FUNDAMENTOS DE METAL CASTINGPreguntas de repaso10.1Identificar algunas de las ventajas importantes de los procesos de fundicin de forma.Respuesta.Las ventajas incluyen (1) geometras complejas son posibles; (2) algunas operaciones de colada son procesos de forma neta, lo que significa que no se necesitan operaciones de fabricacin adicionales para llevar a cabo la forma de la pieza final; (3) las piezas de gran tamao son posibles, (4) que son aplicables a cualquier metal que puede ser fundieron, y (5) algunos procesos de fundicin son adecuados para la produccin en masa.10.2Cules son algunas de las limitaciones y desventajas de fundicin?Respuesta.Las desventajas incluyen (1) las limitaciones de propiedades de resistencia mecnica; (2) la porosidad; (3) exactitud dimensional pobres; (4) riesgos de seguridad debido a la manipulacin de metales calientes, y (5) el medio ambiente problemas.10.3Qu es una fbrica que realiza operaciones de colada generalmente se llaman?Respuesta.Una fundicin.10.4Cul es la diferencia entre un molde abierto y un molde cerrado?Respuesta.Un molde abierto est abierto a la atmsfera en la parte superior, sino que es un recipiente abierto en la deseada forma que debe ser plana en la parte superior.Un molde cerrado tiene una cavidad que est totalmente rodeado por el molde, con una va de paso (llamado el sistema de activacin peridica) que conduce desde el exterior a la cavidad.Fundido de metal se vierte en este sistema de llenado para llenar el molde.10.5Nombra los dos tipos de moldes bsicos que distinguen a los procesos de fundicin.Respuesta.Los dos tipos de moho son (1) moldes fungibles y (2) moldes permanentes.10.6Qu proceso de fundicin es el ms importante en el mercado?Respuesta.Arena de fundicin es el proceso de fundicin ms importante.10.7Cul es la diferencia entre un patrn y un ncleo en el moldeo de arena?Respuesta.El patrn determina la forma externa de la pieza de fundicin, mientras que un ncleo determina su geometra interna si el casting incluye una cavidad.10.8Qu se entiende por el trmino de sobrecalentamiento?Respuesta.Sobrecalentamiento es la diferencia de temperatura por encima del punto de fusin en el que el metal fundido se vierte.El trmino tambin se refiere a la cantidad de calor que se extrae del metal fundido entre el vertido y la solidificacin.10.9Por qu se debe evitar el flujo turbulento del metal fundido en el molde?Respuesta.La turbulencia hace que los siguientes problemas: (1) que acelera la formacin de xidos en la solidificada de metal, y (2) que causa la erosin molde o desgaste gradual del molde debido a un impacto de metal fundido.10,10 Cul es la ley de continuidad, ya que se aplica al flujo de metal fundido en la fundicin?Respuesta.La ley de continuidad, o ecuacin de continuidad, indica que la tasa de flujo volumtrico es constante durante todo el flujo de lquido.10.11 Cules son algunos de los factores que afectan a la fluidez de un metal fundido durante la colada en un molde caries?Respuesta.Los factores incluyen (1) temperatura de vertido por encima del punto de fusin, (2) de aleacin de metal composicin, (3) la viscosidad del metal lquido, y (4) la transferencia de calor a los alrededores.10.12 Qu significa calor de fusin de casting?Respuesta.El calor de fusin es la cantidad de energa trmica requerida para transformar el metal de slido estado a estado lquido.10,13 Cmo solidificacin de aleaciones difieren de solidificacin de metales puros?Respuesta.Los metales puros se solidifican a una temperatura nica igual al punto de fusin.La mayora de las aleaciones(Las excepciones son aleaciones eutcticas) comenzar a solidificar a la solidificacin de licuefaccin y completa se produce en el solidus, donde la fase lquida es una temperatura ms alta que el solidus.10.14 Qu es una aleacin eutctica?Respuesta.Una aleacin eutctica es una composicin particular, en un sistema de aleacin para la cual el solidus y temperaturas liquidus son iguales.La temperatura se llama la temperatura eutctica.Por lo tanto, solidificacin se produce a una temperatura nica, en lugar de sobre un rango de temperatura.10.15 Qu relacin se conoce como la regla de Chvorinov en el casting?Respuesta.Regla de Chvorinov se resume:TTS=Cm(V/A)2, DondeTTS= Tiempo total de solidificacin,Cm= Molde constante,V= volumen de la fundicin, yA= superficie de la fundicin.10.16 Identificar las tres fuentes de contraccin en una fundicin de metales despus de verter.Respuesta.Los tres contracciones se producen debido a (1) la contraccin del metal fundido despus de verter, (2)la contraccin de solidificacin durante la transformacin del estado de lquido a slido, y (3) trmico contraccin en el estado slido.10.17 Qu es un escalofro en el casting?Respuesta.Un escalofro es un disipador de calor situado para fomentar una congelacin rpida en algunas regiones de la fundicin.

Multiple Choice QuizHay un total de 15 respuestas correctas de las siguientes preguntas de seleccin mltiple (algunas preguntas tienen mltiples respuestas que son correctas).Para lograr una puntuacin perfecta en la prueba, todas las respuestas correctas se debe dar.Cada respuesta correcta vale 1 punto.Cada respuesta omitida o respuesta incorrecta reduce la puntuacin de 1 punto, y cada respuesta adicional ms all del nmero correcto de respuestas reduce la puntuacin de 1 punto.Porcentaje puntuacin en el cuestionario se basa en el nmero total de respuestas correctas.

10.1Fundicin en arena es cul de los siguientes tipos: (a) el molde fungible o (b) de molde permanente? Respuesta.(A).

10.2La mitad superior de una pieza de fundicin molde de arena se llama cul de los siguientes: (a) hacer frente, o (b) arrastre? Respuesta.(A).

10.3En la fundicin, un frasco es el que uno de los siguientes: (a) botella de bebida de fundidores, (b) la caja que tiene el frente y arrastre, (c) recipiente para contener el metal lquido, o (d) de metal que extruye entre las mitades del molde? Respuesta.(B).

10.4En el trabajo de fundicin, un corredor que es uno de los siguientes: (a) canal en el molde que va desde la downsprue a la cavidad de molde principal, (b) fundidor que se mueve el metal fundido al molde, o (C) canal vertical en la cual el metal fundido se vierte en el molde?Respuesta.(A).

10.5La turbulencia durante el vertido del metal fundido es indeseable para cul de las siguientes razones (Dos mejores respuestas): (a) que causa la decoloracin de las superficies del molde, (b) se disuelve el aglutinante utilizado para mantener unido el molde de arena, (c) que aumenta la erosin de las superficies del molde, (d) que aumenta la formacin de xidos metlicos que pueden quedar atrapados durante la solidificacin, (e) que aumenta la moldear el tiempo de llenado, y (f) que aumenta el tiempo total de solidificacin? Respuesta:(c) y (d).

10.6Tiempo total solidificacin se define como la que uno de los siguientes: (a) el tiempo entre el vertido y solidificacin completa, (b) el tiempo entre el vertido y enfriamiento a temperatura ambiente, (c) el tiempo entre solidificacin y enfriamiento a temperatura ambiente, o (d) el momento de abandonar el calor de fusin? Respuesta.(A).

10.7Durante la solidificacin de una aleacin que cuando una mezcla de metales slidos y el lquido est presente, la mezcla slido-lquido se conoce como el que uno de los siguientes: (a) la composicin eutctica, (b) lingote segregacin, (c) de liquidus, (d) la zona pastosa, o (e) solidus? Respuesta.(D).

10.8Regla de Chvorinov establece que el tiempo total de la solidificacin es proporcional a la que una de las siguientescantidades: (a)(A/V)n, (B)HF, (C)Tm, (D)V,(e)V/A,o (f)(V/A)2; DondeA= rea de la superficie de la fundicin,HF= Calor de fusin,Tm= Temperatura de fusin, yV= volumen de la colada?Respuesta.(F).

10.9Un elevador en la fundicin es descrito por cul de los siguientes (tres respuestas correctas): (a) una insercin en el de fundicin que inhibe la flotabilidad del ncleo, (b) sistema de llenado en la que el canal de colada se alimenta directamente en la cavidad, (c) de metal que no forma parte de la pieza fundida, (d) fuente de metal fundido para alimentar a la fundicin y compensar la contraccin durante la solidificacin, y (e) los residuos de metal que se recicla por lo general?Respuesta.(C), (d) y (e).

