INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL -...

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA

UNIDAD AZCAPOTZALCO

CÁLCULO Y DISEÑO DE UN PISTÓN DE ALUMINIO

TESIS PROFESIONAL

QUE PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECANICO

PRESENTAN:

ENRIQUE SÁNCHEZ CAMARGO

DIRIGIDA POR:

ING. FELIPE DE JESUS GARCIA MONROY

DICIEMBRE, 2010

CÁLCULO Y DISEÑO DE UN PISTÓN

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INDICE

Objetivo……………………………………………………………………………………………………………………………………………..3 Justificación……………………………………………………………………………………………………………………………………….4 Introducción……………………………………………………………………………………………………………………………….….….5

CAPITULO I 1.1 La forma del pistón ……………………………………………………………………………………………………………………6

1.2 Pistones para motores de encendido por chispa…..…………………………………………………………………9 1.1.2 Aumento del régimen.……………………………………………………………………………………………………………10

1.1.3 Montaje del pistón….………………………………………………………………………………………………………………11 1.2 Pistones y partes complementarias en un motor….…………………………………………………………………12 1.3 Partes del pistón.………………………………………………………………………………………………………………………15 1.4 Materiales.…………………………………………………………………………………………………………………………………17 1.5 Pistones de gasolina……………………………………………………………………………………………………………….…19

1.5.1 Proceso de maquinado de un pistón.……………………………………………………………………………………20 1.5.2 Proceso de fundición………………………………………………………………………………………………………………21 1.5.3 Tolerancias en modelos. ……………………………………………………………………………………………………….21 1.5.4 Fundición a presión.………………………………………………………………………………………………………………21 1.6 Tratamientos…………………..…………………………………………………………………………………………………………22 1.7 Transporte…………………………..………………………………………………………………….…………………………………23 1.8 Mantenimiento………………………………………………………………………………………….………………………….……24

1.8.1 Hornos…………………………………………………………………………………………………………………………….………25 1.9 Máquinas para Hacer Moldes y Máquinas para Inyectarlo………………………………………………………26 1.9.1 Fundición a presión en cámara caliente……………………………………………….………………………………28 1.9.2 Desventajas y Ventajas de la cámara caliente sobre la cámara fría……………………………………29

1.9.3 Fundición a presión en cámara fría-………………………………………………………..……………………………29 1.9.4 Desventajas y Ventajas de la cámara fría sobre la cámara caliente……………………………………34

1.9.5 Material para la fabricación del pistón……………………………………………………….…………………………34 Sumario del capítulo I…………………………………………………………………………………………….………………………35 CAPITULO II

2.1 Calidad de la fundición………………………………………………………………………………………………………………36 2.1.1 Defectos de calidad en el producto………………………………………….……………………………………………36 2.1.2 Consideraciones para el diseño de productos………………………………………………………………………39 2.2 Programas a utilizar……………………………………………………………………….…………………………………………40

2.3 Ciclo de moldeo………………………………………………………………………………..………………………………………44

2.3.2 Las partes que forman a una máquina de inyección……………………………………………………………46 2.3.4 Temperaturas………………………………………………………………………………….…………………………………….46 2.3.5 Velocidades…………………………………………………………………………….……………………………………………..47 2.3.6 Presiones………………………………………………………………………………………………………………………………..48 2.3.7 Distancias……………………………………………………………………………………………………………………………….49 2.3.8 Tiempos………………………………………………………………………………………………………………………………….59

2.4 Unidad de cierre…………………………………………………………………………………..……………………………………50 2.4.1 Partes del modelo………………………………………………………………………………………………………………….51


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CAPITULO III

3.1Sistema de Ventilación………………………………………………………………….………………………………………….53 3.2 Diseño Mecánico de molde de inyección ………………………………………………………………………….….…54 3.3 Deformación del molde ……………………………………………………………………………………………………………56 3.4 Sistemas de resortes equivalentes……………….………………………………………………………………………...56 3.5 Calculo de las paredes y cavidades ……………………………………………….……………………………………….57 3.6 Sistemas de expulsión………………………………….……………………………….………………………………………..59

3.7 Diseño de placas………………………………………………………………………….……………………………………..……64 3.8 Retorno de la placa de expulsión…………………………………………………….………………………………………67 3.9 Alineación de moldes………………………………………………………………………….…………………………………...71 3.10 Alineación interna……………………………………………………………………………….……………………………….…72 3.11 Selección de maquinaria para la inyección a presión en aluminio ……………………………………...75 3.12 Especificaciones técnicas………………………………………………………………………………………………………..76

