ESTUDIO DE MOLDEO: BIELA DE MOTOCICLETA

ESTUDIO DE MOLDEO : ES UN ANALISIS PARA OPTIMIZAR LA INVERSION Y LOS PROCESOS,PROPONE SOLUCIONES A LAS CONDICIONES QUE IMPONEN LA GEOMETRIA,LOS ESFUERZOS, EL MATERIAL, LA ARENA A UTILIZAR, LA CALIDAD ESPERADA EN LA PIEZA Y ESTIMA EL COSTO DE FABRICACION.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Y FUNCION DE LA PIEZA SE DESEA FABRICAR UNA BIELA DE UN CIGUEÑAL PARA UNA MOTOCICLETA CON UNA PRODUCCION PEQUEÑA DE 200 PIEZAS. UNA BIELA PERMITE CAMBIAR MOVIMIENTO LINEAL DEL PISTON POR UNO DE ROTACION QUE INPULSE LA MOTOCICLETA.

FIGURA 1. BIELA DE MOTOCICLETA

SELECCION DE MATERIAL LA BIELA FUNCIONA EN ALTA TEMPERATURA Y SOMETIDA A GRANDES ESFUERZOS. DEVIDO A ESTO SE ESCOGIO UN ACERO RESISTENTE : AICI 4010 TEMPLADO Y REVENIDO

PROPIEDADES DEL MATERIAL EN ESTADO DE ENTREGA PRESENTA: Resistencia ultima a tensión de 525MPa Resistencia a la fluencia a tensión de 290MPa Modulo de elasticidad de 200GPa Dureza Vickers de 155 Densidad de 7.845gr/cm3

ESPECIFICACIONES Y CONTROL DE CALIDAD. PROCEDIMIENTO DE CONTROL POR ESTAR SOMETIDA A ESFUERZOS NECESITA BUEN ACABADO SUPRFICIAL PARA EVITAR FATIGA, LOS AGUJEROS Y PARTES EN CONTACTO DESLIZANTE SERAN MAQUINADOS. SE REALIZARA UN PLAN DE MUESTREO BAJO LA NORMA NTC ISO2859-1 PARA GARANTIZAR LA CALIDAD DE LA PIEZA Y ASEGURAR SU CORRECTO DESEMPEÑO

ORDEN DE SOLIDIFICACION PARA DETERMINARLO, SE DIVIDIO LA PIEZA EN PARTES SIMPLES OBTENIENDOSE 13 NIVELES QUE PRODUCEN 13 PARTES DE LA SIGUIENTE MANERA:

FIGURA 2. BIELA DIVIDIDA

CALCULO DE LOS MODULOS DE ENFRIAMIENTO

FIGURA 3. ORDEN DE SOLIDIFICACION

ANALISIS DEL ORDEN DE SOLIDIFICACION DE ACUERDO A LOS RESULTADOS OBTENIDOS SE NOTA QUE EL AREA DE DISIPACION DE CALOR ES EL FACTOR MAS IMPORTANTE. ESTE ORDEN INDICA EL POSICIONAMIENTO EN FUNCION DEL PRIMER Y ULTIMO SECTOR EN SOLIDIFICAR DE LA PIEZA, ADEMAS DETERMINA EL SISTEMA DE ALIMENTACION Y LLENADO QUE EVITE RECHUPES Y POROSIDADES.

FIGURA 4. TIEMPOS DE ENFRIAMIENTO POR MEDIO DEL PAQUETE SOLIDWORK

SENTIDO DE MOLDEO: MODELO COMPLETO LINEA DE PARTICION A UN COSTADO Ventajas Fácil construcción del sistema de llenado y de alimentación. La utilización de un modelo completo sin particiones. No necesita piezas desmontables. Fácil ubicación del modelo en el molde. Las ultimas regiones en solidificar quedan en la junta de moldeo Desventajas Aparición de rebaba. Posibilidad de desmoronamiento

FIGURA 5. SENTIDO DE MOLDEO

ARENAS DE MOLDEO Y CONTROL DE PROPIEDADES LA RUGOSIDAD DE LA PIEZA EN ZONAS DONDE NO SE MAQUINARA ESTA EN UN RANGO DE 12.5-25µm. POR TAL RAZON SE SELECCIONA ARENA EN VERDE COMO MATERIAL DE MOLDEO. ESTA ARENA SE COMPONE EN GRAN PARTE DE SILICE, ILMENITA, MAGNETITA, ZIRCON Y OLIVINA MEZCLADAS CON AGLUTINANTE NATURAL COMO ARCILLAS CON BENTONITA O CAOLINITA.