10.10 En un molde de fundicin de arena, larelacinV/Ade la tubera de retorno deben ser (a) igual a, (b) mayor que, o (c) ms pequea que larelacinV/Ade la fundicin en s? Respuesta.(B).

10,11 Cul de los siguientes tipos de elevadores estn completamente encerrado dentro del molde de arena y conectado a la cavidad principal por un canal para alimentar el metal fundido (dos respuestas correctas): (a) mazarota ciega, (b) abierto elevador, (c) riser lado, y (d) vertical de arriba?Respuesta.(A) y (c).

Problemas

Calefaccin y colada10.1 Un disco de 40 cm de dimetro y 5 cm de espesor es ser echado de aluminio puro en una fundicin de molde abierto operacin.La temperatura de fusin de aluminio = 660 C y la temperatura de vertido ser de 800 C.Supongamos que la cantidad de aluminio calentada ser del 5% ms de lo que se necesita para llenar el molde cavidad.Calcular la cantidad de calor que debe ser aadido al metal para calentar a la colada temperatura, a partir de una temperatura ambiente de 25 C.El calor de fusin de aluminio = 389,3 J / g. Otras propiedades se pueden obtener a partir de las Tablas 4.1 y 4.2 en el texto.Suponga que el calor especfico tiene la mismo valor en aluminio slido y fundido.Solucin:VolumenV=D2h/ 4 = (40)2(5) / 4 = 6283,2 cm3Volumen de aluminio que se calienta = 6283,2 (1,05) = 6597,3 cm3De la Tabla 4.1 y 4.2, la densidad= 2,70 g / cm3y el calor especficoC= 0,21 cal/g- C = 0,88 J/g- CEl calor requerido = 2,70 (6597.3) {0,88 (660-25) + 389,3 + 0,88 (800-660)}= 17,812.71 {558,8 + 389,3 + 123,2 =}19082756 J10.2 Una cantidad suficiente de cobre puro es que ser calentado para la colada de una placa grande en un molde abierto.La placa detiene dimensiones: longitud = 20 en, anchura = 10 en, y el espesor = 3 pulg Calcular la cantidad de calor quedebe ser aadido al metal para calentar a una temperatura de 2150 C para verter.Supongamos que la cantidadde metal calentado ser 10% ms de lo que se necesita para llenar la cavidad del molde.Propiedades del metalson: densidad = 0,324 lbm / en3, Punto de fusin = 1,981 F, el calor especfico del metal = 0,093 Btu / lbm-F enel estado slido y 0.090 Btu / lbm-F en el estado lquido, y el calor de fusin = 80 Btu / lbm.Solucin:VolumenV= (20 x 10 x 3) (1 + 10%) = 600 (1,1) = 660,0 en3SuponiendoTo= 75 F y usando la ecuacin.(12.1),H= 0.324 x 660 {0.093 (1981-1975) + 80 + 0,090 (2150-1981)} = {213,84 177,26 + 80 + 15,21}H= 58,265 Btu10.3 El downsprue conduce al corredor de cierto molde tiene una longitud = 175 mm.La seccin transversalrea en la base del canal de colada es de 400 mm2.La cavidad del molde tiene un volumen = 0,001 m3.Determinar: (a) lavelocidad del metal fundido que fluye a travs de la base de la downsprue, (b) la tasa de volumen de flujo,y (c) el tiempo requerido para llenar la cavidad del molde.Solucin:(a) la velocidadv= (2 x 9815 x 175)0.5= (3435096)0.5=1853 mm / s(B) tasa de flujo volumtricoQ=AV =1,853 x 400 =741.200 mm3/ S(C) Es hora de llenar la cavidadTMF=V/Q= 1.000.000 / 741,200 =1.35 s10.4 Un molde tiene una downsprue de la longitud = 6,0 pulg El rea de seccin transversal en la parte inferior del canal de colada es 0,5en2.El canal de colada conduce a un corredor horizontal que alimenta la cavidad del molde, cuyo volumen = 75 en3.Determinar: (a) la velocidad del metal fundido que fluye a travs de la base de la downsprue, (b) latasa de volumen de flujo, y (c) el tiempo requerido para llenar la cavidad del molde.Solucin:(a) la velocidadv= (2 x 32,2 x 12 x 6,0)0.5= (4636,8)0.5=68,1 cm / s(B) Volumen de caudalQ=vA= 68,1 x 0,5 =34,05 en3/ Seg(C) Es hora de llenar la cavidadTMF=V/Q= 75.0/34.05 =2,2 seg.10.5 La velocidad de flujo de metal lquido en el downsprue de un molde = 1 litro / seg.El rea de seccin transversal enla parte superior del canal de colada = 800 mm2y su longitud = 175 mm.En qu rea se debe utilizar en la base de labebedero para evitar la aspiracin del metal fundido?Solucin:CaudalQ= 1,0 l / s = 1000000 mm3/ SVelocidadv= (2 x 9815 x 175)0.5= 1854 mm / srea en la baseA= 1.000.000 / 1854 =540 mm210.6 La tasa de volumen de flujo de metal fundido en la downsprue de la copa de colada es 50 en3/ Seg.Enla parte superior, donde la copa de colada conduce a la downsprue, el rea de seccin transversal = 1,0 en2.Determinarlo que la zona debe estar en la parte inferior del canal de colada si su longitud = 8,0 pulg Se desea mantener uncaudal constante, superior e inferior, con el fin de evitar la aspiracin del metal lquido.Solucin:La velocidad en la basev= (2gh)0.5= (2 x 32,2 x 12 x 8)0.5= 78,6 cm / sSuponiendo continuidad volumtrica, rea en la baseA= (50 cm / s) / (78,6 cm / s) =0.636 en210.7 El metal fundido se vierte en la copa de vertido de un molde de arena a una velocidad constante de 1,000 cm3/ S.Lametal fundido se desborda la copa y los flujos de verter en el downsprue.La seccin transversal del canal de coladaes redonda, con un dimetro en la parte superior = 3,4 cm.Si el bebedero es de 25 cm de largo, determinar el correctodimetro en su base con el fin de mantener la misma velocidad de flujo de volumen.Solucin:La velocidad en la basev= (2gh)0.5= (2 x 981 x 25)0.5= 221,5 cm / sAsumiendo continuidad volumtrica, rea en la baseA= (1000 cm / s) / (221.5 cm / s) = 4,51 cm2rea de bebederoA=D2/ 4; reordenando,D2= 4A/= 4 (4,51) /= 5.74 cm2D= 2,39 cm10.8 Durante la colada en un molde de arena, el metal fundido puede ser vertido en el downsprue a una temperatura constantevelocidad de flujo durante el tiempo que se necesita para llenar el molde.Al final de vertido de la colada est lleno y no haymetales insignificante en la taza de colada.El downsprue es de 6,0 en mucho tiempo.Su rea de la seccin transversal en la parte superior =0,8 en2y en la base = 0,6 en2.El rea de seccin transversal del corredor que conduce desde el canal de colada tambin =0.6 in2, Y es 8,0 en mucho antes de que conduce a la cavidad del molde, cuyo volumen = 65 en3.El volumendel tubo de subida situado a lo largo del corredor cerca de la cavidad del molde = 25 en3.Se necesita un total de 3,0 seg para llenar elmolde completo (incluyendo la cavidad, elevador, corredor y bebedero. Esto es ms que el tiempo terico necesario,lo que indica una prdida de velocidad debido a la friccin en el canal de colada y un corredor.Hallar (a) la velocidad tericay velocidad de flujo en la base de la downsprue; (b) el volumen total del molde; (c) la velocidad realy velocidad de flujo en la base del bebedero, y (d) la prdida de carga en el sistema de llenado debido a la friccin.Solucin:(a) la velocidadv= (2 x 32,2 x 12 x 6,0)0.5=68,1 cm / sCaudalQ= 68,1 x 0,60 =40,8 en3/ Seg(B) totalV= 65,0 + 25,0 + 0,5 (0,8 + 0,6) (6,0) + 0,6 (8,0) =99,0 en3(C) el caudal realQ= 99.0 / 3 =33,0 en3/ SegActual velocidadv= 33.0/0.6 =55,0 cm / s(D)v= (2 x 32,2 x 12 xh)0.5= 27,8 h0.5= 55,0 cm / s.h0.5= 55.0/27.8 = 1.978h= 1,9782= 3,914 enLa prdida de carga = 6,0 a 3,914 =2,086 enContraccin10.9 Una cavidad del molde tiene la forma de un cubo, 100 mm de lado.Determinar las dimensiones y el volumen deel cubo final despus de enfriar a temperatura ambiente si el metal fundido es de cobre.Supongamos que el molde eslleno en el comienzo de la solidificacin y la