CAPITULO IV 4.1 Cálculos…………………………………………………………………………………………………………………………………….77 4.2 Selección de pernos y camisas ……………………………………………………………………………………………….82 4.3 Costos de fabricación ………………………………………………………………………………………………………………83 4.4 Tiempo de fabricación ……………………………………………………………………………………………………………..91 4.5 Mantenimiento de molde …………………………………………………………………………………………………………92

Conclusión……….……………………………………………………………………………………………………………………………..96 Glosario……………….………………………………………………………………………………………………………………………….97 Referencias……………………………………………………….…………………………………………………………………………….99 ANEXO 1

Diagrama de procesos.

ANEXO 2 Dibujos de la pieza.


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OBJETIVO

Estudiar y diseñar un molde para la inyección a presión en Aluminio y conocer

sus ventajas y desventajas de sus aleaciones; con el fin de poder realizar la inyección de ciertos modelos en serie y realizarlos de manera más rápida y eficiente en comparación al vaciado de metales. La idea principal es emular un

molde de inyección en aluminio para un pistón de diámetro y cilindrada de medidas estándar y que a su vez cumpla con las tolerancias requeridas sin

necesidad de maquinar el producto final; y así poder ahorrar tiempo en la producción masiva de pistones y su vez que el costo de esta parte del motor se reduzca considerablemente. Grandes empresas necesitarían evaluar el

proyecto y ver su viabilidad, sin embargo con el uso de Software de precisión y el estudio del proyecto, asegurarán un éxito en el mismo.


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JUSTIFICACION

Se realizara la simulación de un molde para la inyección de Aluminio para pistones de cilindrada común (1800 cc.) de alta compresión con el fin de

realizar un cambio relativamente barato a cualquier automóvil; de manera rápida y con grandes beneficios. Desde el diseño en general de la cabeza del pistón hasta el diseño y necesidades del molde para su producción en serie.

Esto haría que cualquier pistón pudiera contar con las tolerancias requeridas y menor tiempo de acabado y maquinado, ahorrando así varios procesos y

tiempo. Si se dispone de una sola o incluso dos máquinas de inyectar no se justifican la inversión en una fusión independiente y se recurrirá a un horno fijo con potencia suficiente para fundir y capacidad dependiendo del tamaño de

máquina.

La industria de producción en pistones se encuentra en un largo proceso en el vaciado y maquinado de los pistones para motores a gasolina y diesel, así como otras aplicaciones náuticas y en motores pequeños; ya que éstos

requieren tolerancias de milésimas de pulgada para compensar la detonación del combustible y proporcionar un buen sellado y duración del motor. Sin

embargo este proceso sigue siendo el mismo, cambiando solo la automatización de varios procesos o bien el forjado de pistones, sin embargo

eleva mucho su costo de producción. Si se logra obtener el molde de inyección de aluminio, se podría inyectar en minutos, con un acabado requerido. Además que aumentaría notablemente su producción y disminuyendo costos debido a

la gran demanda que habría en el repuesto de los pistones a motor común.


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INTRODUCCION

México está experimentando los grandes cambios que se están dando en el mundo, razón por la cual las empresas nacionales deben actualizar su

tecnología, mentalidades y mejorar sus servicios, pero sobre todo trabajar con un objetivo claro y definido para ofrecer productos y servicios con “Calidad y a bajos costos”.

Debido a la actual situación económica que vive las empresas mexicanas resulta difícil la adquisición de maquinaria moderna, es por esto que la

utilización de la maquinaria existente será inevitable en muchos de los casos. Sin embargo existen muchos procesos los cuales son requeridos y no existe opción. Por lo que es necesario adaptar esta maquinaria a las necesidades

deseadas. El presente documento se ha desarrollado procurando ser una propuesta de solución a la problemática por los tiempos muertos ocasionados

por el vaciado de pistones y su manufactura en serie. El origen del pistón puede remontarse al del cañón: de hecho, en esta máquina el proyectil (inicialmente esférico y luego cilíndrico) es conducido por la caria y empujado

por la elevada presión de la explosión. Los primeros intentos de un motor de combustión interna en el siglo XVI se basaban en el cañón, puesto que usaban

como combustible pólvora negra.


