DESARROLLO Y APLICACIÓN DE MÁQUINA
Enviado por beylanp9877 • 2 de Octubre de 2013 • Tesis • 1.644 Palabras (7 Páginas) • 410 Visitas
DESARROLLO Y APLICACIÓN DE MÁQUINA
DE FABRICACIÓN DE MOLDES PARA
FUNDICIÓN SIN MODELO
Por Haize Galarraga TECNALIA
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Desarrollo y aplicación de máquina de fabricación de moldes para
fundición sin modelo.
Abstract: Basado en el principio y las características de la fabricación sin
modelo de moldes y machos de arena para fundición, el Centro
Tecnológico para Procesos de Producción Avanzados del CAM
(Academia China de Maquinaría) situado en Pekín, China, ha
desarrollado la máquina CAMTC-SMM, con la que se han podido fabricar
diversos moldes con geometrías variadas. Se ha comprobado que la
tecnología de fabricación de moldes para fundición sin modelo tiene un
gran potencial en los casos de fabricación de piezas unitarias e incluso
en lotes cortos de componentes fundidos.
1 Introducción
La tecnología de fabricación de moldes para fundición sin modelo, es
una combinación de ingeniería mecánica, tecnologías de fundición,
diseño asistido por ordenador (CAD/CAE), así como tecnologías de
control automático u otras áreas. Esta integración de tecnologías
permite que partiendo de un diseño de molde para fundición en formato
CAD, se mecanice un bloque de arena empleando una máquina de
control numérico (CNC) para crear un molde mediante un proceso de
mecanizado capa por capa. Comparando con otras tecnologías sin
modelo, como pueden ser, el sinterizado por capas o el moldeo con
aglutinantes, la nueva tecnología evita las limitaciones dimensionales de
las anteriores y reduce los tiempos de elaboración. El molde de arena
puede ser empleado inmediatamente para coladas, sin la necesidad de
tratamientos de refuerzo posteriores. Es particularmente adecuado para
el desarrollo de piezas metálicas de mediano y gran tamaño.
2 Desarrollo de máquina de fabricación de moldes
para fundición sin modelo
La máquina de fabricación de moldes para fundición sin modelo es una
tecnología clave en la fabricación de piezas fundidas sin modelo,
realizando todas las funciones y operaciones mediante archivos de
control CAD. El Centro Tecnológico para Procesos de Producción
Avanzados del CAM (CAMTC) situado en Pekín, ha desarrollado una serie
inicial de máquinas de fabricación de moldes para fundición sin modelo
CAMTC-SMM, las cuales han sido exitosamente utilizadas en la
fabricación de productos nuevos, elaborando moldes de arena con
aglomerantes como resinas sintéticas, silicatos o incluso arenas prerevestidas.
[1]
La máquina ha obtenido el primer premio concedido por el
Municipalidad de Pekín a las mejores patentes, así como el primer
3
premio de la Asociación China de Maquinaria. Han sido autorizadas 9
patentes, incluyendo 5 patentes y 4 modelos de utilidad en China,
también se han registrado tres softwares y establecido un estándar.
2.1 Principio de fabricación
En la Figura 1, se puede observar principio de funcionamiento de la
fabricación de moldes de arena sin modelo. El proceso comienza con el
diseño en 3D del molde, generación de trayectorias de mecanizado
junto con la simulación del proceso de mecanizado. A continuación, se
procede al mecanizado de un bloque de arena fabricado previamente. El
molde obtenido puede emplearse inmediatamente en el proceso de
colada, obteniendo el componente final solicitado.
Figura 1 Principio básico de funcionamiento de la tecnología de fabricación de
moldes de arena sin modelo.
2.2 Máquina de fabricación de moldes para fundición sin
modelo
La máquina CAMTC-SSM es el dispositivo de fabricación de moldes sin
modelo estándar desarrollado por el CAMTC (Figura 2). La máquina está
dividida en varias funciones modulares, incluyendo la estructura, el
mecanismo de movimiento, el sistema auxiliar de evacuación de arena y
el sistema de control. Cada mecanismo realiza una sola función con una
gran cohesión interna y con muy pocas exigencias en cuanto a la
coordinación entre los diferentes módulos. Los parámetros de
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mecanizado son los siguientes: velocidad de mecanizado: 0,5m/s, modo
rápido a 1m/s y con una precisión de ±0,1mm.
Figura 2 Máquina de mecanizado de moldes de arena CAMTC-SSM1000.
Actualmente CAMTC ha desarrollado tres modelos diferentes con el fin
de poder adaptarse mejor a las necesidades dimensionales de los
usuarios de las máquinas de mecanizado de moldes. Tal como se puede
apreciar en la Tabla 1, las dimensiones de los bloques a mecanizar
pueden llegar hasta los dos metros de largo. Sin embargo, mediante
este método de fabricación es posible la fabricación de moldes de
mayores dimensiones ensamblando distintas partes mecanizadas en la
máquina (ver Figura 8).
Tabla 1 Modelos disponibles con sus características principales
2.3 Tecnologías clave en el desarrollo de la máquina de
fabricación de moldes para fundición sin modelo.
Durante el proceso de desarrollo de la máquina de mecanizado de
moldes, ha sido necesario el avance en varias tecnologías consideradas
claves para la consecución exitosa de la nueva tecnología.[2]
5
2.3.1 Investigación y desarrollo del material para el molde y machos.
En el proceso de fabricación de componentes con geometrías
complicadas o paredes finas, es habitual encontrarse con problemas de
desmoronamientos a causa de la baja resistencia del molde de arena.
Con el fin de optimizar la fabricación de moldes mediante el
mecanizado de los bloques de arena, se han realizado varios estudios y
experimentos donde se han sido analizados los principales factores que
afectan a la resistencia y al modelado del molde. Ajustando las
proporciones de los procesos habituales de aglutinado, se ha logrado
obtener unas características específicas del molde para su mecanizado
[3].
2.3.2 I+D de la herramienta de corte.
La composición habitual de los moldes y machos de arena consiste en
arena de sílice, cuarzo, etc., polvos
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