contraccin que se produce de manera uniforme en todas las direcciones.Utilice elvalores de contraccin dan en la Tabla 10.1.Solucin:Para el cobre, la contraccin de solidificacin es del 4,9%, la contraccin slida durante el enfriamiento es de 7,5%.Volumen de la cavidadV= (100)3= 1000000 mm3Volumen de fundicinV= 1.000.000 (1-0,049) (1-0,075) = 1.000.000 (0.951) (0.025) =879,675 mm3Dimensin de cada lado del cubo = (879,675)0.333=95,82 mm10.10 La cavidad de un molde de colada tiene dimensiones:L= 250 mm,W= 125 mm yH= 20 mm.Determinarlas dimensiones de la pieza colada final despus de enfriar a temperatura ambiente si el metal fundido es aluminio.Supongamos que el molde est lleno en el comienzo de la solidificacin y la contraccin que se produce de manera uniforme en tododirecciones.Utilice los valores de contraccin del Cuadro 10.1.Solucin:Para el aluminio, la contraccin de solidificacin = 6,6%, la contraccin durante el enfriamiento slido = 5,6%.Contraccin volumtrica total = (1-0,066) (1-0,056) = 0,8817Contraccin lineal = (0.8817)0.333= 0.9589Las dimensiones finales de fundicin:L= 250 (0.9589) =239.725 cmW= 125 (0.9589) =119.863 cmH= 20 (0.9589) =19.178 cm10.11 Determine la magnitud de una "regla de contraccin" que va a ser utilizada por los responsables de patrn de acero de bajo carbono.Exprese su respuesta en trminos de centmetros fracciones decimales de elongacin por pie de longitud en comparacin conuna regla estndar.Utilice los valores de contraccin del Cuadro 10.1.Solucin:Acero bajo en carbono: la contraccin de solidificacin = 2,75%, la contraccin continua = 7,2%.Contraccin volumtrica total = (1-0,0275) (1-0,072) = 0,9025Contraccin lineal = (0.9025)0.333= 0.9664Reducir regla alargamiento = (0.9664)-1= 1.0348Alargamiento de una regla de 12 pulgadas = 12 (1,0348 a 1,0) =0,418 in / ft10.12 Determine la magnitud de una "regla de contraccin" que va a ser utilizada por los responsables de patrn de bronce que es el 70%de cobre y 30% de zinc.Exprese su respuesta en trminos de milmetros de elongacin por metro de longituden comparacin con una norma estndar.Utilice los valores de contraccin del Cuadro 10.1.Solucin:Por el bronce, la contraccin de solidificacin es de 4,5%, la contraccin slida durante el enfriamiento es de 8,0%.Contraccin volumtrica total = (1-0,045) (1-0,080) = 0,8786Contraccin lineal = (0.8786)0.333= 0.9578Reducir regla alargamiento = (0.9578)-1= 1.0441Alargamiento de una regla de 1 metro = 1,000 (1,0441 a 1,0) =44,1 mm / m10.13 Determine la magnitud de una "regla de contraccin" que va a ser utilizada por los responsables de patrn de fundicin gris.Lafundicin gris tiene una contraccin volumtrica del -2,5%, lo que significa que se expande durante la solidificacin.Exprese su respuesta en trminos de milmetros de elongacin por metro de longitud en comparacin con unaregla estndar.Utilice los valores de contraccin del Cuadro 10.1.Solucin:Para gris IC, la contraccin de solidificacin = -2,5%, la contraccin durante el enfriamiento slido = 3,0%.Contraccin volumtrica total = (1 0.025) (1-0,030) = 0,99425Contraccin lineal = (0.99425)0.333= 0.9981Reducir regla alargamiento = (0.9981)-1= 1,00192Alargamiento de una regla de 1 metro = 1.000 (1,00192 a 1,0) =1,92 mm / m10.14 Las dimensiones finales de una pieza de fundicin en forma de disco de acero de bajo carbono son: dimetro = 12,0 y enespesor = 0,75 pulg determinar las dimensiones de la cavidad del molde para tomar en cuenta la contraccin.Supongamos que la contraccin se produce de manera uniforme en todas las direcciones.Utilice los valores de contraccin del Cuadro10.1.Solucin:Para el acero de bajo carbono, la contraccin de solidificacin es de 3,0%, la contraccin slida durante el enfriamientoes 7,2%.Contraccin volumtrica total = (1-0,03) (1-0,072) = 0,90016Contraccin lineal = (0.90016)0.333= 0.9656Factor de gran tamao para el molde = (0.9656)-1= 1.0356Dimensiones de la cavidad del molde:D= 12,00 (1.0356) =12.428 yt= 0.750 (1,03927) =0.777 enTiempo de solidificacin y Diseo Riser10.15 En la fundicin de acero, bajo ciertas condiciones del molde, el molde constante en la Regla de Chvorinov esse sabe que es 4,0 min / cm2, Basado en la experiencia anterior.La fundicin es una placa plana cuya longitud =30 cm, anchura = 10 cm, y = espesor de 20 mm.Determine cunto tiempo tomar para que la fundicin desolidificar.Solucin:VolumenV= 30 x 10 x 2 = 600 cm3ZonaA= 2 (30 x 10 + 30 x 2 + 10 x 2) = 760 cm2Regla de Chvorinov:TTS=Cm(V/A)2= 4 (600/760)2=2,49 min10.16 Despeja el tiempo total de solidificacin en el problema anterior utilizando slo un valor del exponente de 1,9 enRegla de Chvorinov en lugar de 2,0.Qu ajustes deben hacerse en las unidades de la constante de moho?Solucin:La regla de Chvorinov:TTS=Cm(V/A)1.9= 4 (600/760)1.9=2.55 minLas unidades paraCmconvertido min / en1.9- Unidades extrao pero coherente con la regla emprica de Chvorinov.10.17 Una parte en forma de disco se va a echar fuera de aluminio.El dimetro del disco = 500 mm y suespesor = 20 mm.Si la constante de molde = 2.0 seg / mm2en la Regla de Chvorinov, cunto tiempo se tarda enla pieza fundida se solidifique?Solucin:VolumenV=D2t/ 4 = (500)2(20) / 4 = 3926991 mm3ZonaA= 2D2/ 4 +Dt=(500)2/ 2 +(500) (20) = 424,115 mm2Regla de Chvorinov:TTS=Cm(V/A)2= 2,0 (3926991/424115)2=171.5 s = 2,86 min10.18 En los experimentos de fundicin realiz con un cierto tipo de aleacin y el molde de arena, tom 155 segundos para unade fundicin en forma de cubo que se solidifique.El cubo fue de 50 mm de lado.(A) Determinar el valor del moldeconstante el molde constante en la Regla de Chvorinov.(B) Si se utilizan la misma aleacin y el tipo de molde, encuentranel tiempo total de solidificacin para una pieza de fundicin cilndrico en el que el dimetro = 30 mm y longitud = 50mm.Solucin:(a) VolumenV= (50)3= 125,000 mm3ZonaA= 6 x (50)2= 15,000 mm2(V/ A)= 125.000 / 15.000 = 8.333 mmCm=TTS/(V/A)2= 155 / (8.333)2=2.232 s / mm2(B) de fundicin cilndrico conD= 30 mm yL= 50 mm.VolumenV=D2L/ 4 =(30)2(50) / 4 = 35.343 mm3ZonaA= 2D2/ 4 +DL=(30)2/ 2 +(30) (50) = 6,126 mm2V / A= 35343/6126 = 5,77TTS= 2,232 (5,77)2=74,3 s = 1,24 min.10.19 Una pieza de acero fundido tiene una geometra cilndrica de 4,0 de dimetro y pesa 20 Este bastidor se6,0 min para solidificar completamente.Otra colada de forma cilndrica con el mismo dimetro a medidarelacin de pesa 12 Esta colada se hizo de la misma acero y las mismas condiciones de molde yse utilizaron verter.Determinar: (a) el molde constante en la Regla de Chvorinov, (b) las dimensiones y(C) el tiempo total de la solidificacin de la colada ms ligero.La densidad del acero = 490 libras / pies3.Solucin:(a) Para el acero,= 490 libras / pies3= 0,2836 libras / pulg3PesoW=V, V=W /= 20/0.2836 = 70.53 en3VolumenV=D2L/ 4 =(4)2L/ 4 = 4L= 70,53 en3Longitud L = 70,53 / 4= 5.61 enZonaA= 2D2/ 4 +DL= 2(4)2/ 4 +(4) (5,61) = 95.63 en2(V/ A)= 70.53/95.63 = 0.7375Cm= 6,0 / (0.7353)2=11,03 min / en2(B) Hallar las dimensiones de pequea fundicin cilndrica con el mismococienteD / Lyw= 12El peso es proporcional al volumen:V= (12/20) (70.53) = 42.32 en3D / Lratio = 4.0/5.61 = 0.713, por lo queL= 1.4025DVolumenV=D2L/ 4 =(4)2(1,4025D)/ 4 = 1,1015D3D3= (42,32 en3) / 1,1015 = 38,42 en3D= (38.42)0.333=3,374 enL= 1,4025 (3,374) =4,732 en(C)V=D2L/ 4 =(3.374)2(4.732) / 4 = 42.32 en3A= 2D2/ 4 +DL= 0,5(3.374)2+(3,374) (4,732) = 68,04 en2V / A= 42.32/68.04 = 0.622 pulgTTS= 11,03 (0,622)2=4,27 min.10.20 Los tiempos de solidificacin total de tres formas de fundicin se han de comparar: (1) una esfera con un dimetro= 10 cm, (2) un cilindro con dimetro y longitud de ambos = 10 cm, y (3) un cubo con cada lado = 10cm.La misma aleacin de fundicin se utiliza en los tres casos.