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CAPITULO I

1.1 La forma del pistón. Tomado de la referencia <9>

En el pistón pueden distinguirse 4 partes principales: la cabeza, que recibe el

calor Y el impulso de los gases de combustión; la zona de los aros, que por medio de los segmentos asegura la retención de los gases y del aceite de

lubricación y al mismo tiempo disipa una parte del calor recibido; los alojamientos del bulón mediante el cual se une el pistón a la biela, y la falda, cuya función consiste en guiar el pistón en su movimiento dentro del cilindro y

ceder el resto del calor al fluido de refrigeración (aire o agua).

El pistón está definido por las siguientes dimensiones fundamentales: D=diámetro; L = longitud total; B = cota de compresión; D = diámetro del

bulón.

La cota de compresión tiene cierta importancia, puesto que suministra la posición del plano de la cabeza en el punto muerto superior y,

consiguientemente, el volumen útil de la cámara de combustión. En otros términos, influye sobre la relación de compresión que se deduce del cociente entre la suma de la cilindrada y el volumen de la cámara de combustión

dividido por este último. En la zona porta segmentos, los alojamientos de los segmentos se obtienen mediante torneado. En tiempos no muy lejanos podían

contarse hasta 5 alojamientos; en la actualidad, dada la eficiencia de los segmentos, éstos se han reducido a 3 para los pistones de motores de turismo comunes y a 4 para los de motores Diesel. El primer alojamiento, comenzando

por arriba, aloja un segmento de retención; el segundo (o el segundo y el tercero) puede incluir un segmento rascador con rebaje, o bien, un segmento

de retención y otro con rebaje; el último alojamiento lleva un segmento clásico recogedor de aceite, con ranuras, que tiene la función de recuperar una parte del aceite de lubricación lanzado contra las paredes del cilindro.

No todo el aceite es retenido por el segmento correspondiente en su carrera de bajada; una parte permanece y sirve para mejorar las condiciones de rozamiento de los demás segmentos. La función del primer segmento es

bloquear la parte residual de aceite que sube hasta él.

Un hecho bastante curioso, pero que tiene razón de ser, es que la última aleta, es decir, la porción comprendida entre los 2 segmentos finales, tiene 1 mm

menos de diámetro, aproximadamente, que las demás; esto tiene como finalidad crear un espacio regulador, donde se forma un anillo líquido que retarda la marcha del aceite hacia arriba y produce una zona de retención más.


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Las aleaciones de aluminio empleadas normalmente para la construcción de

pistones pueden clasificarse en 3 categorías: aluminio-cobre, aluminio-cobre-níquel (o hierro) y aluminio-silicio. Las aleaciones más empleadas son las últimas, puesto que ofrecen óptima resistencia mecánica y coeficiente de

dilatación bajo, junto con elevado coeficiente de conductibilidad térmica. Además de éstas, existen aleaciones de aluminio al cobre, al silicio y al

magnesio adecuadas para pistones estampados en prensa, de resistencia mecánica elevada. Estas aleaciones sirven, sobre todo, para construir pistones

para motores de competición y de aviación.

Actualmente el doctor Fernando Audebert, investigador del Conicet y director del Grupo de Materiales Avanzados de la Facultad de Ingeniería de la UBA (Universidad de Buenos Aires). Trabajando con un equipo de la Universidad de

Oxford y con una becaria, Audebert desarrolló una aleación de ALUMINIO que contiene núcleos de cuasicristales icosaédricos nanométricos (es decir, de mil

millonésimas de metro) que le confieren al aluminio una resistencia mecánica superior a la que poseen el titanio y algunos aceros sometidos a altas temperaturas.

Fig. 1.2 El doctor Fernando Audebert, con un pistón fabricado con el aluminio superresistente.


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En los motores de combustión interna, se confían al pistón las siguientes

funciones: transmitir al cigüeñal, a través de la biela, los impulsos producidos por los gases de combustión; garantizar la retención de los gases y del aceite de lubricación, y transmitir al cilindro el calor que recibe de los gases.

La primera función está relacionada esencialmente con su resistencia mecánica y es una de las principales consideraciones que el diseñador debe tener en cuenta al proyectar los grosores y al elegir el material.

La segunda función (retención de gases) permite utilizar toda la energía

producida en el momento de la combustión y evita que los gases, al pasar al cárter, quemen el aceite y provoquen el gripado o el encolado de los

segmentos. La retención del aceite es necesaria, además de para limitar el consumo, para evitar depósitos de carbonilla entre las aletas y en la cámara de combustión; estos últimos pueden provocar el preencendido por puntos

incandescentes e incluso perforar el pistón. Las dimensiones de la falda y de las aletas contribuyen a garantizar la retención, puesto que, por encima de

ciertos valores de juegos de acoplamiento entre el pistón y el cilindro, el sistema no puede funcionar, por el peligro de gripado, por lo que dicha función se confía sobre todo a los segmentos.

