Fundicion

NUEVOS PROCESOS DE DISEÑO Y FABRICACIÓN DE PIEZAS COLADAS
Borrajo, J.M., Martínez, R.A., Boeri, R.E., Sikora, J.A.
División Metalurgia, INTEMA, Fac. de Ingeniería, UNMdP, CONICET , J.B. Justo 4302 (7600) Mar del Plata

INTRODUCCIÓN La incesante reducción del tiempo de Investigación y Desarrollo de un producto nuevo, o proceso que se quiera comercializar es uno de los mayores desafíos queenfrenta la ingeniería. Los productos son cada vez más complejos, mientras que el tiempo disponible entre los primeros bocetos y la puesta en el mercado es cada vez menor. La vida en el mercado de los mismos es a veces reducida, obligando a las empresas a rediseñarlos y lanzarlos nuevamente, o a pensar en nuevos diseños para mantener su perfil competitivo. En consecuencia, el departamento deingeniería debe estar altamente capacitado para absorber esta carga de diseño y análisis, y resolverla en el menor tiempo posible. Esta etapa es la que demanda mayores esfuerzos y de la cual el lanzamiento al mercado del producto o proceso depende fuertemente. La capacidad computacional actual permite la integración de todas las áreas de la ingeniería asociadas al diseño ingenieríl, desde la realización delprimer boceto en un sistema CAD, pasando por los programas de cálculo, optimización y selección del material, hasta llegar a los sistemas de manufactura CAM. El objetivo de utilidad final de estos esfuerzos es integrar todas las técnicas en un proceso racional de diseño. En la última década se ha prestado atención al modelado en computadoras de procesos de colada en metales, estudiando aspectostales como llenado de moldes, transferencia de calor y defectos de solidificación. En este trabajo se presentan los resultados de las primeras aplicaciones del programa SIMTEC, en la predicción de la solidificación de piezas coladas en moldes de arena y la evaluación de la posible presencia de defectos.

EXPERIMENTAL Los estudios sobre diversos componentes mecánicos (bielas, piezas sabot,componentes de mezcladora de polímeros, etc.) consistieron en el modelado del llenado de los moldes, el estudio de los campos de temperatura y de las curvas de enfriamiento en puntos seleccionados. También se realizó la predicción de la microestructura asociada a dichos puntos. Se pudieron evaluar defectos asociados a la disposición del molde, canales de colada, mazarotas, calentadores etc, corrigiendolas fallas mediante la predicción por el modelado.

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Anales SAM 1999

Los estudios están en primer lugar desarrollados sobre bloques escalonados (Figura 1). Las diferentes secciones permiten diferenciar el enfriamiento y la microestructura final en cada sección. Los bloques de prueba fueron instrumentados con termocuplas colocadas en los puntos de estudio para compararlas con lasobtenidas por el modelado, la correcta predicción de las curvas Tvs.t son la clave para la determinación de microestructuras “as cast”. Tanto los bloques escalonados como las piezas estudiadas fueron moldeadas siguiendo técnicas tradicionales, utilizando modelos de madera y moldeados en arenas ligadas con resinas.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN Bloques escalonados.Los mismos son de 10, 20, 30 y 40mm deespesor en sus cuatro secciones y de 100mm de ancho (Figura 1) en el centro de cada sección se colocó una termocupla. La Figura 2 muestra la comparación entre los valores medidos y modelados los cuales muestran un ajuste suficientemente bueno.

Figura 1

Figura 2

Figura 3

Figura 4

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Anales SAM 1999

La Figura 3 muestra el avance de la línea de solidus en donde se puedeapreciar un área encerrada al centro de la mazarota, la cual se corresponde con la fotografía de la Figura 4 de un corte longitudinal del bloque escalonado en donde se observa un hueco en la última zona en solidificar. Componente de mezcladora de polímeros.- (Figura 5) En este ejemplo de aplicación se pueden observar los resultados de modelar una situación y la ayuda que esto brinda al fundidor en lo...