La figura . 9 un AGV que se utiliza para el transporte de piezas de trabajo paletizadas dentro de una célula de fabricación flexibleEstos vehículos interactuar fácilmente con un sistema AS / RS . Si un ordenador central se utiliza para dirigir el flujo de materialesy para almacenar el inventario y registro, el sistema puede llegar a ser altamente automatizado .El AGV es el más adecuado para el uso intermedio en el que el transporte debe hacerse sobre una base regular, pero no de forma continua . estedescribiría la situación en la mayoría de fundición tiendas, donde muere debe ser transportado desde el punto de fabricación hastael almacenamiento o el punto de uso .Referencia citados en esta sección31 . P. Ranky , el diseño y operación de FMS , IFS Publications, 1983Clasificación automática e Inspección

Para la automatización completa de las operaciones de fundición , se deben desarrollar métodos que puede detectar automáticamente y clasificarcastings . Uno de estos sistemas de visión asistida por ordenador se describe en la referencia 37 . Este sistema se ilustra en la figura . 10 .

Cuando se digitaliza la matriz lineal fotosensor , brillantesegmentos corresponden a la correa sin obstáculos , al tiempo oscurosegmentos corresponden a la pieza. La cámara de visióncompara la imagen adquirida en su memoria de variospartes . La ubicación parte se mantiene por una posicióncodificador . Después se identifica la pieza de fundición , que se coloca en elrecipiente apropiado por kikers neumáticos . La clasificaciónunidad tiene la capacidad de clasificación de 200 objetos diferentes en unatasa de 10.000 piezas por hora .Máquinas de medición por coordenadas asistidos por ordenador sonsiendo instalado en las tiendas patrón de fundición para medir tantopatrón y las dimensiones de colada . Estas máquinas puedenrealizar una variedad de controles dimensionales que van desdemedición geométrica básica a paralelo y el planoproyección . El operador simplemente identifica parte críticalugares para que la máquina pueda establecer un grupo de trabajoavión. La máquina de medición de coordenadas se puede realizar en unpocos minutos los controles tediosos que tienen de 2 a 4 horas para serse hace manualmente .Diseño y fabricación asistida por ordenador(CAD / CAM) ofrece una forma de vincular la interrelaciónactividades en las diversas instalaciones de fabricación, cadautilizando la información requerida a partir de la base de datos yaportando nueva información a medida que se genera . la

proceso comienza con una descripción de la pieza , por lo general unla ilustración . A partir de este , los diseños para la colada , patrón ,y el moho se desarrollan . En cada paso, el diseñoinformación de los pasos anteriores está disponible para lamodelado geométrico de características adicionales . El CADsistema automatiza algunas tareas de diseño . De uso generalcomponentes se almacenan en la base de datos y se recuperan comonecesario . El diseño del modelo puede ser replicado yposicionado para formar la base para el diseño del molde . especiallos cálculos de diseño se pueden programar . Como un ejemplo ,

prestaciones de contracción y ángulos de inclinación son automáticamentecalculado ( Ref. 38 , 39 , 40 , 41 , 42 ) .

Una de las ventajas de desarrollar un diseño asistido por ordenador deel casting es que están disponibles para la creación de datos pertinentesherramientas de fundición . Dibujos y listas de materiales pueden sergenerada desde el sistema CAD . Cuando el control numérico por computadora ( CNC ) de mecanizado se va a utilizar , caminos el cortador serágenerados y descargados directamente a las máquinas herramientas . Automatización de fundición futuro sería utilizar la información sobre el moho y casting de geometría para el vertido , manipulación robótica automática, y verificación de los artículos manufacturados según sea necesario ( si patrones , piezas fundidas , o piezas mecanizadas ) . Una vez más, desde una base de datos integrada , la información dimensional está disponible y se ser trasladado a la planta de producción por el sistema CAM para generar plantillas, dibujos, listas de control, o de medición por coordenadas programas de la máquina .Un verdadero matrimonio de diseño asistido por computadora y la producción se reducirá el tiempo de implementación de colada en un 40 a un 50% ( Ref. 43 , 44 ) . Muchas de las tiendas de patrones utilizan actualmente el control numérico por computadora para producir patrones . Este método ha demostrado ser un enfoque más preciso y más rápido a los patrones de construcción de la fundición al tamaño o métodos de