(A) Determinar los tiempos de solidificacin relativospara cada geometra.(B) Con base en los resultados de la parte (a), que elemento geomtrico hara lamejor elevador?(C) Si la constante de molde = 3,5 min / cm2en la Regla de Chvorinov, calcular el total detiempo de solidificacin para cada colada.Solucin:Para facilitar el clculo, asegrese de sustituir 10 cm = 1 decmetro (1 dm)(A) la regla de Chvorinov:TTS=Cm(V/ A)2 (1) Esfera volumenV=D3/ 6 =(1)3/ 6 =/ 6 dm3rea de superficie de la EsferaA=D2=(1)2=dm2V / A= (/ 6) /= 1/6 = 0,1667 dmDe Chvorinov ReglaTTS= (0,1667)2Cm=0,02778Cm(2)V=Volumen del cilindroD2H/ 4 =(1)2(1) / 4 =/ 4 = 0,25dm3rea del cilindroA= 2D2/ 4 +DL= 2(1)2/ 4 +(1) (1) =/ 2 += 1,5dm2V / A= 0,25/ 1,5= 0,1667 dmDe Chvorinov ReglaTTS= (0,1667)2Cm=0,02778Cm(3) Cubo:V=L3= (1)3= 1,0 dm3Zona Cubo = 6L2= 6 (1)2= 6.0 dm2V / A= 1.0/6.0 = 0,1667 dmDe Chvorinov ReglaTTS= (0,1667)2Cm=0,02778Cm(B) Las tres formas son equivalentes en los elevadores.(C) SiCm= 3,5 min / cm2= 350 min / dm2, EntoncesTTS= 0,02778 (350) =9,723 min.Tenga en cuenta, sin embargo, quelos volmenes de las tres geometras son diferentes: (1) esferaV= 0,524 dm3= 524 cm3, Cilindros enV= 0.25 = 0,7854 dm3= 785,4 cm3, Y (3) del cuboV= 1,0 dm3= 1000cm3.En consecuencia, podramosrevisar nuestra respuesta a la parte (b) y elegir la esfera sobre la base de que se desperdicia menos metal que elotras formas.10.21 Los tiempos de solidificacin total de tres formas de fundicin se han de comparar: (1) una esfera, (2) un cilindro,en el que la relacin de longitud a dimetro = 1,0, y (3) un cubo.Para todas las tres geometras, el volumen =1000 cm3.La misma aleacin de fundicin se utiliza en los tres casos.(A) Determinar la solidificacin relativaveces para cada geometra.(B) Basndose en los resultados de la parte (a), el cual elemento geomtrico harala mejor elevador?(C) Si la constante de molde = 3,5 min / cm2en la Regla de Chvorinov, calcular el total detiempo de solidificacin para cada colada.Solucin:Para facilitar el clculo, asegrese de sustituir 10 cm = 1 decmetro (1 dm).As, 1000cm3= 1,0 dm3.(1) Esfera volumenV=D3/ 6 = 1.0 dm3.D3= 6 /= 1.910 dm3.D= (1.910)0.333= 1.241 dmrea de EsferaA=D2=(1.241)2= 4.836 dm2V / A= 1.0/4.836 = 0,2067 dmDe Chvorinov ReglaTTS= (0.2067)2Cm=0,0428Cm(2)V=Volumen del cilindroD2H/ 4 =D3/ 4 = 1.0 dm3.D3= 4 /= 1.273 dm3Por lo tanto,D=H= (1.273)0.333= 1.084 dmrea del cilindroA= 2D2/ 4 +DL= 2(1.084)2/ 4 +(1.084) (1.084) = 5.536 dm2V / A= 1.0/5.536 = 0,1806 dmDe Chvorinov ReglaTTS= (0.1806)2Cm=0,0326Cm(3) Cubo:V=L3= 1,0 dm3.L= 1.0 dmZona Cubo = 6L2= 6 (1)2= 6.0 dm2V / A= 1.0/6.0 = 0,1667 dmDe Chvorinov ReglaTTS= (0,1667)2Cm=0,02778Cm(B) Esfera sera la mejor ascendente, ya que V / A ratio es mayor.(C) Teniendo en cuenta queCm= 3,5 min / cm2= 350 min / dm3Esfera:TTS= 0,0428 (350) =14,98 minCilindro:TTS= 0,0326 (350) =11,41 minCube:TTS= 0,02778 (350) =9,72 min10.22 Un elevador cilndrica es para ser utilizado para un molde de fundicin de arena.Para un volumen de cilindro dado, determinar la-a-longitud de relacin de dimetro que va a maximizar el tiempo de solidificarse.Solucin:Para maximizarTTS, LarelacinV / Adeben ser maximizados.Volumen del cilindroV=D2L/ 4.L= 4V /D2rea del cilindroA= 2D2/ 4 +DLSustituir la expresin deLde la ecuacin de volumen en la ecuacin de la casa:A=D2/ 2 +DL=D2/ 2 +D(4V /D2) =D2/ 2 + 4V / DDiferenciar la ecuacin del rea con respecto aD:dA / dD=D- 4V / D2= 0Reorganizacin,D= 4V/D2D3= 4V /D= (4V /)0.333A partir de la expresin anterior paraL,sustituyendo en la ecuacin paraDque hemos desarrollado,L= 4V /D2= 4V/(4V/)0.667= (4V/)0.333Por lo tanto, los valores ptimos sonD=L= (4V/)0.333, Y por lo tanto larelacin ptimaD / L= 1,010.23 Un tubo ascendente en la forma de una esfera es que ser diseado para un molde de fundicin de arena.La fundicin es un rectangularplaca, con longitud = 200 mm, anchura = 100 mm, y el espesor = 18 mm.Si el tiempo total de solidificacinde la pieza colada en s es conocido por ser 3,5 min, determinar el dimetro de la tubera de retorno de modo que se tardar25% ms largo para el tubo ascendente para solidificar.Solucin:V= volumen de castingLWT= 200 (100) (18) = 360,000 mm3rea de fundicinA= 2 (200 x 100 + 200 + 100 x 18 x 18) = 50,800 mm2V / A= 360.000 / 50.800 = 7,0866CastingTTS=Cm(7.0866)2= 3,50 minCm= 3,5 / (7,0866)2= 0,0697 min / mm2Riser volumenV=D3/ 6 = 0,5236D3rea RiserA=D2= 3,1416D2V / A= 0,5236D3/ 3,1416D2= 0,1667DTTS= 1,25 (3,5) = 4,375 min = 0,0697 (0,1667D)2= 0.001936D2D2= 4.375/0.001936 = 2259.7 mm2D= 47,5 mm10.24 Un elevador cilndrico est proyectado para un casting molde de arena.La longitud del cilindro es ser 1,25veces su dimetro.El casting es una placa cuadrada, cada lado = 10 y espesor = 0,75 pulgadas.Si elmetlica es de hierro fundido, y el molde constante = 16,0 min / en2en la Regla de Chvorinov, determinar ladimensiones del elevador para que se llevar a 30% ms de tiempo para el elevador que se solidifique.Solucin:el volumen de castingV=tL2= 0,75 (10,0)2= 75 en3rea de repartoA= 2L2+ 4Lt= 2 (10.0)2+ 4 (10,0) (0,75) = 230,0 en2V / A= 75/230 = 0,3261 castingTTS= 16 (0.3261)2= 1,70 minRiserTTS= 1,30 (1,70) = 2,21 minRiser volumenV=D2H/ 4 = 0,25D2(1,25D)= 0,3125D3rea RiserA= 2D2/ 4 +DH= 0.5D2+ 1.25D2= 1.75D2V / A= 0,3125D3/ 1,75D2= 0,1786DRiserTTS= 16,0 (0,1786D)2= 16,0 (0.03189)D2= 0,5102D2= 2.21 minD2= 2.21/0.5102 = 4.3316D= (4.3316)0.5=2,081 enH= 1,25 (2,081) =2,602 pulg10.25 Un elevador cilndrico con dimetro a longitud = 1,0 ha de ser diseado para un casting molde de arena.Lageometra de colada se ilustra en la Figura P10.25, en el que las unidades son pulgadas.Si la constante de molde =19,5 min / en2en la Regla de Chvorinov, determinar las dimensiones de la columna ascendente de modo que el elevador se llevar a 0,5minuto ms para congelar que la misma colada.Solucin:el volumen de castingV=V(5 x 10 en la placa rectangular) +V(5 pulgadas de medio disco) +V(posicin verticaltubo) -V(3 in x 6 en corte rectangular).V(5 x 10 en la placa rectangular) = 5 x 12,5 x 1,0 = 62,5 en3V(5 pulgadas de medio disco) = 0,5(5)2(1) / 4 = 9.817 en3V(tubo recto) = 3,0(2,5)2/ 4 - 4(1,5)2/ 4) = 7,657 en3V(3 in x 6 en corte rectangular) = 3 x 6 x 1 = 18,0 en3TotalV= 62,5 + 9,817 + 7,657 a 18,0 = 61.974 en3TotalA= 1 x 5 + 1 (12,5 + 2,5+ 12,5) + 2 (3 6) + 2 (5 x 12,5 hasta 3 x 6) + 2 (0,5(5)2/ 4) - 2 (1.5)2/ 4 +2.5(3) + 1.5(3 +1) = 203,36 en2V / A= 61.974/203.36 = 0,305 enCastingTTS= 19,5 (0.305)2= 1.81 minRiser diseo especificadoTTS= 1,81 + 0,5 = 2,31 minRiser volumenV=D2L / 4 =D3/ 4 = 0,25D3rea RiserA=DL+ 2D2/ 4 =D2+ 0.5D2= 1,5D2V / A= 0,25D3/ 1,5D2=D/ 6TTS=Cm(V / A)22,31 = 19,5 (D/ 6)2= 0,5417D2D2= 2.31/0.5417 = 4,266 en2D= 2.065 yL= 2.065 en

