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Sistemas de Alimentacin

Un sistema dealimentacin es un conjunto de canales, incluyendo la copa de vaciado, pormedio del cual el metal fundido es conducido a la cavidad del molde. Debe garantizar y promover:

- La compensacin de la contraccin debida a la solidificacin.- Una solidificacin direccional hacia la mazarota- La relacin en peso con el sistema debe ser satisfactoria

Un inapropiado diseo puede causar defectos como:

- Rechupes: Que son cavidades presentes en el interior de la pieza obtenida porfundicin, ocasionadas por una falta de alimentacin de metal lquido que compensela contraccin volumtrica que se produce durante el enfriamiento y lasolidificacin.

- Macrorechupes: Que se presenta como huecos visibles o como concavidadessuperficiales visibles que normalmente corresponden a zonas de la pieza quesolidificaron de ltimo.

- Microrechupes:Manifestada como pequeos huecos que en la mayora de los casoses de tamao microscpico.

Partes a considerar en nuestro caso- Mazarotas.- Enfriadores.

Regla de Chvorinov

La regla de Chvorinov es una relacin matemtica formulada por Nicolas Chvorinov en

1940 que, en procesos defundicinmetalrgica,relaciona el tiempo de solidificacin de una piezacon su volumen y superficie.

Donde t es el tiempo de solidificacin, V es el volumen de la pieza, A es la superficie de lapieza en contacto con el molde, nes una constante (n es 2 para los moldes aisladores y 1 para losmoldes que conducen. Generalmente es 2), y B es la constante del molde. Esta ltima constantedepende de las propiedades del metal (densidad, capacidad calorfica, calor de fusin) y del molde,

como temperatura inicial, densidad, conductividad trmica, capacidad calorfica y grosor de pared.Cuantifica la experiencia emprica de que a iguales condiciones externas, Establece que el

tiempo de solidificacin de una pieza; est gobernada por la relacin (Volumen/rea) ^2. Entrminos simples la regla establece que la pieza con rea superficial grande y el volumen pequeose enfriar ms rpidamente que una pieza con rea superficial pequea y volmenes grandes.

http://www.monografias.com/Salud/Nutricion/http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Nicolas_Chvorinov&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Fundici%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Metalurgiahttp://es.wikipedia.org/wiki/Metalurgiahttp://es.wikipedia.org/wiki/Fundici%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Nicolas_Chvorinov&action=edit&redlink=1http://www.monografias.com/Salud/Nutricion/

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Secuencia de solidificacin

- Calcular el mdulo de enfriamiento de la pieza.- Luego se busca dividir la pieza en N partes segn sea el caso.- Se calculan los mdulos de enfriamiento correspondientes.- Primero solidificarn las partes donde exista menor mdulo. Con esta secuencia se

logra conocer el lugar donde se ubicar la mazarota.

Mazarotas

Las mazarotas son reservorios de metal lquido conectados a una pieza que proveen de metaladicional para alimentarla durante el proceso de su solidificacin, a consecuencia del requerimientode los fenmenos de rechupe y de contraccin en el lquido. Hay tres tipos de Mazarota:

a.

Mazarotas Directas: Ubicada sobre la pieza o elemento de la pieza que se va a alimentarpuede ser utilizada como sistema de colada.

b. Mazarotas Laterales: Son colocadas generalmente entre la pieza y el sistema de colada.La solidificacin es promovida hacia la mazarota, siendo sta la ltima en solidificar.

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c. Mazarotas Abiertas o Ciegas: Se consideran abiertas cuando estn en contacto

con la atmsfera y son ciegas cuando estn cubiertas por el material del molde,donde su conexin con la atmsfera se realiza a travs de un macho hecho enarena, denominado Macho de Williams.

Mtodos para clculos de Mazarotas (revisar Omar Quintero)

a. MTODO DEL MDULO DE ENFRIAMIENTO: Desarrollado por(21) R. Wloadawer basado enla Regla de Chvorinov extendido a consideraciones sistemticas sobre materiales exotrmicos,rellenos, enfriadores, y otras ayudas para lograr solidificacin direccional. Consiste estemtodo en determinar el Mdulo de Enfriamiento, M,dado por la relacin:

Mdulo de Enfriamiento, M = [Volumen/ (Area Superficial de Extraccin deCalor)] (5.40)

La pieza se divide en tantas formas bsicas como sean necesarias, a las cuales seles determina sus mdulos de enfriamiento, teniendo cuidado de no considerar reas

comunes entre secciones donde no se extrae el calor. Para aceros, la cavidad mxima de

rechupe es de aproximadamente 14% y se toma: Mm 1,2 Mp, siendo Mm el mdulo de lamazarota y Mp el mdulo de la pieza. Se parte del principio de que dos piezas con igual

valor del mdulo, solidifican en el mismo tiempo, independiente de la forma geomtrica que

ellas tengan.

