1.- PROCESOS DE CONFORMADO

Uno de los grandes atractivos de la asignatura de Tecnología durante la ESO, es el método de proyectos. En nuestros proyectos se crean objetos que después se construyen. Para ello, hay que trazar, sujetar, cortar, ajustar, unir y acabar. En el mundo real, las tareas del sistema productivo se asemejan a las que hemos realizado en el taller. Los materiales deben convertirse en piezas y componentes de objetos mayores y más complejos. Para dar forma a los materiales no siempre se cortan, dependerá del tipo de material. Entre los materiales más utilizados en el sistema productivo actual se encuentran los metales y los procesos de conformado que vamos a describir, aunque se pueden aplicar a otros materiales, se refieren principalmente a los metales y más concretamente al acero. Sin embargo, muchos cerámicos utilizan técnicas de deformación plástica y cocción. Los plásticos se pueden conformado mediante moldeo o mediante técnicas de deformación plástica. 

Comenzaremos nuestra descripción por el moldeo. Este video resume los conceptos principales del conformado por moldeo.

ACTIVIDADES

1.- Las figuras que se muestran a continuación muestran defectos típicos de materiales fundidos. Indique qué procedimientos utilizaría para evitar dichos defectos.

a) Fractura debida a cambio de sección en un codo. Dicha medida podría ser provocada por un cambio en la velocidad del fluido. Una posibilidad sería cambiar el proceso de manufactura, evitando dicho cambio de sección y acabando la pieza con un proceso de mecanizado con una fresa. Otra forma sería colocar un enfriador en el codo, para evitar que se solidificase en dicho codo más rápido y con ello se evitaría la nucleacion de grietas que podrían dar lugar a dicha fractura.

b) El defecto de compuerta es debido a un mal diseño del rebosadero, que debería mejorarse aumentando el área de alimentación del metal fundido

c) Rechupe: Los rechupes típicos de la contracción en volumen de los líquidos al solidificarse se evitan colocando un rebosadero, cuyo diseño sea adecuado

d) El metal no llega a rellenar todos los huecos por falta de presión. Si se aumenta la temperatura del líquido se mejora su fluidez y podría rellenar todo el molde, llegando a las zonas más alejadas. Otra forma de eliminar dicho defecto podría añadir presión inyectando el metal fundido en la pieza con la finalidad de rellenar todo el molde.

2.- Se vacía el aluminio puro en un molde de arena. El nivel del metal en la copa del vaciado es de 8 pulgadas por encima del nivel del metal en el molde, y el canal de alimentación es circular con un diámetro de 0.5 pulgadas. ¿Cuál es la velocidad de flujo del metal en el molde? ¿Es flujo turbulento o laminar?

            Aplicando la ecuación de Bernoulli y despreciando las pérdidas por fricción interna, resulta que:

Sustituyendo y haciendo operaciones resulta que la velocidad es 2.01 m/s.

            En cuanto al número de Reynolds, resulta que

 Re=

 y debe ser menor de 2000. Es decir debe ser flujo laminar ya que de lo contrario se podrían dar lugar a graves defectos en la pieza.

3.- Una fundición redonda tiene 0.2m de diámetro y 0.5 m de longitud. Otra pieza de fundición del mismo metal es de sección transversal elíptica, con una relación entre ejes de 2. Si se funden en las mismas condiciones ¿Cuál es la diferencia de tiempos de solidificación de ambas piezas?

                    Con los datos del problema se puede calcular el área de las caras del cilindro. Considerando que el perímetro de la elipse es

 y teniendo en consideración que la relación entre a=2b, resulta que el eje menor es 1.44*r resultando por lo tanto 0.14 m. Con estas consideraciones ahora se pueden calcular las áreas de solidificación. Para el cilindro

que operando resulta 0.88 m². Para la elipse resulta , que operando resulta 0.6 m². Los tiempos de enfriamiento son inversamente proporcionales al cuadrado de las áreas, por ello es de 1.29 para el cilindro y 2.78 para la elipse.

(Nota las áreas y los perímeros de la elipse se pueden calcular mediante la integral de línea y la integral considerando la ecuación de la elipse.)

4.- Tres piezas de metal que se están fundiendo tienen el mismo volumen pero formas distintas;  una es una esfera, otra un cubo y la otra un cilindro de altura igual a su diámetro ¿Qué pieza se solidificará más deprisa?

            El tiempo de solidificación viene dado por la relación al cuadrado entre el volumen y su superficie, si se establecen dichos parámetros para cada tipo de pieza resultará:

     Para comparar las 3 piezas se considera a=1 (arista del cubo). Como el volumen es el mismo, podremos hallar el resto de los parámetros, y se pueden establecer los tiempos de solidificación