Chvoriov temperatura T m T p t 1 t 2 t 1 = tiempo para bajar a T m = tiempo de solidificació t 2 local (TST e la Regla de Chvoriov) tiempo dóde: t = C s m V A t s = tiempo de solidificació local V = volume del material A = área de superficie dispoible para disipar el calor C m = Costate del molde = ídice de Chvoriov (usaremos = 2) 2

3 Quizz/10/sp Ejemplo de diseño de risers v = 2gh 6p 15p Datos: 3 2 V=8.97pie/seg 8 4p Los risers evita que la pieza sufra el problema de cavidad por ecogimieto Teemos u riser e forma de cilidro. Se debe tardar 1.5 veces e solidificar co relació a la pieza. El riser está separado de la pieza. El cómputo del área de superficie del riser y la pieza depede de la posició del riser : Separado de la pieza Sobre la pieza 3

4 Aálisis t spieza = C V ts riser = 1.5 ts pieza = C V A m sriser m A pieza V V C m. C = 1 5 A m riser A pieza V V. = 1 5 A riser V V. = 1 5 A riser t riser Aálisis: cómputos relacioados co la pieza 2 V = = 48 pulg 3 A = 2 ( 2 3) + 2 ( 2 8 ) + 2 ( 3 8) = 92 pulg 2 V = A pieza 3 48 = pu lg Aálisis: Cómputos relacioados co el riser Idetificar las variables Derivar ecuacioes V π D 2 = 4 riser separado de la pieza A 2 = π 4 D 2 +π 2 πd V 4 = = = A π 2 D D + π D D 4 ( ) V V. = 1 5 A riser V = A riser ( 2 D + 4) V = pu lg = ( 2D + 4 ) D Teemos dos variables y ua ecuació 4

5 Coversió Es ecesario realizar ua coversió de variables para simplificar los cómputos. Podemos defiir r = D/ y re-escribir la ecuació e térmios de ésta: D = r 1 1 2D + 4 ( ) r D = D r = D V V. = 1 5 A riser V = A riser ( 2 D + 4) V = pulg = Teemos dos variables y ( r ) ( 2 r + 4) r = ( 2r + 4) Tomado =2 (valor típico): r ( 2r + 4) = Para resolver el problema podemos presumir u valor para r y despejar por. Digamos que r = 0.75, etoces: = ( ) 5. 5 = =4.685 pulg D = r = = pu lg Propiedades del material que ifluye e el proceso Propiedades del material que ifluye e el proceso Viscosidad La mayoría de los metales cuado se ecuetra sobre la temperatura de fudició se comporta como fluidos Newtoiaos. Esto sigifica que la viscosidad aumeta de acuerdo al grado de supercalor. Viscosidad Tesió de superficie Cuado es ecesario que el metal derretido fluya por caales estrechos la tesió de superficie es sigificativa. Esto resulta e la imposibilidad de llear esquias afiladas. 5

6 Propiedades del material que ifluye e el proceso Viscosidad Tesió de superficie Fluidez Es la habilidad de u material para llear al molde. Depede del material y el molde. Aumeta de acuerdo al grado de supercalor ya que se reduce la viscosidad y co aumeto e la temperatura iicial del molde. INME 4055 La Tabla 7-2, págia 196 cosiste de las propiedades de alguos materiales para fudició. Ageda Objetivos Itroducció Flujo de fluido y trasferecia de calor Procesos de fudició para materiales metálicos Guías para el diseño de moldes INME 4055 Actividades durate el proceso de fudició de metales 6

7 Especificacioes del compoete Producció del molde Vertir material derretido Solidificació Remoció del molde Materia prima Derretir material Cotrol y correcció de la composició Derretido y derrame El proceso de derretido requiere u bue cotrol de la composició así como reducir el impacto de los cotamiates y la oxidació. Las iclusioes y las burbujas de gases atrapados afecta la calidad del producto y sus propiedades. Limpieza, ispecció U esquema altero los clasifica e base al propósito del fudido Fudició de ligotes Se prepara piezas para trabajarlas luego mediate otros procesos. Alrededor del 85% se procesa de esta forma. Re-derretido de ligotes Es la preparació de ligotes para procesarlos e otras fábricas. Fudició co forma La pieza se hace e su forma fial e u molde. Comparació de los tipos de moldes Desechable flexible ecoómico secillo limitada calidad de superficie ecesita fabricarse cada vez + - Permaete re-utilizable bue termiado de superficie gra razó de producció mejor cotrol de solidificació límite e la variedad de materiales a echarse e el molde costoso 7

8 Etapas e el diseño de moldes Calcular volume y peso del fudido. Diseño de correderas y risers. Selecció del tiempo de derrame Diseño de alimetadores para suplir los moldes de la mejor forma posible. Otros elemetos relacioados co el molde patró Modelo que se utiliza para producir u molde Debe proveer para el ecogimieto. Procesos de moldes desechables Pasos e la producció de moldes de area moldes de area tradicioales moldes acorazados moldes co patroes desechables moldeo por iversió ( ivestmet castig ) Area Metal Fabricar core Preparar area Derretir metal Fabricar patró Fabricar molde Llear molde Solidificació y efriamieto Remoció del molde Limpieza e ispecció 8