La tercera función (disipación del calor) favorece el mantenimiento de las características mecánicas del material, reduce el peligro de trabamiento de los segmentos y el desgaste de los alojamientos.

La gama de los tipos de pistones, diferentes por su forma, sus funciones y dimensiones, es muy amplia. Cada motor tiene su pistón. De todos modos, puede aceptarse una subdivisión en dos grandes clases, cada una de las cuales

agrupa subtipos con características definidas.


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1.1.1 Pistones para motores de encendido por chispa. Tomado de la referencia <7>.

Son los pistones que se emplean preferentemente en los motores de 4 tiempos y de 2. Su diámetro va desde 30-70 mm para las motocicletas hasta 52-110

mm para los automóviles. Pueden construirse de varias formas: la cabeza, por ejemplo, puede ser plana, cóncava o convexa. Puede presentar rebajes

circulares en correspondencia con la posición de las válvulas de admisión y de escape. La cabeza de los pistones Citröen es especial, puesto que tiene un

resalte asimétrico de forma no definible geométricamente. Estas diferentes cavidades representan la investigación continua de los proyectistas para conseguir una combustión completa y, por tanto, un menor porcentaje de

gases no quemados en el escape.

También puede hacerse otra distinción tomando en consideración las diferentes técnicas de construcción ideadas para controlar la dilatación térmica. Dichas

técnicas representan la evolución máxima del pistón.

Figura 1.1 Pistón a 4 tiempos con 4 válvulas en TOC (Todas las válvulas cerradas)

http://campus.fortunecity.com/duquesne/623/home/piston/piston.htm


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1.1.2 Aumento del régimen (10.000 carreras por minuto). Tomado de la

referencia <7>.

Las causas del desgaste del pistón son de 3 tipos: rozamiento con el cilindro, acción abrasiva producida por pequeñas partículas y efecto corrosivo de los

productos de la combustión, que son ácidos fuertes (pH = 2) durante el funcionamiento a temperaturas bajas (arranque en frío). Los remedios para disminuir al mínimo los efectos de estas causas son: reducción de la fuerza

transversal, obtenida descentrando el bulón respecto al diámetro del pistón, y disminución del coeficiente de rozamiento mediante el mantenimiento de una

capa de aceite lubricante. Este último factor se consigue tanto eligiendo la mejor combinación de los tipos de segmentos como conjugando los valores de rugosidad de las superficies de contacto. Por regla general, acabados bastos

dan mejores resultados, puesto que, una vez efectuado el rodaje, los surcos profundos ofrecen aún buenos alojamientos de permanencia del aceite

(rugosidad media de 0,9 li para los cilindros y de 2,5 li para los pistones). En especial, para evitar que los surcos se conviertan en canales que se dirijan hacia la cámara de combustión y que, por consiguiente, faciliten el paso del

aceite, se suele rectificar la superficie del cilindro de manera que se obtengan hélices entrecruzadas con ángulos de 1200.

La duración del pistón depende esencialmente de la calidad del material

utilizado y de los tratamientos térmicos a que ha sido sometido. Durante el funcionamiento, el pistón produce ruido, puesto que su movimiento no es

perfectamente rectilíneo, sino que se compone de un desplazamiento transversal, que le hace chocar con el cilindro, y de una rotación alrededor del eje del bulón, que le hace tocar alternativamente con la cabeza y con la base

de la falda. Otro ruido se debe al juego de los apoyos con el bulón. La disminución del ruido puede conseguirse dando a la falda una forma bombeada

y oval. Durante el funcionamiento del motor, las presiones y las fuerzas de inercia que actúan sobre el pistón dan una componente transversal dirigida hacia un lado durante las fases de expansión y de admisión, y en sentido

opuesto durante la compresión y el escape.


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1.1.3 Montaje del pistón. Tomado de la referencia <9>

En la actualidad es posible montar pistones que realizan en frío juegos

diametrales de 0,03-0,05 mm que en caliente se reducen aproximadamente el 30 %.

El montaje del pistón en el cilindro debe efectuarse tras una limpieza

escrupulosa del cilindro con petróleo o con -aceite lubricante muy fluido, la introducción del pistón se efectúa empleando una herramienta apropiada para el cierre de los segmentos, empujando manualmente el pistón sin golpear

sobre la cabeza, porque podría provocarse la rotura o el agrietamiento de los segmentos.