mecanizado trace ( Ref. 45 ) . con elEnfoque CNC , el modelo de superficie definida matemáticamente diseñado en un sistema CAD tridimensional se amplió paraincluir requisitos de contracción . El control numérico (NC ) programador desarrolla trayectorias de herramienta del modelo de superficiegeometría y entonces las máquinas de prueba de la parte gráfica para comprobar la selección trayectoria de la herramienta . Además, las predicciones exactas de laTiempos de corte de la máquina reales se pueden obtener . El paso final es alimentar a los datos electrónicos a una máquina de CNC que corta laforma final. No se requiere un patrón de maestro artesano - formado. Los datos de la pieza electrónicos se pueden almacenar de forma compacta sindistorsión. Datos de parte pueden ser recuperados y revisados muy rápidamente en comparación con las técnicas de parte de programación manual .La figura . 10 Esquema de un sistema de visión por computadoracapaz de clasificar objetos diferentes 200 a una tasa de10.000 piezas por hora

introducciónDISEÑO CONTRAHUELLA o risering , trata del desarrollo de depósitos adecuados de alimentación de metal , además de la deseadacasting de forma, de manera que las cavidades de contracción indeseables en la pieza fundida se eliminan o se trasladaron a lugares donde sonaceptables para la aplicación prevista de la pieza colada . Cuando los metales se solidifican y se refresca para formar una pieza de fundición , por lo general,someterse a tres etapas distintas de contracción de volumen , o la contracción . ( Las excepciones a esta tendencia a la contracción de algunosfundiciones de grafito se indicarán más adelante en este artículo). Estas etapas , que se muestra esquemáticamente en la fig . 1 , son los siguientes:

• contracción del líquido: El metal líquido pierde volumen , ya que se da por vencido sobrecalentamiento y enfría hasta su solidificacióntemperatura

• contracción de solidificación : Las congelaciones de metal, que cambian de un líquido a un sólido de alta densidad . Por purametales , esta contracción se producirá en una única temperatura , pero para las aleaciones que se llevará a cabo sobre algunosrango de temperatura o intervalo de congelación

• contracción continua: la fundición sólido se enfría desde su temperatura de solidificación a temperatura ambienteLa última de ellas , la contracción sólido (también llamada contracción del modelista ) , se acomoda al hacer el patrón (y

Por lo tanto, la cavidad del molde ) algo más grande que las dimensiones deseadas de la pieza colada final. Contracción líquido ycontracción de solidificación son la preocupación de risering práctica. En la ausencia de bandas , una pieza de fundición sería de otro modo

solidificar como se muestra en la figura . 2 .

La figura . 1 Esquema de la contracción de acero de bajo carbono . La contribución de cada una de las tres etapas distintasde contracción de volumen se muestra : la contracción de líquido , la contracción de solidificación y contracción sólido. Fuente: Ref. 1La figura . 2 Esquema de la secuencia de la contracción de solidificación en un cubo de hierro . ( a) el metal líquido inicial . ( b ) la piel Solidy la formación de vacío contracción . ( c ) la contracción interna . ( d ) la contracción interna Plus inclinación lateral . ( e) de la superficiepunciónSignos visibles de defectos de fundición inducida por contracción incluyen huecos internos de contracción , deformación de la superficie o de la inclinación lateral ypunción superficial : Estos defectos pueden variar con diferentes aleaciones , por ejemplo , la contracción interna puede estar más dispersa , oaleaciones con un fuerte comportamiento de formación de piel pueden no exhibir deformación de la superficie .Para eliminar estos defectos no deseados en la pieza de fundición , se añadirá un tubo ascendente para acomodar la contracción de líquido y parasuministrar alimentación de metal líquido para compensar la contracción de solidificación dentro de la colada ( fig. 3 ) . Por lo tanto , lacontracción en el sistema de bandas / fundición se concentra en el elevador , que luego se elimina de la colada acabada.La figura . 3 métodos para controlar la contracción en un cubo de hierro para reducir el tamaño de subida . ( a) elevador abierto -top . ( b ) Open- top