11PROCESOS fundicin de metalesPreguntas de repaso11.1 Nombre de las dos categoras bsicas de los procesos de fundicin?Respuesta.Las dos categoras son: (1) los procesos de moldes desechables, y (2) los procesos de molde permanente.

11.2 Hay varios tipos de patrones utilizados en la fundicin en arena.Cul es la diferencia entre una divisin patrn y un patrn de juego de placas?Respuesta.Un patrn de escisin es un patrn que se compone de dos piezas; un patrn de comparacin de la placa consiste en la dos patrones de divisin unidos a los lados opuestos de una placa.

11.3 Qu es una corona?Respuesta.Rosarios son soportes metlicos de diferentes diseos utilizados para mantener el ncleo en su lugar en la arena molde.

11.4 Qu propiedades determinan la calidad de un molde de arena para fundicin en arena?Respuesta.Las propiedades habituales son (1) la fuerza - la capacidad de mantener la forma de la cara de la que fluye de metal, (2) la permeabilidad - capacidad del molde para permitir que el aire caliente y los gases escapen de la cavidad, (3) estabilidad trmica - capacidad para resistir el agrietamiento y el pandeo cuando est en contacto con el metal fundido, (4) collapsibility - capacidad del molde para dar forma durante la contraccin de la pieza fundida solidificada, y (5) reutilizacin - la arena puede ser reutilizado para hacer otros moldes?

11.5 Cul es el proceso de Antioqua?Respuesta.El proceso de Antioqua se refiere a la fabricacin del molde.El molde es 50% de arena y 50% yeso se calienta en un autoclave y despus se sec.Este molde tiene una mayor permeabilidad que un yeso molde.

11.6 Cul es la diferencia entre el vaco de fundicin permanente del molde y el moldeado al vaco?Respuesta.Vaco de fundicin de molde permanente-es una forma de colada a baja presin en la que el vaco es se utiliza para dibujar metal fundido en la cavidad.Moldeo por vaco es moldeado en arena en la que el molde de arena se mantiene unido por la presin de vaco en lugar de mediante un aglutinante qumico.

11.7 Cules son los metales ms comunes utilizados en la fundicin a presin?Respuesta.Comunes metales de fundicin son el zinc, estao, plomo, aluminio, latn y magnesio.

11.8 Qu mquinas de fundicin por lo general tienen una mayor tasa de produccin, cmara fra o caliente-cmara, y por qu?Respuesta.Mquinas de cmara caliente son ms rpidos porque de cmara fra a presin las mquinas de fundicin requieren metal fundido que se col en la cmara desde una fuente externa.

11.9 Qu es el flash de fundicin a presin?Respuesta.Flash es una porcin delgada de metal en la parte exterior de una pieza de fundicin que resulta de metal fundido est metida en los espacios entre las mandbulas de la matriz del molde en la lnea de separacin, o en el espacios libres alrededor de los ncleos y los expulsores.

11.10 Cul es la diferencia entre la verdadera y la colada de fundicin centrfuga semicentrifugal?Respuesta.En cierta fundicin centrfuga, se utiliza un molde tubular y se produce una parte tubular.En fundicin semicentrifugal, la forma es slida; un ejemplo es una rueda de tren.El molde se gira de manera que la fuerza centrfuga se utiliza para distribuir el metal fundido al exterior del molde de modo que el densidad del metal final es mayor en las secciones exteriores.

11.11 Qu es una cpula?Respuesta.Una cpula es un horno cilndrico vertical equipado con un canal de colada cerca de su base. Cpulas se utilizan para fundir hierro fundido.

11.12 Cules son algunas de las operaciones necesarias en la fundicin en arena despus de la colada se retira del molde?Respuesta.Las operaciones incluyen (1), el recorte en los que los bebederos, los corredores, elevadores y flash son retirado, (2) la eliminacin del ncleo, (3) la limpieza de superficies, (4) la inspeccin, (5) la reparacin, si es necesario, (6) el calor tratamiento, y (7) de mecanizado.

11.13 Cules son algunos de los defectos de carcter general que encuentren en procesos de fundicin?Nombre y describa brevemente tres.Respuesta.Defectos generales incluyen: (1) misruns, en el que la fundicin se solidifica antes de llenar el molde cavidad; (2) fro se cierra, en la que dos porciones de flujo de metal juntos, pero hay una falta de fusin en el conjunta, (3) tiros fras, donde los glbulos slidos de metal fundido quedar atrapado en el casting, (4) cavidad de contraccin, que es una depresin en la superficie de colada o de un vaco interno en la colada causada por la contraccin de solidificacin; (5) microporosidad, que es una red de pequeos huecos en todo la fundicin causada por la contraccin de solidificacin localizada, y (6) lagrimeo caliente, que es una grieta en la fundicin causada por un molde que no cede al metal durante las primeras etapas de la solidificacin contraccin.