Es muy importante la elección de las dimensiones efectivas del pistón (en el

caso de substitución) en función del diámetro del cilindro para volver a conseguir el juego mínimo de funcionamiento establecido por el fabricante.

Los segmentos se montan, comenzando por arriba, en el orden siguiente: un

segmento de retención rectangular con superficie cromada o molibdenada; un segmento de doble función de retención y rascador de aceite de sección trapecial, con superficie de deslizamiento inclinada aproximadamente medio

grado respecto a la superficie del cilindro; un segmento rascador de aceite con escalón; y, finalmente, un segmento recogedor de aceite con ranuras

circunferenciales para descargar el aceite en el interior.

Para realizar un buen montaje es necesario que la sigla TOP, situada próxima a la apertura, esté dirigida siempre hacia arriba. La inversión del sentido, aunque

no sea más que en un solo segmento, puede provocar un elevado consumo de aceite. Otra cosa importante es que el montaje del segmento no debe realizarse ensanchándolo demasiado, puesto que podrían producirse

deformaciones permanentes que comprometerían la funcionalidad.


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1.2 PISTONES Y PARTES COMPLEMENTARIAS EN UN MOTOR. Tomado de la referencia <8>

Un motor de gasolina quema gasolina y obtiene energía térmica. El medio por el cual esta energía térmica es convertida a potencia es a través de los

pistones, bielas y cigüeñal. Los movimientos de los pistones para arriba y abajo generados por la presión de la combustión son convertidos por el

cigüeñal, vía las bielas, a movimientos rotatorios, de este modo llega la potencia que puede ser utilizada para mover el vehículo.

El pistón recibe la presión de la combustión y funciona para transmitir esa

energía al cigüeñal vía la biela, al igual que para empujar a los gases de combustión fuera del cilindro. Los pistones son hechos de materiales que puedan resistir altas temperaturas y alta presión. Con la finalidad de reducir el

peso para igualar los más altos movimientos para arriba y abajo, aleación de aluminio es usada.

Fig. 1.3 Anillos de Pistón


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Los anillos de pistón consisten en anillos de compresión, los cuales actúan para

prevenir que los gases escapen a través de la holgura entre el pistón y las paredes del cilindro, y los anillos de aceite, los cuales actúan para raspar el exceso de aceite lubricante de las paredes del cilindro, que fluye, regresando al

Carter de aceite.

Biela

Esta funciona para transmitir la fuerza recibida por el pistón al cigüeñal. Desde que esta varilla está sometida a resistir fuerzas de compresión y fuerzas de

extensión mientras el motor está funcionando, los materiales que son usados tienen suficiente resistencia siendo al mismo tiempo livianos de peso como los

pistones.

Fig. 1.4 Cigüeñal

Este eje funciona para convertir los movimientos para arriba y abajo generados por la carrera de combustión de los pistones en cada uno de los cilindros en movimientos rotatorios. El cigüeñal también trabaja para generar movimientos

continuos para suministrar movimiento a los pistones en las otras carreras.

Cojinetes

Los cojinetes son montados en la parte de apoyo, la cual viene a ser el centro de la rotación del cigüeñal, y donde las bielas conectan a los pistones y

cigüeñal. Ellos funcionan para facilitar la rotación así como también para prevenir el desgaste.


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El cigüeñal recibe la fuerza rotacional desde la carrera de combustión

solamente, mientras que en las otras carreras, éste pierde fuerza rotacional. Como resultado, des uniformidad en la fuerza rotacional es generada. El volante del motor funciona para apaciguar ésta des uniformidad por energía

inercial.

Fig.1.6 Partes del pistón.


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1.3 PARTES DEL PISTON. Tomado de la referencia <9>

CABEZA Es la parte del pistón que junto con el cilindro, la cabeza del motor, y las

válvulas forman la cámara de combustión del motor. Esta puede presentar diferentes formas de acuerdo con el tipo de combustión que se persigue como también el acomodo de las válvulas de admisión y de escape.

LANDAS

Aquí es donde se maquinan las ranuras y a su vez en estas se alojan los anillos, las cuales tienen la función de hermetizar los gases producidos por la combustión como el control del aceite.

FALDA

Es la parte inferior del pistón la cual hace contacto en un área determinada del cilindro, sirviendo de guía en sentido perpendicular al barreno de perno en sus movimientos ascendentes y descendentes (movimiento alternativo).

BARRENO DE PERNO

Es aquella cavidad donde se aloja el perno que une al pistón a la biela, y es el segundo eje de guía al pistón.