elevador más frío . ( c ) Pequeño elevador de techo abierto , más frío . ( d ) riser aislada . ( e) riser aislado más fríoComo se ilustra en la figura . 3 , el elevador debe a menudo ser más grande que el casting se alimenta , porque debe suministrar alimentación de metal durante elsiempre y cuando el casting está solidificando . Se utilizan varios métodos para reducir el tamaño de la columna ascendente requerida , incluyendo enfriamiento de lafundición ( es decir, la reducción de su tiempo de solidificación ) o aislar el tubo ascendente ( es decir, la extensión de su tiempo de solidificación ) .referencia1 . H. F. Taylor , M. C. Flamencos y J. Wulff , Fundición Ingeniería, John Wiley & Sons, 1959Diseño Riser óptimaEl papel del ingeniero de métodos en el diseño de bandas puede afirmar simplemente como asegurarse de que los elevadores proporcionarán la

alimentaciónmetales :• En la cantidad correcta• En el lugar correcto• En el momento adecuadoA esta lista se pueden añadir otras consideraciones:• La unión de subida / fundición debe estar diseñado para reducir al mínimo los gastos de traslado de subida• El número y tamaño de los elevadores deben reducirse al mínimo para aumentar el rendimiento del molde y para reducir la produccióncostos• colocación vertical se debe elegir a fin de no exagerar los problemas potenciales en un diseño de colada en particular( por ejemplo, las tendencias hacia el lagrimeo caliente o distorsión)En la práctica , estas consideraciones están a menudo en conflicto , y el diseño de subida final y diseño patrón representan un compromiso.Alimente Volumen metalEl tubo que debe ser adecuada para satisfacer los requisitos de contracción líquidos y solidificación de la fundición. Además , laRiser en sí será de solidificación , por lo que las necesidades totales de la contracción que cumplir será para el elevador / fundición combinación . larequisito de alimentación total dependerá de la aleación específica , la cantidad de sobrecalentamiento , la geometría de colada , y elmoldear medio.Contracción líquido dependerá de la aleación y la cantidad de sobrecalentamiento . Como se indica en la figura . 1 , la contracción líquido paraaceros al carbono en general se considera que están en el rango de 1.6 a 1.8 % / 100 ° C ( 0,9 a 1,0 % / 100 ° F) de sobrecalentamiento . parahierros fundidos grafítico , la contracción de líquido se ha informado de diversas formas en el rango de 0,68 a 1,8% / 100 ° C (0,38 a 1,0% / 100° F ) ( Ref. 2 , 3 , 4 , 5 ) .La solidificación de contracción . Tabla 1 indica que la contracción de solidificación variará considerablemente en función de la aleaciónderretido y que, dentro de las fundiciones de grafito , se puede producir la expansión. Este fenómeno a menudo se atribuye a lala precipitación de la fase de grafito menos denso superar la contracción asociada con la solidificación de la austenita .

Los cálculos teóricos indican que tales diferencias de densidad no pueden dar cuenta de la expansión reportado mayorporcentajes ( ref 2 , 5 ) . La práctica demuestra que , con un control adecuado de las condiciones metalúrgicas y de molde , la expansiónfenómenos pueden utilizarse para reducir en gran medida o eliminar bandas ( con la contracción líquido alojados por la compuertasistema en lugar de el sistema de elevador ) ( Ref. 5 ) .Tabla 1 contracción de solidificación para diversos metales fundidosPorcentaje de metal volumétricacontracción de solidificación2.5-3 acero al carbonoAcero al carbono 1 % 4Blanco 4-5.5 hierroHierro gris varía de 1,6 a 2,5 contracción expansiónEl hierro dúctil varía de 2,7 a 4,5 contracción expansióncobre 4.9Cu- 30Zn 4.5Cu - 10Al 4aluminio 6.6Al- 4.5Cu 6.3Al- 12SI 3.8magnesio 4,2Zinc 6.5Fuente: Ref. 6La dilatación del molde . Movimiento de pared del molde después de una cavidad de molde se ha llenado con el metal líquido se puede ampliar la fundición ypor tanto, aumentar los requisitos de alimentación de metal. Tal dilatación del molde es una función del medio de moldeo , el llenado del moldetemperatura , y la aleación .Con los hierros grises y dúctiles , la dilatación del molde puede resultar en parte de las presiones de expansión dentro de la fundición de solidificacióngenerada por la precipitación de grafito . En suaves moldes de arena verde , como la dilatación del molde puede producir un 15% adicionalalimentar requisito de metal por encima de la necesaria para satisfacer las contracciones líquidos y de solidificación calculados ( Ref. 7 ) . En copperbase