11.14 (video) Cul es la composicin de la arena verde en el proceso de moldeo de arena verde?Respuesta:La arena est compuesta de arena de slice, arcilla y agua.11.15 (video) Cules son las ventajas y desventajas de la arena de moldeo ms de bastidor de inversin?Respuesta:fundicin en arena proporciona bajo coste de produccin para una amplia variedad de metales, formas y tamaos.El tamao de la pieza fundida es ilimitado.La desventaja es la superficie de terminar una dimensiones control no son muy buenos.

11.16 (vdeo) Explique la diferencia entre las mquinas horizontales y verticales de fundicin a presin.Qu es ms popular?Respuesta:La direccin de la mquina indica la direccin en la que se inyecta el metal. Horizontal se inyecta desde el lateral y vertical desde la parte superior.Horizontal es la ms comn tipo utilizado en la industria.

11.17 (video) Por qu son de aluminio y las aleaciones de cobre no aptos para el uso en fundicin a presin de cmara caliente?Respuesta:de aluminio fundido y aleaciones de cobre atacan la olla de metal se utiliza para mantener la vacuna para la siguiente colada.Con el tiempo, ellos atacaran y erosionar qumicamente la alimentacin de fundicin a presin mecanismo.

11.18 (vdeo) De acuerdo con el casting de vdeo dado, qu materiales son los ms comunes para moldes de fundicin a presin?Respuesta:Los materiales comunes para moldes de fundicin a presin son aceros para herramientas de trabajo en caliente, aceros para moldes, martenstico aceros, y metales refractarios, tales como aleaciones de tungsteno o aleaciones de molibdeno.

Multiple Choice QuizHay un total de 27 respuestas correctas de las siguientes preguntas de opcin mltiple (algunas preguntas tienen mltiples respuestas que son correctas).Para lograr una puntuacin perfecta en la prueba, todas las respuestas correctas se debe dar.Cada respuesta correcta vale 1 punto.Cada respuesta omitida o respuesta incorrecta reduce la puntuacin de 1 punto, y cada respuesta adicional ms all del nmero correcto de respuestas reduce la puntuacin de 1 punto.Porcentaje puntuacin en el cuestionario se basa en el nmero total de respuestas correctas.

11.1 Cul de los siguientes procesos de fundicin es el ms utilizado: (a) la fundicin centrfuga, (b) mueren de fundicin, (c) bastidor de inversin, (d) la fundicin en arena, o (e) de fundicin shell?Respuesta.(D).11.2 En el moldeado en arena, el tamao volumtrico de la pauta es (a) ms grande que, (b) el mismo tamao que, o (c) ms pequea que la pieza de fundicin?Respuesta.(A).

11.3 La arena de slice que tiene una de las siguientes composiciones: Respuesta.(C).

11.4 Por lo que una de las siguientes razones es un moho verde llamado: (a) el verde es el color del molde, (b) la humedad est contenida en el molde, (c) del molde se cura, o (d) del molde es seca?

Respuesta.(B).11.5 Dado queWm= Peso del metal fundido desplazado por un ncleo yWc= Peso del ncleo, lafuerza de flotacin es la que uno de los siguientes: (a) una fuerza hacia abajo =Wm+Wc, (B) la fuerza hacia abajo =Wm-Wc, (C) la fuerza hacia arriba =Wm+WcO (d) fuerza hacia arriba =WmRespuesta.(D).11.6 Cul de los siguientes procesos de fundicin son operaciones moldes desechables (cuatro respuestas correctas): (a) fundicin centrfuga, (b), de fundicin, (c) bastidor de inversin, (d) de fundicin de baja presin, (e) la fundicin en arena, (F) de moldeo cscara, (g) de colada aguanieve, y (h) de moldeo por vaco?Respuesta.(C), (e), (f), y (h).

11,7 moldeo Shell se describe mejor mediante el cual una de las siguientes: (a) la operacin de colada en el que el metal fundido ha sido derramado despus de una cscara delgada se ha solidificado en el molde, (b) de fundicin proceso en el que el molde es una cscara delgada de arena binded por una resina termoendurecible, (c) la fundicin en arena operacin en la que el patrn es una concha en lugar de una forma slida, o (d) operacin de colada utiliza para hacer conchas marinas artificiales?Respuesta.(B).

11.8 bastidor de inversin es tambin conocido por los que uno de los nombres siguientes: (a) moldear rpido retorno de la inversin, (B) el proceso completo del molde, (c) el proceso lost foam, (d) Proceso de patrn de prdida, o (e) el proceso de cera perdida?Respuesta.(E).

11.9 En yeso de colada del molde, el molde est hecho de que uno de los siguientes materiales: (a) Al2O3, (B)CaSO4-H2O, (c) de SiC, o (d) SiO2?Respuesta.(B).

11.10 Cul de las siguientes califica como un proceso de fundicin de precisin (dos respuestas correctas): (a) lingote de fundicin, (b) bastidor de inversin, (c) el yeso de colada del molde, (d) la fundicin en arena, y (c) moldear shell?Respuesta.(B) y (c).

11.11 Cul de los siguientes procesos de fundicin son operaciones moldes permanentes (tres respuestas correctas): (a) fundicin centrfuga, (b) a presin fundicin, (c) proceso de poliestireno expandido, (d) la fundicin en arena, (e) cscara moldeo, (f) de colada aguanieve, y (g) de moldeo por vaco.Respuesta.(A), (b), y (f).11.12 Cul de los siguientes metales normalmente se utiliza en la fundicin a presin (tres mejores respuestas): (a) de aluminio, (b) de hierro fundido, (c) de acero, (d) estao, (e) de tungsteno, y (f) de zinc?Respuesta.(A), (d), y (f).

11.13 Cul de las siguientes son las ventajas de fundicin a presin ms de la fundicin en arena (cuatro mejores respuestas): (a) mejor acabado de la superficie, (b) las tolerancias ms estrechas, (c) ms altos metales de temperatura de fusin, (d) aumento de la produccin tasas, (e) Las piezas ms grandes se pueden lanzar, y (f) del molde se pueden reutilizar?Respuesta.(A), (b), (d), y (f).

11.14 Cpulas son hornos utilizados para fundir cul de los siguientes metales (mejor respuesta): (a) de aluminio, (B) de hierro fundido, (c) de acero, o (d) de zinc?Respuesta.(B).

11.15 Una misrun es que uno de los siguientes defectos en la fundicin: (a) los glbulos de metal queden atrapados en la colada, (b) de metal no se vierte correctamente en el downsprue, (c) de metal se solidifica antes de llenar la cavidad, (d) microporosidad, y (e) la formacin de "tubo"?Respuesta.(C).

11,16 Cul de los siguientes metales de fundicin es ms importante comercialmente: (a) de aluminio y su aleaciones, (b) de bronce, (c), de hierro fundido, (d) de acero fundido, o (e) las aleaciones de zinc?Respuesta.(C).