RANURA PARA LUBRICACION Esta ranura se maquina en la zona de landas y su función principal es la de

canalizar el lubricante hacia el ensamble del perno con la biela, a través de las ventanas de fundición (dependiendo del diseño del pistón estas ventanas

también pueden ser por corte de sierra o barrenos de lubricación). CAZUELA

Es necesario señalar que no todos los pistones cuentan con esta característica. La cazuela en un pistón no es más que una oquedad en la cabeza del pistón

con volumen “X” el cual disminuirá la relación de compresión en la cámara de combustión. El diseño de la cazuela estará sujeto al diseño mismo de la cámara de combustión del motor.

PATAS

Las patas se consideran parte integral de la falda en el pistón, siendo estas provenientes de fundición. El diseño de la pata está basado en poder darle una mayor superficie de contacto al pistón en el cilindro así como hacerlo más

ligero, puesto que si le damos la longitud a la zona de la falda (mayor área) el peso del pistón se incrementaría.


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1.4 MATERIALES. Tomado de la referencia <2>.

En muchos casos se usa fierro vaciado o semi acero como material. Es lo suficientemente fuerte para las tensiones que se imponen; tiene un punto de

fusión que sobrepasa a la temperatura de operación del cilindro, se dilata en el mismo grado que los cilindros y no genera fricción excesiva si está debidamente lubricado. Su peso constituye el único inconveniente.

Los motores de combustión interna han cambiado indudablemente en los últimos 55 años, tanto en su diseño como en su funcionamiento y durante

éste periodo el diseño de los émbolos ha cambiado probablemente más que cualquier otra parte del motor. Hace 55 años aproximadamente se fabrican los émbolos de fierro colado siendo su diseño muy sencillo ya que era cilíndrico,

con una luz entre su cilindro y embolo. Ciertas características de los pistones de fierro colado obstaculizan un

eficiente funcionamiento de los motores, entonces la atención de los técnicos en la industria fue atraída por el aluminio como la solución lógica por dos cualidades particulares de éste material y sus aleaciones.

1.- Es más liviano; el hierro colado pesa 2.63 veces más que el aluminio, lo que permite a los motores con émbolos de aluminio una aceleración más

rápida con mayor duración de sus componentes. 2.- Mayos disipación de calor; las ventajas que esto trajo fue la de eliminar

más rápidamente el calor de la combustión y lograr tener tolerancias de fabricación más cerradas. Lo anterior permite que los modernos motores de combustión interna

trabajen a mayor número de revoluciones desarrollando grandes potencias, teniendo a la vez más rápidas aceleraciones, lo que hace tanto en motores

nuevos como en motores reconstruidos las partes internas como son: paredes interiores de los cilindros, émbolos, válvulas, punterías, etc. Están expuestas a elevadas temperaturas y grandes fricciones que se ven incrementadas durante

el asentamiento inicial y es en estos momentos cuando todas las rugosidades, cresta o huellas que estas piezas tienen en su superficie y que son originales

en su maquinado o rectificado, van desapareciendo poco a poco. En otras palabras, éstas superficies ásperas se van gradualmente puliendo y reduciendo a un mínimo la fricción entre ellas.

El peso más liviano significa menos inercia de las piezas de movimiento alternativo y por lo tanto mayor velocidad del motor junto con una mayor

aceleración. Esta menor inercia también disminuye las cargas de apoyo a altas velocidades y reduce el empuje lateral sobre las paredes de los cilindros. Debido a la mayor conductividad de calor del aluminio, la tapa del

cilindro se calienta menos y, en general, es posible usar mayores relaciones de compresión.


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Los primeros pistones eran de aluminio eran ruidosos en virtud de qué había que ajustarlos a los cilindros con mucho mas espacio libre que en los pistones

de fierro vaciado. Esto daba por resultado que los pistones tenían mucho juego estando frío el motor y su funcionamiento se normalizaba al dilatarse en el

cilindro. Esta dificultad se ha solucionado considerablemente diseñando la falda del pistón de manera que quede flexible y haciendo una aleación del material que entra en su fabricación.

1.4.1 CLASIFICACION. Tomado de la referencia <2>. Los pistones se pueden clasificar atendiendo a diversos aspectos, como son:

1. Por el tipo de falda

a) Cónica

b) Oval

c) Barril

2. Por el tipo de cabeza

a) Plana

b) Convexa

c) Cóncava

Aquí solo se muestran tres de los principales tipos de cabezas en los pistones, ya que existe gran variedad de estas, con la finalidad de fomentar distintas formas de turbulencias en la combustión, diferentes diseños de cámaras de

combustión y la colocación estratégica de las válvulas de admisión y de escape.

