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LABORATORIO DE PROCESOS II Práctica Nº7. Sistemas de alimentación y de colada

PRÁCTICA N°7 SISTEMAS DE ALIMENTACIÓN Y DE COLADA

7.1.

MARCO CONCEPTUAL

7.1.1. Diseño de sistema de alimentación Cuando un material metálico se encuentra en estado fundido y se somete a un enfriamiento hasta temperatura ambiente sufre tres tipos de contracciones: Contracción por el enfriamiento en estadofundido. Contracción por cambio de fase. Contracción por el enfriamiento en estado sólido. La última de estas contracciones es compensada por el sobredimensionamiento del modelo (lo cual se discutió en la guía de la práctica Nº4. Modelos), las dos primeras deben ser controladas mediante el diseño adecuado del sistema de alimentación. Éste consiste en una serie de depósitos de metal que se encargan decompensar las contracciones siempre en estado fundido. La figura 7.1 muestra un esquema del sistema de alimentación con sus partes.
PIEZA VISTA SUPERIOR

ALIMENTADOR

UNIÓN

ALIMENTADOR PIEZA VISTA FRONTAL

Figura 7.1. Esquema del sistema de alimentación. Un sistema de alimentación debe cumplir los siguientes criterios: Criterio térmico: El alimentador y el cuello deben solidificardespués de la pieza, con el fin de suministrar el metal líquido a la pieza para compensar la contracción. Criterio volumétrico: La cantidad de metal que puede suministrar el alimentador debe ser igual o mayor a la que necesita la pieza para llenar su volumen de contracción. 37

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Criterio del radio de acción: El sistema dealimentación debe ser capaz de extender su acción a toda la longitud de la pieza. Para cumplir el criterio térmico se utiliza un factor denominado módulo geométrico, el cual se define como la relación entre el volumen de la pieza y el área disipadora de calor, tal como lo expresa la relación 7.1. Se debe garantizar que el módulo de la pieza sea menor que el módulo del cuello y del alimentador conel fin de asegurar que éste solidificara de último y por lo tanto tendrá una reserva de metal en estado fundido durante la solidificación de la pieza en el molde.
Mg = V AC

(7.1)

Donde: Mg: Módulo geométrico. V: Volumen de la sección. AC : Área disipadora de calor. De acuerdo a las diferentes geometrías y con base en los conceptos de transferencia de calor es posible ajustar el módulogeométrico a otro parámetro denominado módulo de solidificación, tal como lo indica la relación 7.2. En la figura 7.2, se indican las constantes de ajuste para las diferentes geometrías.

MS = C f (Mg)
7.1.1.1. Dimensiones del alimentador

(7.2)

El tamaño del alimentador se calcula teniendo en cuenta los módulos de solidificación de las diferentes partes de la pieza que se desea producir. Elprimer paso consiste en separar la pieza en secciones con geometrías sencillas y calcular sus respectivos módulos, con las relaciones 7.1 y 7.2. El sistema de alimentación se calcula teniendo en cuenta el módulo con mayor valor, ya que ésta es la sección que solidificará en último lugar. Para el aluminio se recomienda que el módulo de la unión sea 1,15 veces mayor que el módulo de solidificación yque el alimentador sea 1,3 veces mayor. Para dimensionar el alimentador se recomienda que su altura sea igual a 1,5 veces el diámetro –para alimentadores cilíndricos-.

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Figura 7.2. Factores de forma para diferentes geometrías.

Con los módulos se garantiza que el metal en el alimentador solidificará despuésde que la pieza lo haga, sin embargo, no se sabe aún si el alimentador está en capacidad de suministrar la suficiente cantidad de metal líquido a la pieza de acuerdo a su contracción 39

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(criterio volumétrico). Esto depende de la eficiencia del sistema de alimentación, la geometría del alimentador y su...
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