ProblemasFuerza de flotacin11.1 Una fundicin de aleacin de aluminio-cobre se hace en un molde de arena con un macho de arena que pesa 20 kg.Determine la fuerza en Newtons de flotabilidad que tienden a elevar el ncleo durante el vertido.Solucin: el volumen CoreV= 20/1605.4 = 0,01246 m3Peso de los desplazados de Al-CuW= 35,17 kgDiferencia = (35,17-20) x 9,815 =149 N11.2 Un macho de arena situado dentro de una cavidad del molde tiene un volumen de 157,0 en3.Se utiliza en la colada de un moldecarcasa de la bomba de hierro.Determinar la fuerza de flotacin que tienden a levantar el ncleo durante el vertido.Solucin: De la Tabla 13.1, la densidad de hierro fundido= 0,26 lb / in3Fb=Wm-WcWc= 157 (0,058) = 9,106 librasWm= 157 (0,26) = 40,82 librasFb= 40,82 a 9,11 =31,71 libras11.3 cpsulas se utilizan para apoyar un ncleo de arena en el interior de una cavidad de molde de arena.El diseo de los comprimidos oblongos y elmanera en que se colocan en la superficie de la cavidad de molde permite que cada cpsula para sostener una fuerza de10 libras.Varias cpsulas se encuentran por debajo del ncleo de apoyo que antes de verter, y varios otroscpsulas se colocan por encima del ncleo para resistir la fuerza de flotabilidad durante el vertido.Si el volumen de lacore = 325 pulg3, Y el metal se vierte es de latn, determinar el nmero mnimo de comprimidos que debenser colocado (a) por debajo del ncleo, y (b) por encima del ncleo.Solucin: De la Tabla 13.1, la densidad de latn= 0,313 lb / in3.(A)Wc= 325 (0,058) =18,85 librasAl menos2 cpsulasse requieren por debajo, para resistir el peso del ncleo.Probablemente, 3 4 comprimidossera mejor para lograr la estabilidad.(B)Wm= 325 (0.313) = 101.73Fb= 101,73 a 18,85 =82,88 librasUn total de9 cpsulasse requieren por encima del ncleo para resistir la fuerza de flotabilidad.11.4 Un ncleo de arena utilizada para formar las superficies interiores de una pieza de acero fundido experimenta una fuerza de flotabilidad de 23kg.El volumen de la cavidad del molde que forma la superficie exterior de la pieza fundida = 5,000 cm3.Qu esel peso de la pieza colada final?No haga caso de las consideraciones de la contraccin.Solucin: la densidad de arena = 1,6 g / cm3, La densidad de fundicin de acero= 7,82 g / cm3Fb=Wm-Wc= 7.82V - 1.6V = 6.22V = 23 kg = 23,000 gV= 3698 cm3.Cavidad de volumenV= 5000 cm3Volumen de fundicinV= 5000 - 3698 = 1302 cm3.Peso del casting finalW= 1,302 (7,82) = 10.184 g =10.184 kgFundicin centrfuga11.5 Una verdadera operacin de colada centrfuga horizontal se utiliza para hacer la tubera de cobre.Las longitudes sede 1,5 m de dimetro exterior = 15.0 cm, y el dimetro interior = 12.5 cm.Si la velocidad de rotacin de losla tubera = 1000 rev / min, determinar el G-factor.Solucin: De la ecuacin.(11.4),GF=R(N/ 30)2/g= 7,5 ( (1000) / 30)2/ 981 =83,811.6 Una verdadera operacin de colada centrfuga se va a realizar en una configuracin horizontal para hacer repartosecciones de tubo de hierro.Las secciones tendrn una longitud = 42.0 in, de dimetro exterior = 8,0 in, y la paredespesor = 0,50 pulg Si la velocidad de rotacin de la tubera de 500 rev / min, determinar el G-factor.Es eloperacin probable que tenga xito?Solucin: Uso de la pared de la fundicin, fuera deR= 0,5 (8) / 12 = 0,333 ftv=RN/ 30 =(0.333) (500) / 30 = 17,45 pies / seg.GF=v2/Rg= (17.45)2/ (0,333 x 32,2) =28.38Dado que el G-factor es menor que 60, la velocidad de rotacin no es suficiente, y es probable que la operacinal no tener xito.11.7 Un verdadero proceso de fundicin centrfuga horizontal se utiliza para hacer casquillos de bronce con la siguienteDimensiones: Longitud = 10 cm, dimetro exterior = 15 cm, y el dimetro interior = 12 cm.(A) Determinarla velocidad de rotacin requerida con el fin de obtener un factor de de G-70.(B) Al operar a esta velocidad,cul es la fuerza centrfuga por metro cuadrado (Pa) impuesta por el metal fundido en la pared interior de lael molde?Solucin: (a) Usando el dimetro de la pared exterior de la pieza fundida, que es igual a la pared interiordimetro del molde,D= 15 cmN= (30 /) (2gx 70/15)0.5=913.7 rev / min.(B) Utilice 1,0 cm de longitud de la pared del molde como base de clculo de la superficie.rea de la longitud de la pared del moldeA=DoL=(15 cm) (1 cm) = 15cm2= 15(10-4) M2El volumen de metal fundidoV=(Ro2-Ryo2) (1,0) =((7,5)2- (6)2) (1,0) = 63,62 cm3Masam= (8.62g/ cm3) (63,62 cm3) = 548,4g= 0,5484 kgv=RN/ 30Use radio medioR= (7.5 + 6.0) / 2 = 6.75 cmv=(6,75) (913,7) / 30 = 645,86 cm / s = 6,4585 m / sFuerza centrfuga por metro cuadrado en la pared del molde =Fc/AdondeFc=mv2/RFc= (0,5484 kg) (6,4586 m / s)2/ (6,75 x 10-2m) = 338,9 kg-m / s2Teniendo en cuenta que 1 N = 9,81 kg-m / s2,Fc= 338.9/9.81 = 34,55 NFc/A= (34,55 N) / (15x 10-4m2) =0,7331 (104) N / m2= 7331 Pa11.8 verdadera operacin de colada centrfuga se realiza horizontalmente para hacer tubos de cobre de gran dimetrosecciones.Los tubos tienen una longitud = 1,0 m, dimetro = 0,25 m, y espesor de pared = 15 mm.(A) Si elvelocidad de rotacin de la tubera = 700 rev / min, determinar el G-factor de sobre el metal fundido.(B) Es lavelocidad de rotacin suficiente para evitar "la lluvia?"(C) Qu volumen de metal fundido debe ser vertido en lamolde para hacer la colada, si la contraccin de solidificacin y contraccin despus de la solidificacin sonen cuenta?Solucin: (a)GF=v2/Rgg= 9,8 m / s2v=RN/ 30 =(0.125) (700) / 30 = 9.163 m / sGF= (9.163)2/ (0.125 x 9,8) =68,54(B) G-factor es suficiente para una operacin de colada exitosa.(C) Volumen de producto final despus de la solidificacin y el enfriamiento esV= (0,252- (Desde 0,25 hasta 0,03)2)x 1.0 / 4 = 0.25(0,252- 0.222) = 0.011074 m3De la Tabla 12.1, la contraccin de solidificacin = 4,9% y la contraccin trmica slido = 7,5% parade cobre.Teniendo en cuenta estos factores,El volumen de metal fundidoV= 0.011074 / (1-0,049) (1-0,075) =0,01259 m311.9 Si una verdadera operacin de colada centrfuga deban llevarse a cabo en una estacin espacial que circunda la Tierra, cmoafectara a la ingravidez el proceso?Solucin: La masa de metal fundido no se vera afectada por la ausencia de la gravedad, pero su pesosera cero.Por lo tanto, en la ecuacin G-factor de (GF=v2/Rg),GFtericamente ira al infinitosig= 0.Por lo tanto, debera ser posible para forzar el metal contra las paredes del molde en centrfugade fundicin, sin las molestias de la "lluvia" dentro de la cavidad.Sin embargo, todo esto supone que elmetal es el interior del molde y que gira con l.En la ausencia de la gravedad, no habra un problema enverter el metal fundido en la cavidad del molde y conseguir que se adhiera a la pared del molde como el moldecomienza a girar.Sin gravedad el metal lquido no se vera forzado contra la superficie inferior de losel molde para iniciar la accin centrfuga.11.10 Un verdadero proceso de fundicin centrfuga horizontal se utiliza para hacer anillos de aluminio con la siguienteDimensiones: Longitud = 5 cm, dimetro exterior = 65 cm, y el dimetro interior = 60 cm.(A) Determinarla velocidad de rotacin que proporcionar un factor G = 60.