3. Por el tipo de retorno del aceite en la ranura de lubricación.

a) Por barrenos alojados en la ranura de lubricación

b) Por cortes de sierra en la ranura de lubricación

c) Ventanas de fundición en la ranura de lubricación.

4. Por el tipo de lubricación al perno

a) Por barreno en el mamelón

b) Por venas de lubricación

c) Por barrenos en el mamelón y venas de lubricación

5. Por el tipo de combustible para el cual fueron diseñados.

a) Pistón gasolina

b) Pistón diesel.


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De ésta manera nos podremos dar cuenta de que existe una gama muy amplia en la clasificación del pistón, pero no olvidando que la clasificación del pistón

en diesel y gasolina es la que marca una diferencia de las condiciones de trabajo de los motores de combustión interna automotrices, por lo que ésta

clasificación es considerada como la mas representativa. Sabiendo que dentro de los grupos de pistones gasolina y diesel se encuentran característicos de diseños diferentes entre ellos, los cuales obedecen a las

especificaciones del cliente (Por ejemplo, Ford, Nissan, etc.) con respecto al diseño del motor.

1.5 PISTONES UTILIZADOS EN MOTORES A GASOLINA. Tomado de la

referencia <4>.

Se denomina como pistón gasolina porque el motor para el cual fueron diseñados utiliza como combustible la gasolina. Estos pistones trabajan en condiciones de combustión a volumen constantes

siendo su ignición por medio de una chispa. Dentro de las características principales de estos pistones, podemos encontrar

que son de un peso ligero, permitiendo reducir fuerzas de inercia en el cigüeñal. El rango de la relación de compresión (RC) es de 6:1 hasta 15:1

siendo limitada por la detonación producida por la combustión de la mezcla aire-combustible. Las presiones a las que están sometidos estos pistones varían de 150 a 300 PSI.

Siendo de dimensiones pequeñas el pistón, su instalación resulta más económica, a causa de que la estructura de soporte y los órganos de

transmisión de la potencia cuentan con estructura ligera, esto se debe por que los motores gasolina transmiten menor potencia que los motores diesel. Dentro de la gama de pistones diesel y gasolina cabe mencionar que existen

dos modalidades dentro de cada uno de ellos, las cuales son: a) Pistones originales. Estos pistones se producen únicamente para

empresas armadoras donde se requieren con tolerancias más cerradas

en sus dimensiones.

b) Pistón de repuesto. Estos pistones son requeridos para automóviles de

modelos no recientes, ya que los motores de éstos han tenido un

desgaste a causa de su funcionamiento, por lo que las dimensiones de

los cilindros del motor son mayores.


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1.5.1 PROCESO DE MAQUINADO DE UN PISTON AUTOMOTRIZ. Tomado de la referencia <4>.

El fundido o vaciado de la colada (pistón) se lleva a acabo en moldes de acero

del tipo permanente colocados sobre una mesa o bancada. La aleación del metal se prepara en hornos abiertos de crisol y se elevan a una temperatura de 700°C que es la temperatura de moldeo. Una vez obtenida la colada se

pasa a una sierra vertical donde le son cortadas las partes sobrantes que fue por donde se vació el metal. Posteriormente se le hace un tratamiento térmico

al pistón, éste es un envejecimiento denominado T5, con el fin de eliminar los esfuerzos internos y homogenizar los materiales de aleaciones para obtener una dureza uniforme en la pieza.

Cuando la pieza está totalmente terminada en el área de fundición, es transportada a la planta de maquinados, donde el pistón pasa por una serie de

operaciones (proceso de maquinado) sujetas a normas de fabricación y con un control de calidad muy estricto.

El proceso de maquinado de un pistón automotriz requiere de una secuencia de operaciones. El maquinado no se efectúa al mismo tiempo, ya

que son programados mensualmente para su maquinado. Esta programación designada dependerá de la demanda que el cliente solicite.

SECUENCIA DE OPERACIONES. Tomado de la referencia <4>.

2. Maquinado “AAA” (MAAA)

3. Refrentado caja y centro (RCC)

4. Maquinado “C” y torno final (MCTF)

5. Ranuras para anillos y chaflanes (RA)

6. Rectificado final TAKISAWA (RFTKS)

7. Quitar mamelón (QM)

8. Barreno de perno (BP)

9. Ranuras para seguros y chaflanes (RS)


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1.5.2 PROCESOS DE FUNDICIÓN. Tomado de la referencia <4>. Consisten en hacer los moldes, preparar y fundir el metal, vaciarlo en el molde,

limpiar las piezas y recuperara la arena para volver a fundirla, el producto de la fundición es una pieza colada.