aleaciones , se ha sugerido que un 1 % de contracción volumétrica adicional se debe esperar como resultado de moldela expansión de la cavidad en moldes de arena verde ( Ref. 8 ) .Fundición Geometría. La forma de una pieza de fundición afectará el tamaño de la canalización vertical necesaria para satisfacer sus necesidades de alimentación de laobvia razón de que cuanto más tiempo tarda la colada para solidificar , el más largo es el tubo ascendente debe mantener un depósito de metal líquido .Para , fundición de sección delgada larguirucho ( donde la solidificación será rápida ) , los requisitos de alimentación de metal pueden ser menores que loordinariamente ser calculado. Esto es porque una parte de las contracciones líquidos y de solidificación será alimentado por el líquidode metal entra en el molde desde el sistema de llenado . El cuadro 2 indica el efecto de las diferencias en la geometría de la fundición enlos requisitos de volumen de subida mínimos para la fundición de acero .Requisitos de la Tabla 2 de volumen mínimo para elevadores en fundición de aceroVolumen volumen de subida mínima / colada ( Vr / Vc ),%Aislado risers bandas de arenaTipo de coladaH / D = 01:01 H / D = 02:01 H / D = 01:01 H / D = 02:01

Muy grueso ( cubos , etc ) :dimensiones en relación 1:1.33:232 40 140 198Chunky :dimensiones en relación de 1:2426 32 106 140media:dimensiones en relación 01:03:0919 22 58 75Bastante alto y delgado :dimensiones en relación 01:10:10

14 16 30 38Rangy :dimensiones en relación 01:15:309 10 13 15Muy alto y delgado :dimensiones en relación de 1 : > 15 : > 308 8 11 13Fuente: Ref. 9Riser UbicaciónPara determinar la ubicación correcta de subida , el ingeniero de métodos debe hacer uso del concepto de la solidificación direccional . sirechupes en el casting se quieren evitar , la solidificación debe proceder direccionalmente de las partes de lafundición más alejado de la tubería de retorno , a través de las porciones intermedias de la pieza de fundición , y finalmente en el tubo ascendente en sí , en el que else producirá la solidificación final. Contracción en cada paso de la solidificación de este modo se alimenta por el metal de alimentación de líquido que se extrae deel elevador .La capacidad para conseguir tales solidificación direccional dependerá de :• La aleación y su modo de solidificación• El medio molde• El diseño de fundiciónDos tipos distintos de piezas fundidas deben ser considerados: fundición de espesor de pared uniforme y castings con secciones de pared deespesor variable .Progresivo y direccional de solidificación . La Figura 4 ilustra la interacción de la progresiva y direccionalsolidificación en un casting . Con la cavidad del molde lleno , la solidificación generalmente proceder de la pared del molde , donde unaformará la piel de metal sólido. Como el calor se pierde en el molde, que la piel crecerá progresivamente hacia el interior. Dos condiciones sirvenpara cambiar la velocidad de este crecimiento . En el borde de colada , en el que el mayor área de superficie permite una transferencia más rápida de calor ael molde , la velocidad de solidificación será más rápido . En la columna ascendente , donde la masa de la columna ascendente proporciona más calor , y donde el calortransferir al molde se reduce en el ángulo interno de la unión elevador / de colada , se reducirá la velocidad de formación de la piel .

