ESTUDIO DE MOLDEO: BIELA DE MOTOCICLETA

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ESTUDIO DE MOLDEO BIELA DE MOTOCICLETA
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ESTUDIO DE MOLDEO ES UN ANALISIS PARA
OPTIMIZAR LA INVERSION Y LOS PROCESOS,PROPONE
SOLUCIONES A LAS CONDICIONES QUE IMPONEN LA
GEOMETRIA,LOS ESFUERZOS, EL MATERIAL, LA ARENA A
UTILIZAR, LA CALIDAD ESPERADA EN LA PIEZA Y
ESTIMA EL COSTO DE FABRICACION.
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PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Y FUNCION DE LA PIEZA

• SE DESEA FABRICAR UNA BIELA DE UN CIGUEÑAL PARA
  UNA MOTOCICLETA CON UNA PRODUCCION PEQUEÑA DE 200
  PIEZAS.
• UNA BIELA PERMITE CAMBIAR MOVIMIENTO LINEAL DEL
  PISTON POR UNO DE ROTACION QUE INPULSE LA
  MOTOCICLETA.

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FIGURA 1. BIELA DE MOTOCICLETA
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SELECCION DE MATERIAL

• LA BIELA FUNCIONA EN ALTA TEMPERATURA Y
  SOMETIDA A GRANDES ESFUERZOS. DEVIDO A ESTO SE
  ESCOGIO UN ACERO RESISTENTE AICI 4010 TEMPLADO
  Y REVENIDO

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PROPIEDADES DEL MATERIAL

• EN ESTADO DE ENTREGA PRESENTA
• Resistencia ultima a tensión de 525MPa
• Resistencia a la fluencia a tensión de 290MPa
• Modulo de elasticidad de 200GPa
• Dureza Vickers de 155
• Densidad de 7.845gr/cm3

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ESPECIFICACIONES Y CONTROL DE CALIDAD.
PROCEDIMIENTO DE CONTROL

• POR ESTAR SOMETIDA A ESFUERZOS NECESITA BUEN
  ACABADO SUPRFICIAL PARA EVITAR FATIGA, LOS
  AGUJEROS Y PARTES EN CONTACTO DESLIZANTE SERAN
  MAQUINADOS.
• SE REALIZARA UN PLAN DE MUESTREO BAJO LA NORMA
  NTC ISO2859-1 PARA GARANTIZAR LA CALIDAD DE LA
  PIEZA Y ASEGURAR SU CORRECTO DESEMPEÑO

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ORDEN DE SOLIDIFICACION

• PARA DETERMINARLO, SE DIVIDIO LA PIEZA EN PARTES
  SIMPLES OBTENIENDOSE 13 NIVELES QUE PRODUCEN 13
  PARTES DE LA SIGUIENTE MANERA

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FIGURA 2. BIELA DIVIDIDA
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CALCULO DE LOS MODULOS DE ENFRIAMIENTO
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FIGURA 3. ORDEN DE SOLIDIFICACION
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ANALISIS DEL ORDEN DE SOLIDIFICACION

• DE ACUERDO A LOS RESULTADOS OBTENIDOS SE NOTA QUE
  EL AREA DE DISIPACION DE CALOR ES EL FACTOR MAS
  IMPORTANTE.
• ESTE ORDEN INDICA EL POSICIONAMIENTO EN FUNCION
  DEL PRIMER Y ULTIMO SECTOR EN SOLIDIFICAR DE LA
  PIEZA, ADEMAS DETERMINA EL SISTEMA DE
  ALIMENTACION Y LLENADO QUE EVITE RECHUPES Y
  POROSIDADES.

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FIGURA 4. TIEMPOS DE ENFRIAMIENTO POR MEDIO DEL
PAQUETE SOLIDWORK
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SENTIDO DE MOLDEO MODELO COMPLETO LINEA DE
PARTICION A UN COSTADO

• Ventajas
• Fácil construcción del sistema de llenado y de
  alimentación.
• La utilización de un modelo completo sin
  particiones.
• No necesita piezas desmontables.
• Fácil ubicación del modelo en el molde.
• Las ultimas regiones en solidificar quedan en la
  junta de moldeo
• Desventajas
• Aparición de rebaba.
• Posibilidad de desmoronamiento

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FIGURA 5. SENTIDO DE MOLDEO
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ARENAS DE MOLDEO Y CONTROL DE PROPIEDADES

• LA RUGOSIDAD DE LA PIEZA EN ZONAS DONDE NO SE
  MAQUINARA ESTA EN UN RANGO DE 12.5-25µm. POR TAL
  RAZON SE SELECCIONA ARENA EN VERDE COMO MATERIAL
  DE MOLDEO. ESTA ARENA SE COMPONE EN GRAN PARTE DE
  SILICE, ILMENITA, MAGNETITA, ZIRCON Y OLIVINA
  MEZCLADAS CON AGLUTINANTE NATURAL COMO ARCILLAS
  CON BENTONITA O CAOLINITA.