(B) Supongamos que el anillo se hace fuera dede acero en lugar de aluminio.Si la velocidad de rotacin calculado en la parte (a) se utiliza en la fundicin de acerooperacin, determine el Grupo de los factores y (c) la fuerza centrfuga por metro cuadrado (Pa) en la pared del molde.(D) Que este resultado de la velocidad de rotacin de una operacin exitosa?Solucin: (a) Utilizar el dimetro interior del molde en la ecuacin.(11.5),D=Do= 65 cm.Utiliceg= 981 cm / s2,N= 30 (2gxGF/D)0.5/= 30 (2 x 981 x 60/65)0.5/=406.4 rev / min.(B) Velocidad de rotacin sera el mismo que en la parte (a) porque la masa no entra en el cmputode la velocidad de rotacin.N=406,4 rev / min(C) Utilice 5 cm de longitud de anillo como base de clculo de la superficie.rea de la longitud de la pared del moldeA=DoL=(65 cm) (5 cm) = 1021 cm2= 0,1021 m2El volumen de metal fundidoV=(Ro2-Ryo2) (L) =((65/2)2- (60/2)2(5,0)) = 2454,4 cm3Densidad de acero= 7,87 g / cm3Masam= (7.87g/cm3) (2454,4 cm319,315.9) = g = 19,316 kgv=RN/ 30Use radio medioR= (65 + 60) / 4 = 31,25 cm = 0,3125 mv=(31.25) (406.4) / 30 = 1329,9 cm / s = 13.299 m / sFuerza centrfuga por metro cuadrado en la pared del molde =Fc/AdondeFc=mv2/RFc= (19.316 kg) (13,299 m / s)2/ (0,3125 m) = 10,932.1 kg-m / s2Teniendo en cuenta que 1 N = 9,81 kg-m / s2,Fc= 10,932.1 / 9,81 = 1114,4 NFc/A= (1114,4 N) / (0,1021 m2) =10,914.7 N / m2= 10,914.7 Pa(D) El G-factor de 60, probablemente como resultado de una operacin de colada exitosa.11.11 Para el anillo de acero de las precedentes Problema 11.10 (b), se determina el volumen de metal fundido que debe estarvierte en el molde, dado que la contraccin lquido es 0,5 por ciento, y la contraccin de solidificaciny la contraccin del slido despus de la congelacin se puede determinar a partir de la Tabla 10.1.Solucin: Volumen de la ltima coladaV=(Ro2-Ryo2)L= (32,52- 302(5)) = 2454,4 cm3Dado que la contraccin del metal fundido = 0,5%, y de la Tabla 10.1, la contraccin de solidificacinpara el acero = 3% y la contraccin slida durante el enfriamiento = 7,2%, la contraccin volumtrica total es1 - (1-0,005) (1-0,03) (1-0,072) = 1 hasta 0,8957 = 0,1043El volumen de partida requerido de metal fundidoV= 2454,4 / (0,8957) =2740,2 cm311.12 Un verdadero proceso de fundicin centrfuga horizontal se utiliza para fabricar tuberas de plomo para las plantas qumicas.La tuberatiene longitud = 0,5 m, dimetro exterior = 70 mm, y espesor de pared = 6,0 mm.Determinar elvelocidad de rotacin que proporcionar un factor G = 60.Solucin:D= 70 mm = 0,07 m.g = 9,8 m / s2N= 30 (2gxGF/D)0.5/= 30 (2 x 9,8 x 60/.07)0.5/=1237.7 rev / min.11.13 Un verdadero proceso de fundicin centrfuga vertical se utiliza para hacer secciones de tubo con una longitud = 10,0 yde dimetro exterior = 6,0 pulg El dimetro interior del tubo de = 5,5 en la parte superior y en 5,0 en la parte inferior.A qu velocidad debe ser el tubo de girar durante la operacin con el fin de cumplir con estas especificaciones?Solucin: Use la ecuacin.(11.6) para hacer el clculo deN:N= (30 /) (2gL/ (Rt2-Rb2)0.5L= 10 in = 0.8333 ftRt= 5.5 / 2 = 2,75 = 0.22917 ftRb= 5.0 / 2 = 2,50 in = 0.20833 ftN= (30 /) (2 x 32,2 x 0,8333 / (0,229172- 0.208332)0.5= 9.5493 (5888)0.5=732.7 rev / min11.14 Un verdadero proceso de fundicin centrfuga vertical se utiliza para producir casquillos que son 200 mm de largo y 200mm de dimetro exterior.Si la velocidad de rotacin durante la solidificacin es de 500 rpm, determinar el interiorde dimetro en la parte superior del casquillo, si el dimetro interior en la parte inferior es de 150 mm.Solucin:L. = 200 mm = 0,2 mRb= 150/2 = 75 mm = 0,075 m.N= (30 /) (2gL/ (Rt2-Rb2)0.5= (30 /) (2 x 9,8 x 0,2 / (Rt2- 0.0752))0.5N= (30 /) (3,92 / (Rt2- 0.005625))0.5= 500 rev / min(3,92 / (Rt2- 0.005625))0.5= 500/ 30 = 52,363,92 / (Rt2- 0,005625) = (52,36)2= 2.741,56Rt2- .005625 = 3.92/2741.56 = 0,00143Rt2= 0,005625 + 0,001430 = 0,007055Rt= (0.007055)0.5= 0,08399 m = 83,99 mm.Dt= 2 (83,99) =167,98 mm.11.15 Un verdadero proceso de fundicin centrfuga vertical se utiliza para convertir tubos de latn que es 15.0 de largo y cuyode dimetro exterior = 8,0 pulg Si la velocidad de rotacin durante la solidificacin es 1000 rpm, determinar ladimetro interior en la parte superior e inferior de la tubera si el peso total del casting final = 75,0 libras.Solucin: Por el bronce, la densidad= 0,313 lb / in3(Tabla 11.1).Volumen de fundicinV= 75.0/.313 = 239,6 en3Supongamos que la pared interior de la fundicin es recta de arriba a abajo (una aproximacin de laforma parablica).El promedio radio interiorRyo= (Rt+Rb) / 2VolumenV=(Ro2-Ryo2)L=(4,02-Ryo2) (15,0) = 239,6 en3(4,02-Ryo2) = 239.6/15= 5.085Ryo2= 16,0 a 5,085 = 10,915 en2Ryo= 3,304 enSeaRtR=yo+y= 3,304 +YyRbR=yo-y= 3,304 -Y, dondeY= la mitad de la diferencia entreRtyRb.N= (30 /) (2gL/ (Rt2-Rb2)0.5= (30 /) (2 x 32,2 x 12 x 15 / ((3,304 +Y)2- (3.304-Y)2))0.5DadaN= 1.000, por lo tanto1000/ 30 = (11592 / ((3,304 +Y)2- (3.304-Y)2))0.5((3.304 +Y)2- (3.304-Y)2)0.5= 30 (11592)0.5/ 1000= 1,02814(3.3042+ 6.608y+y2- (3,3042- 6.608y+y2))0.5= 1,02814(3.3042+ 6.608y+y2- 3.3042+ 6,608Y-Y2)0.5= 1,02814 (2 x 6.608Y)0.5= (13.216Y)0.5= 1,028143.635 (y)0.5= 1,02814Y= 0.080 pulgRt= 3,304 + 0,080 = 3,384 pulgDt= 6.768 pulgRb= 3,304-0,080 = 3,224 pulgDb= 6.448 pulgDefectos y Consideraciones de diseo11.16 La carcasa para un producto determinado maquinaria est hecho de dos componentes, ambas piezas de fundicin de aluminio.El componente ms grande tiene la forma de un disipador de plato y el segundo componente es una cubierta plana que estunido al primer componente para crear un espacio cerrado para las piezas de maquinaria.Arena de fundicin esutilizado para producir las dos fundiciones, los cuales se ven afectadas por defectos en la forma de misruns ycierra fro.El capataz se queja de que las partes son demasiado delgadas, y ese es el motivo de los defectos.Sin embargo, se sabe que los mismos componentes se funden con xito en otras fundiciones.Qu otraexplicacin se puede dar a los defectos?Solucin: Misruns y cierra fra resultan de baja fluidez.Una posible razn para los defectos eneste caso es que el grosor de las secciones transversales de fundicin es demasiado pequeo.Sin embargo, dado que elde colada de estas piezas se lleva a cabo con xito en otras fundiciones, otros dos posiblesexplicaciones son (1) la temperatura de colada es demasiado baja, y (2) se lleva a cabo la operacin de vertidodemasiado despacio.11.17 Una gran bastidor de arena de acero muestra los signos caractersticos de la penetracin defecto - una superficie que consistede una mezcla de arena y el metal.(A) Qu medidas se pueden tomar para corregir el defecto?(B) Qu otrasposibles defectos podran resultar de tomar cada uno de estos pasos?Solucin: (a) Cules son las medidas correctivas posibles?(1) Reducir la temperatura de vertido.(2) Aumentoel embalaje de la arena del molde para resistir la penetracin.(3) Trate la superficie de la cavidad del molde para que seams difcil.(B) Qu posibles defectos podran resultar de cada uno de estos pasos?En el caso de la etapa (1), el riesgo espara cierra fro y misruns.Las etapas (2) y (3) que reducira la permeabilidad de la arena, por lo tantoaumentando el riesgo de golpes de arena y los agujeros de pasador