Esta combinación de efecto de borde , o el efecto final , y el efecto elevador proporciona la solidificación direccional.La figura . 4 de solidificación direccional y progresiva en un casting equipado con un elevador . Fuente: Ref. 10Si el patrón en forma de cuña de la frente de solidificación comenzado en el borde de colada se puede mantener , un canal de líquido

alimentación de metal debe estar disponible a través de su progreso hacia el elevador . Si , sin embargo , el paralelo paredes avanzarsolidificando progresivamente en la zona intermedia comenzar a satisfacer , el movimiento de alimentación de líquido de metal será restringido , ydará como resultado la contracción línea central .Modo de solidificación . La capacidad de promover y sostener la solidificación direccional dependerá en gran medida de la manera enque una aleación solidifica . Las aleaciones se pueden clasificar en tres tipos en función de sus rangos de congelación :• corto : Intervalo - liquidus a solidus < 50 ◦ C ( < 90 ° C )• Intermedio : intervalo de 50 a 110 ° C ( 90 a 200 ° F )• Longitud: intervalo de > 110 ° C (> 200 ° F)Esta clasificación no es precisa , pero el modo de solidificación general de cada tipo se ilustra en la figura . 5 , 6 , 7 , 8 .La figura . 5 Esquema de modo de congelación en los metales puros . La cristalización se inicia en la pared del molde y los anticipos enel interior de fundición en un frente plano de la solidificación. Fuente: Ref. 11La figura . 6 Diagrama del modo de congelación en las aleaciones con un rango de cero a cortoLa figura . 7 Esquema del modo de congelación en las aleaciones con un intervalo de tiempo de congelaciónPara los metales puros (Fig. 5 ) , en el que la gama de congelaciónse aproxima a cero , las paredes de fundición de solidificación progresan hacia dentrocomo un frente plano . Aleaciones de corto alcance de congelación (Fig. 6) se mostraráuna fuerte tendencia hacia la formación de la piel , y los frentes de lacristales de solidificación hacia adentro ( inicio de congelación ) no avanzaránmucho más rápido que sus bases ( finales de congelación ) . Tal relativa ,crecimiento cristalino corto ayuda a mantener el metal de alimentación líquida en contactocon todas las superficies de solidificación . Esa fuerte progresiva

solidificación en estos cortos aleaciones intervalo de solidificación promueve ladesarrollo de solidificación direccional a lo largo de cualquiergradientes de temperatura en la colada de solidificación . Por ejemplo ,en acero al carbono , gradientes de sólo 0,022 a 0,045 ° C / mm ( 1 a 2° F / pulg. ) En placas y 0,135-0,269 ° C / mm ( 6 a 12 ° F / pulg. ) Enbares son suficientes para producir una sección de colada de encogimiento libremediante solidificación direccional .Para las aleaciones de intervalo de solidificación de largo (Fig. 7 ) , el desarrollo desolidificación direccional es difícil. Aunque una piel fina puedeformar inicialmente en las paredes del molde , la solidificación no seproceder progresivamente hacia el interior . Más bien, se desarrolla a lo largola solidificación de fundición en lugares dispersos. Esta demasiado blanda omodo pastosa de los resultados de solidificación del desarrollo denumerosos pequeños canales de metal líquido al final de la solidificación .La alimentación a través de estos canales está restringido, y se dispersaporosidad de contracción se produce en todo el casting.Tal solidificación es típico de muchos de cobre -base comercialaleaciones , en el que la dificultad en la alimentación debido a la contracciónporosidad se agrava , sobre todo en las secciones gruesas , por el altoconductividad térmica de las aleaciones , que ayuda a mantener untemperatura casi uniforme en toda la colada de solidificación .Para promover la solidificación direccional en tales aleaciones puedenrequieren gradientes de temperatura de hasta 1,46 ° C / mm ( 65° F / pulg. ), Que por lo general sólo se puede lograr mediante severamenteenfriando una porción de la pieza colada de solidificación . Generalmente , la

meta en risering tales aleaciones no es eliminar la contracción , pero aasegúrese de que se dispersa finamente ( microporosidad ) .

