Simple Solutions That Work! Issue 9

BACK-2-BASICS geométrico se utiliza para estimar cuándo comenzará la expansión, expresada como un porcentaje de la solidificación complete. Antes del desarrollo de computadoras y software, el cálculo de Mc era tedioso y llevaba mucho tiempo; el ingeniero de fundición debía estimar áreas y volúmenes utilizando aproximaciones en sectores varios de la pieza comparándolo con sólidos simples. Con los software modernos de simulación, puede simularse la solidificación de una pieza, a menudo en cuestión de minutos. Los resultados de la simulación pueden expresarse como valores de Módulo en la pieza. Esto significa que hay disponibles valores de Módulo para cada punto de la representación 3D de la pieza; esto también significa que los datos de Módulo son más precisos, ya que se toman en cuenta con precisión efectos como sobrecalentamiento local del material usando simulación, lo que no es posible con métodos manuales. Con los datos del Módulo para la pieza, así como también los de composición química y temperatura, puede calcularse el punto en el que comienza la expansión. Las piezas con un mayor Módulo (piezas con secciones pesadas) empezarán a expandir antes y luego experimentarán una mayor expansión que las piezas con bajo Módulo (piezas con secciones delgadas). Este punto en el que comienza la expansión se expresa como porcentaje de la solidificación completa y a menudo se lo denomina Tiempo de Solidificación (ST). Conociendo el ST para el hierro en una pieza fundida en particular, es posible calcular un valor equivalente de Módulo que se corresponde con el valor de Módulo en que se detiene la contracción del hierro y comienza la expansión. Este valor de Módulo se conoce como Módulo de Transferencia (MTR), ya que nos define las áreas de la pieza donde es posible la transferencia de metal líquido. El cálculo de MTR es el siguiente: MTR = SQR (ST /100) * MC Al dibujar el valor de MTR podemos visualizar la(s) zona(s) de alimentación en la pieza. Esto nos permite determinar la cantidad de montantes requeridos, usando la regla de un montante por zona a alimentar. Puede comprenderse el valor de MTR como representando el valor de Módulo por debajo del cual la alimentación del montante a la pieza no es efectiva y el hierro se vuelve auto-alimentante debido a su expansión. MTR es crítico al diseñar el sistema de alimentación. La premisa básica en todo trabajo de diseño para alimentar piezas ferrosas es que debe controlarse la presión de expansión. Esto significa, suponiendo que el molde es lo suficientemente rígido, todos los contactos con la pieza (contactos de canales de alimentación y montantes) deben ser lo suficientemente sólidos para asegurar que la presión de expansión queda contenida en la pieza fundida luego del inicio de la expansión grafítica. Esto nos lleva a otra simple regla: el Módulo del cuello de contacto de la alimentación debe ser igual a MTR. Esto asegura que pueda ocurrir alimentación al líquido que contrae y también que la presión de expansión quedará contenida dentro de la pieza debido al enfriamiento del contacto de alimentación justo en el punto correcto de la solidificación. CASO DE ESTUDIO Como ejemplo tanto del enfoque incorrecto como del correcto al encarar la alimentación, consideramos primero el brazo de control en hierro dúctil mostrado en la Figura 1. Originalmente la fundición encaró esta pieza colocando dos montantes de manera simétrica, como se muestra en la Figura 2. Esto fue, quizás, comprensible ya que las dos secciones en las que estaban los montantes se conectaban a los sectores más pesados de la pieza. 89 Figura 1. Brazo de control en hierro nodular. Figura 2. Diseño Original de alimentación y montantes. Durante la producción inicial de esta pieza, se encontró que aparecía porosidad en el contacto de un montante, consistentemente, como se muestra en Figura 3. La porosidad no siempre aparecía en el mismo contacto, pero en todas las piezas aparecía porosidad en una de las zonas de contacto con montante. No se producían piezas aceptables con este diseño.