ARENAS DE MOLDEO Y CONTROL DE PROPIEDADES PARA GARANTIZAR LAS PROPIEDADES DE LA ARENA A UTILIZAR EN EL MOLDEO SE LE REALIZARAN LAS SIGUIENTES PRUEBAS: Ensayo de Compresión Ensayo de moldeabilidad Ensayo de Compactabilidad Ensayo de Permeabilidad Ensayo de Dureza Determinación del Porcentaje de Humedad Determinación del Porcentaje de Arcilla Activa Ensayo de Granulometría

ARENAS DE MOLDEO Y CONTROL DE PROPIEDADES

SISTEMAS DE ALIMENTACION UTILIZANDO LAS SIGUIENTES ECUACIONES Y ASUMIENDO LA MAZAROTA CILINDRICA SE DETERMINO LA GEOMETRIA DE LA MAZAROTA: H/D= 2 D = 4.67M Dm = 26.85mm Hm = 53.71mm Vm = 30411.2mm3

SISTEMAS DE ALIMENTACION FIGURA 6. REPRESENTACION DE LA BIELA Y LAS MAZAROTAS

SISTEMA DE LLENADO Primero se debe seleccionar la caja que permita moldear la pieza sin ningún problema, cuyas dimensiones se encuentran en la siguiente tabla:

Para el sistema de llenado de los moldes se eligo un sistema con un desenso cilindrico, relación de colada 1-1-1 y llenado lateral, esto debido a que las paredes del cuerpo son uniformes y se debe garantizar un correcto llenado de las mismas. Los cálculos de la geometría del sistema de colada se presentan a continuación.

Donde: Sd: Sección de descenso. B: Coeficiente de Pérdidas. tv: Tiempo de enfriamiento. g: Gravedad. V: Volumen pieza. Hi: Altura del sistema de llenado a la parte superior de la caja. Hf: Altura del modelo a la parte superior de la caja.

La determinación del coeficiente de perdidas se logro mediante la siguiente tabla para las relaciones de colada recomendadas:

De la tabla anterior, conociendo los siguientes datos Con L0 = 0.025m, Lc = 0m y hd = 0.1m, así definimos ; el tiempo de enfriamiento se determinó por medio de una tabla según el material, en nuestro caso lo tomaremos como un acero, y el modulo total de la pieza, M = 2.67mm De esta forma los datos recopilados fueron: Dd = 20.07 mm Vd= 27586.78mm3 Sd = 32.04 mm2

COSTOS EXISTEN VARIABLES QUE AFECTAN DIRECTA O INDIRECTAMENTE EL COSTO DE FABRICACION DE UNA DETERMINADA SERIE DE PIEZAS. SE APROXIMARAN LOS COSTOS DE PRODUCCION PARA 200 PIEZAS EN AISI 1040 Y NO SE INCLUIRAN LOS COSTOS DE MAQUINADO YA QUE ESTE PROCESO SE REALIZA EN OTRA EMPRESA

COSTO DEL MATERIAL Vpieza = 47435.16mm3mm3 Vmazarota = 30411.2mm3 Vcanal = (CON  = 20.07mm.) 31636.22mm3 DENSIDAD DEL ACERO =7.845gr/cm3 Mpieza = 372.36gr Mmazarota =477.16gr Mcanal = 248.19gr Mtotal = 1097.71gr MTOTALPRODUCCION =219.542 Kg Costo/Kg =4150 CostoPlacaModelo =500000 CostoToal =1411099.3

COSTO MANO DE OBRA Y ADMINISTRATIVOS Servicios públicos que se emplean en el proceso de fabricación =280320 Gastos de papelería =15000 Gastos de transporte =50000 Asesoría de un ingeniero =170000 POR 2 DIAS Gastos imprevistos. Se asume un costo de 10000$ Salario del operario =2 Operarios A 25000 C.U/DIA Utilidades =Utilidad/pieza de 10000,Utilidadtota de 2 millones Gastos administracion =3125320 Gastos admón.+material =4536419.3

CONCLUSIONES PODRIA PENSARSE QUE LAS PARTES MASIVAS TARDARIAN EN SOLIDIFICAR, PERO EL MODULO GEOMETRICO DICE LO CONTRARIO LA SELECCION DEL MATERIAL ES DE VITAL IMPORTANCIA DEVIDO A LA CONTRACCION EN ESTADO SOLIDO. SE DEVEN TENER EN CUENTA TODAS LAS VARIABLES PARA REALIZAR EL MOLDEO

BIBLIOGRAFIA AMERICAN SOCIETY FOR METALS. Metals Handbook. Vol 5 SIERRA, Horacio. Fundiciones y sus propiedades. Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín. TRONCOSO C, J. Modelos para fundición. Medellín: Universidad nacional. TRONCOSO C, J. Modelos en piezas fundidas en arena. Medellín: Universidad nacional. TRONCOSO C, J. Solidificación en moldes de arena transferencia de calor. Medellín: Universidad Nacional Descripción de la norma AFS para arenas de moldeo.

MUCHAS GRACIAS