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b. Mtodo de Caine: Est basado en la experimentacin y puede ser aplicable a todos losmetales y aleaciones; se fundamenta en los principios de la Regla de Chvorinov que

establece que el tiempo de solidificacin de una pieza est gobernada por la relacin

(Volumen/Area)2, mediante el uso de la hiprbola:x = a

y - b+ c (5.36)

Fig. 5.39

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Donde x se le denomina la relacin de solidificacin, que corresponde al tiempo relativo

necesario para que se complete la solidificacin; e yes la relacin volumtrica, dadas por las

expresiones:

Area Superficial

x =Volumen pieza

Area SuperficialVolumen mazarota

(5.37)

y = Volumen de MazarotaVolumen de Pieza

a es una constante caracterstica de la solidificacin; b es la contraccin de solidificacin

lquido-slido; y c es la velocidad relativa de enfriamiento entre la mazarota y la pieza. Demanera grfica, esto se presenta en la figura 5.39 donde se puede ver que la curva expresada porla ecuacin (5.36) divide la grfica en dos regiones, una slida que corresponde a la pieza sana yotra en donde la pieza presenta rechupe y por lo tanto es insana. Esta figura puede interpretarsecomo si la curva nos indicara que para un volumen dado de pieza, existe un tamao mnimorequerido de mazarota; lo cual representa la cantidad de metal requerida para alimentar el rechupe desolidificacin.

La figura 5.40 coteja los resultados experimentales con los dados por la curva hiperblicapara un conjunto de piezas manufacturadas en un determinado acero, que solidifica bajo especficascondiciones de enfriamiento que siempre son las mismas. Cuando en una pieza se requieren

mltiples mazarotas, la determinacin del tamao de ellas se basa en la relacin rea Superficial aVolumen de la porcin de la pieza alimentada por esta mazarota. Si la pieza es de formairregular, es de esperarse que las mazarotas sean de diferentes tamaos.

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fig 5.40

FORMA DE LAS MAZAROTAS Y CLCULO DE LOS CONECTORES: La formams eficiente que debe tener una mazarota es aquella que minimice las prdidas de calor, demanera que el metal permanezca en estado lquido el mayor tiempo posible. Las ms comunesformas son la cilndrica, lado izquierdo y la semiesfrica, centro, como se esquematiza en la

figura 5.45, cuando son mazarotas abiertas. Cuando las mazarotas son ciegas, figura 5.45 ladoderecho, es importante considerar la altura h del Macho de Williams, que permite que la presinatmosfrica llegue hasta la cavidad de rechupe.

Fig. 5.45

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Fig. 5.46

Fig. 5.47

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Las mazarotas despues de solidificada la pieza se les corta y se les refunde; en consecuencia, esimportante que la cantidad de metal contenido en ellas sea reducido al mnimo para queproduzca el mximo rendimiento. Todo esto conduce a que se piense en la necesidad deconectar la mazarota a la pieza, lo que se realiza a travs de los conectores, que tambienpermiten que se pueda eliminar fcilmente las mazarotas.

Fig. 5.48

Cuando las mazarotas son laterales, las dimensiones del conector entre la mazarota y la pieza sepresentan en la figura

5.46, donde DN es el dimetro de la seccin circular del conector; LN es la longitud del

conector, la que debe ser lo ms corta posible; y ntese que la altura de la mazarota es 1,5 vecessu dimetro, D. El dimensionado es el siguiente: ( LN) mx . = 0,5 D (5.41); DN =

1,2 LN + 0,1 D (5.42)

Si la mazarota es lateral, pero la pieza es en forma de placa como se esquematiza en la figura5.47, las dimensiones son: ( LN) m x. = (D/3); 0,6 < HN < 0,8 T; WN = 2,5 LN+ 0,18 D (5.43)

Para mazarotas cimeras, figura 5.48, el dimensionado delconector es:

( LN) mx . = 0,5 D (5.44); DN = LN + 0,2 D

(5.45)

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Enfriadores

Aceleran localmente el enfriamiento de un punto caliente en la pieza para modificarla forma, la posicin y la distribucin de los rechupes.

Es necesario conocer su zona de accin, el grado de incidencia sobre la estructura ypor ende las propiedades mecnicas de la pieza. Hay dos tipos de enfriadores internos yexternos.

Clculo de la masa del enfriadorVer diapositivaRadio de accin del sistema de alimentacinZona de alcance de la mazarota y el enfriador, es decir, la porcin del material quepermanecer sin defectos (rechupes) debido a la accin del sistema de alimentacin

Efecto de extremidad: Se refiere a la distancia E que no tendr defectos en la piezaproducto del desalojo de calor en el extremo de la misma, ocasionado por el gradiente de

temperatura que existe entre el metal liquido y el molde en esa zona.Zona A: Distancia que la mazarota garantiza que enfriar sin defectos.Zona E: Cantidad de material que solidifica sano por accin de un enfriador.