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ARENAS DE MOLDEO Y CONTROL DE PROPIEDADES

• PARA GARANTIZAR LAS PROPIEDADES DE LA ARENA A
  UTILIZAR EN EL MOLDEO SE LE REALIZARAN LAS
  SIGUIENTES PRUEBAS
• Ensayo de Compresión
• Ensayo de moldeabilidad
• Ensayo de Compactabilidad
• Ensayo de Permeabilidad
• Ensayo de Dureza
• Determinación del Porcentaje de Humedad
• Determinación del Porcentaje de Arcilla Activa
• Ensayo de Granulometría

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ARENAS DE MOLDEO Y CONTROL DE PROPIEDADES
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SISTEMAS DE ALIMENTACION

• UTILIZANDO LAS SIGUIENTES ECUACIONES Y ASUMIENDO
  LA MAZAROTA CILINDRICA SE DETERMINO LA GEOMETRIA
  DE LA MAZAROTA
• H/D 2 D 4.67M
• Dm 26.85mm Hm 53.71mm
  Vm 30411.2mm3

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SISTEMAS DE ALIMENTACION
FIGURA 6. REPRESENTACION DE LA BIELA Y LAS
MAZAROTAS
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SISTEMA DE LLENADO

• Primero se debe seleccionar la caja que permita
  moldear la pieza sin ningún problema, cuyas
  dimensiones se encuentran en la siguiente tabla

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• Para el sistema de llenado de los moldes se eligo
  un sistema con un desenso cilindrico, relación de
  colada 1-1-1 y llenado lateral, esto debido a que
  las paredes del cuerpo son uniformes y se debe
  garantizar un correcto llenado de las mismas. Los
  cálculos de la geometría del sistema de colada se
  presentan a continuación.

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• Donde
• Sd Sección de descenso.
• B Coeficiente de Pérdidas.
• tv Tiempo de enfriamiento.
• g Gravedad.
• V Volumen pieza.
• Hi Altura del sistema de llenado a la parte
  superior de la caja.
• Hf Altura del modelo a la parte superior de la
  caja.

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• La determinación del coeficiente de perdidas se
  logro mediante la siguiente tabla para las
  relaciones de colada recomendadas

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• De la tabla anterior, conociendo los siguientes
  datos
• Con L0 0.025m, Lc 0m y hd 0.1m, así
  definimos el tiempo de enfriamiento se
  determinó por medio de una tabla según el
  material, en nuestro caso lo tomaremos como un
  acero, y el modulo total de la pieza, M 2.67mm
• De esta forma los datos recopilados fueron
• Dd 20.07 mm Vd 27586.78mm3
• Sd 32.04 mm2

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COSTOS

• EXISTEN VARIABLES QUE AFECTAN DIRECTA O
  INDIRECTAMENTE EL COSTO DE FABRICACION DE UNA
  DETERMINADA SERIE DE PIEZAS.
• SE APROXIMARAN LOS COSTOS DE PRODUCCION PARA 200
  PIEZAS EN AISI 1040 Y NO SE INCLUIRAN LOS COSTOS
  DE MAQUINADO YA QUE ESTE PROCESO SE REALIZA EN
  OTRA EMPRESA

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COSTO DEL MATERIAL

• Vpieza 47435.16mm3mm3
• Vmazarota 30411.2mm3
• Vcanal (CON ? 20.07mm.) 31636.22mm3
• DENSIDAD DEL ACERO 7.845gr/cm3
• Mpieza 372.36gr
• Mmazarota 477.16gr
• Mcanal 248.19gr
• Mtotal 1097.71gr
• MTOTALPRODUCCION 219.542 Kg
• Costo/Kg 4150
• CostoPlacaModelo 500000
• CostoToal 1411099.3

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COSTO MANO DE OBRA Y ADMINISTRATIVOS

• Servicios públicos que se emplean en el proceso
  de fabricación 280320
• Gastos de papelería 15000
• Gastos de transporte 50000
• Asesoría de un ingeniero 170000 POR 2 DIAS
• Gastos imprevistos. Se asume un costo de 10000
• Salario del operario 2 Operarios A 25000 C.U/DIA
• Utilidades Utilidad/pieza de 10000,Utilidadtota
  de 2 millones
• Gastos administracion 3125320
• Gastos admón.material 4536419.3

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CONCLUSIONES

• PODRIA PENSARSE QUE LAS PARTES MASIVAS TARDARIAN
  EN SOLIDIFICAR, PERO EL MODULO GEOMETRICO DICE LO
  CONTRARIO
• LA SELECCION DEL MATERIAL ES DE VITAL IMPORTANCIA
  DEVIDO A LA CONTRACCION EN ESTADO SOLIDO.
• SE DEVEN TENER EN CUENTA TODAS LAS VARIABLES PARA
  REALIZAR EL MOLDEO

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BIBLIOGRAFIA

• AMERICAN SOCIETY FOR METALS. Metals Handbook. Vol
  5
• SIERRA, Horacio. Fundiciones y sus propiedades.
  Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín.
• TRONCOSO C, J. Modelos para fundición. Medellín
  Universidad nacional.
• TRONCOSO C, J. Modelos en piezas fundidas en
  arena. Medellín Universidad nacional.
• TRONCOSO C, J. Solidificación en moldes de arena
  transferencia de calor. Medellín Universidad
  Nacional
• Descripción de la norma AFS para arenas de
  moldeo.

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MUCHAS GRACIAS