Simple Solutions That Work! Issue 7

Teoría Básica del Diseño de los Ataques EL diseño de un Sistema de alimentación realmente es muy simple. Uno empieza estimando el tiempo de llenado requerido por una pieza. Esto puede basarse en la experiencia o en un cálculo que involucre el peso a colar, el tipo de aleación y el espesor de sector crítico. Conociendo el tiempo de llenado, peso y densidad de la pieza, se puede calcular el caudal volumétrico usando la fórmula: El ejemplo que se muestra a continuación, se creó usando el “Gating Design Wizard”, un asistente para el diseño, parte del software de simulación SOLIDCast. Muchos de los datos de entrada para el modelo de cálculo del Sistema de alimentación pueden extraerse de modelos de simulación. Para descripciones en detalle del diseño completo de un Sistema de alimentación, consulte el Manual de Principios Básicos de Diseño de Alimentación de la AFS (Asociación Americana de Fundidores). El diseño de la alimentación empieza con el cálculo de Optimal Fill Time (OFT), tiempo óptimo de llenado. Para calcular el OFT, se necesita: Sensibilidad de la Aleación – Esto se especifica con la barra deslizante en el sector superior de la pantalla (Fig. 1). Esta es la tendencia de los metales a formar óxidos durante el colado. Las aleaciones con una baja sensibilidad pueden ser coladas más rápidamente. Las aleaciones que son mucho más sensibles deben ser coladas de manera más lenta para evitar la turbulencia que pudiera formarse lo cual puede dar lugar a que queden óxidos como inclusiones en la pieza final. Peso Colado – Es el peso de la pieza(s) más los canales de alimentación. El asistente sacará este dato de los archivos de simulación. Si el modelo no incluye mazarotas/ montantes, puede que necesite aumentar el valor mostrado. El valor exacto de peso no es altamente crítico, ya que la fórmula de OFT usa la raíz cúbica del peso para estimar el tiempo de llenado. Espesor de la sección Crítica – La sección más delgada de la pieza, la cual es el área más probable de quedar sin alimentación de metal líquido. También puede elegir su propio valor de tiempo de llenado en lugar de usar la calculadora de OFT. Una vez establecidos el tiempo de llenado y el peso, podemos empezar a figurarnos los requerimientos de caudal. Primero, se calcula un flujo másico. Luego, usando la densidad del metal, éste se convierte en flujo volumétrico. El requerimiento siguiente es la altura desde la que caerá el metal. Esta es la altura efectiva de colado. La velocidad del metal luego de caer desde esta altura se puede calcular según sigue: V = √ (2gH) Donde V = velocidad g = aceleración de la gravedad H = Altura desde la que se vierte el metal líquido DAVID C. SCHMIDT Vice Presidente FINITE SOLUTIONS, INC. PUNTOS SOBRESALIENTES DEL ARTÍCULO: • Los componentes del sistema de alimentación se dimensionan usando el teorema de Bernoulli y la Ley de Continuidad • Sistemas de alimentación dimensionados adecuadamente permiten un llenado suave del molde • El diseño de los canales de alimentación puede automatizarse usando herramientas de simulación para fundición DISEÑODE UN SISTEMADE ALIMENTACIÓN HORIZONTAL Volumen Tiempo de Llenado A continuación, consideramos qué tan lejos caerá el metal al ser colado, lo que nos da una velocidad del metal. Conociendo la velocidad y el caudal volumétrico, puede calcularse el área transversal requerida. Se ajusta el área de flujo para pérdidas por fricción y finalmente se secciona esta en porciones de modo de obtener el caudal deseado en todas las entradas a la pieza. También es necesario establecer el punto de “estrangulación”, que controla el caudal a través del Sistema de alimentación. 70 Caudal Volumétrico = Figura 1. Selección de Aleación y Cálculo de tiempo óptimo de Llenado (OFT)..