Para aleaciones con un intervalo de solidificación intermedia ( fig. 8 ) , lael modo de solidificación combinará elementos tanto del skinformingy modos de solidificación blanda. Aleaciones de corto alcance de congelación pueden cambiar a un modo de intermedio desolidificación en las secciones de fundición pesados, en el que la pérdida de calor de la superficie de colada se desaceleró como el medio de moldeocalienta . Como se reducen los gradientes de temperatura desde el centro de la sección de solidificación hasta el borde de fundición , cristalcrecimiento va a cambiar a partir del patrón de columnas creciente en de las paredes del molde a un patrón equiaxial dispersaen todo el centro todavía líquido.Los diversos modos de solidificación resultan en muy diferentes configuraciones típicas de contracción en la fundición y el tubo ascendente (Fig. 9y 10) y presentar el ingeniero de métodos con muy diferentes problemas que superar en el elevador y el diseño de fundición.La selección de los métodos apropiados dependerá en gran medida de la posibilidad de promover la solidificación direccional. Figura 11ilustra los efectos de varias variables del molde y el metal sobre el desarrollo de la progresiva ( y por lo tanto direccional)la solidificación .La figura . 8 Esquema de modo intermedio de la congelaciónen aleaciones que tienen un intervalo de congelación moderadaLa figura . 9 formas de porosidad de contracción de las piezas de fundición de arena de aleaciones que se congelan de forma pastosaLa figura . 10 cavidades de contracción producidas por la formación de piel en aleaciones

La figura . 11 Esquema del efecto de molde de metal y variables en la solidificación progresiva . ( a) Efecto de moldeconductividad en la solidificación del metal . ( b) Efecto de - liquidus - a solidus gama de solidificación del metal . ( c ) Efecto deconductividad en la solidificación del metal . ( d ) Efecto del nivel de temperatura en la solidificación. Fuente: Ref. 12Castings de Uniforme espesor de pared. La aleación específica y la configuración de la sección se combinarán para imponer unalimitación de distancia de alimentación a través de un casting que puede solidificar libre de contracción línea central. Como se muestra en la figura . 12 , la alimentación total dedistancia en una sección con un borde de refrigeración es la suma del efecto elevador y efecto de borde se discutió anteriormente . Figura 12ilustra varios puntos clave :• La contribución del efecto de borde es generalmente mayor que la de efecto elevador• En la ausencia de bordes de enfriamiento , distancia de alimentación entre bandas se reduce drásticamente• Si se excede la distancia máxima de alimentación en una sección , el efecto de borde dará un borde de sonido a su

longitud de costumbre, pero la contracción central pueden extenderse por alguna distancia variable en el área que lo haríanormalmente se espera que sea de sonido debido al efecto elevadorLa figura . 12 relaciones de distancia Alimentación en placas de acero ( sección de anchura superior a 3T, donde T = espesor).Fuente: Ref. 13

La Figura 13 ilustra las mismas relaciones en barras de acero . Cuando se compara con la figura . 12 , fig. 13 también pone de relieve el hecho de quesecciones en forma de barra tendrán distancias más cortas que las secciones de alimentación platelike del mismo espesor .La figura . 13 relaciones de distancia Alimentación en barras de acero (ancho igual al espesor de la sección , T ). Fuente: Ref. 13La figura 14 muestra el uso de escalofríos para extender distancia de alimentación . Cuando se aplica al borde de una sección de colada , el frío seretirar calor rápidamente , mejorando el desarrollo de la solidificación direccional de distancia desde el borde . Esto se añadirá a lalongitud de la zona que será el sonido que finalizará efecto .La figura . 14 Efecto de escalofríos en las relaciones a distancia alimentación de barras de acero. Fuente: Ref. 13Además , si un frío se coloca entre bandas en una sección de moldeo , donde no hay ningún borde de enfriamiento natural , que se puede utilizar paraestablecer un efecto final artificial . De esta manera , la distancia entre bandas se puede aumentar drásticamente , reduciendo así lanúmero de bandas necesario para asegurar un casting de sonido.Tal uso de los escalofríos se ilustra en la figura . 15 . El primer intento de subdividir este casting en secciones movimiento de avance con elevadorla colocación sobre la base de la ausencia de efecto final ( excepto en la periferia de la brida ) se traduce en el uso de ocho bandas ( dosen el cubo y seis en la brida ) . Las zonas de alimentación superpuestas del elevador ( basado en el efecto de subida ) cubren la alimentaciónrequisitos de la mayoría de la brida , pero aún quedan zonas sin alimentar ( en el que se produciría la contracción central ) que, probablemente requeriría la adición de al menos un tubo de subida más en la brida .