Para entender el proceso de fundición es necesario conocer como se hace un

molde y que factores son importantes para producir una buena fundición:

Los principales factores son: 1.− Procedimiento de moldeo

2.−Modelo 3.−Arena

4.−Corazones 5.−Equipo mecánico 6.−Metal

7.−Vaciado y limpieza

1.5.4 ENTRADAS, REBOSADEROS Y CARACTERÍSTICAS DE

SOLIDIFICACION. Tomado de la referencia <2>. SISTEMA DE ALIMENTACIÓN: conductos que llevan el material vaciado a la

cavidad del molde usualmente constituido por una vasija de vaciado comunicando a un canal de bajada o conducto vertical conocido como

bebedero. El diseño del sistema de alimentación involucra un número de factores como:

- El metal debe entrar a la cavidad con el mínimo de turbulencias.

- La erosión de los conductos o superficies de la cavidad deben ser evitadas por regulación apropiada.

- El material debe entrar a la cavidad así como proporcionar una solidificación direccional.

- Se debe prever q no entre la escoria u otras partículas extrañas a la cavidad del molde.

TIPOS DE MODELOS REMOVIBLES:

Modelo solido.

Modelo partido. Modelo con piezas sueltas.

Modelo con entradas y derivaciones. Modelo placa de coincidencia. Tablero de moldeo para modelo de volante.

Modelo terraja.


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1.5.3 TOLERANCIAS EN MODELOS. Tomado de la referencia <1>

CONTRACCIÓN: Cuando un metal o aleación se enfría se contraen y para compensar la contracción se emplea una regla en trazo de las dimensiones del

modelo. EXTRACCIÓN: Al extraer un modelo se debe disminuir grandemente la

tendencia al desmoronamiento de las aristas del molde en contacto con el modelo así se les da un aguzamiento a las superficies de este paralelamente a

la dirección en que se deban extraer ACABADO: Cuando un dibujante traza los detalles de una pieza que va a ser

fundida, cada superficie que va a ser acabada a máquina está indicada por una marca de acabado esto indica al modelista donde deberá proveerse material

adicional. DISTORSIÓN: Se aplica a piezas fundidas que se distorsionan en el proceso de

enfriamiento.

GOLPETEO: Si un modelo es ligeramente golpeado estando dentro del molde la cavidad del molde aumenta ligeramente.

TOLERANCIA EN LOS MODELOS

No necesita tolerancias para la salida solo para la contracción acabado y distorsión.

1.5.4 FUNDICION A PRESION. Tomado de la referencia <2>.

Las piezas fundidas a presión de aluminio son ligeras y, de todas las aleaciones utilizadas para la fundición a presión, son las que pueden resistir las más altas

temperaturas de trabajo. Es ideal para entornos exigentes y proporciona una alta resistencia y rigidez, junto con una buena resistencia a la corrosión y una

buena disipación de calor.

Las piezas fundidas a presión de aluminio mejoran la economía de combustible de automoción contribuyendo a evaluar las necesidades de ahorro.

http://www.dynacast.com/dynacast-es-documentaci%F3n-del-pdf.html

http://www.dynacast.com/dynacast-es-automoci%F3n.html


24

Características de las aleaciones de aluminio:

Las más altas temperaturas de trabajo Extraordinaria resistencia a la corrosión Poco peso

Muy buena resistencia y dureza Buena rigidez y relación resistencia-peso

Excelentes propiedades de protección contra EMI Excelente conductividad térmica

Alta conductividad eléctrica Buenas características de acabado Plena capacidad de reciclaje

Tras ocupar el puesto de experto en materiales metálicos destinados al desarrollo de los motores durante 4 años, Benoît Meutelet ingresó en el año

2000 en la fundición “a presión de aluminio “de PSA Peugeot Citroën del centro de Mulhouse (Francia). Su misión: desarrollar e industrializar piezas aplicando esta tecnología.

¿Qué fabrican con el aluminio?

Aplicamos el proceso de fundición a presión para fabricar cárteres

principalmente. Antes de inyectar el aluminio en los moldes, ejecutamos varias operaciones intermedias. La limpieza por desgasificación consiste en pulverizar nitrógeno para purificar la materia antes de realizar el espumado, una

operación que elimina el film de óxido superficial. Posteriormente, se pulveriza el aluminio en moldes a una velocidad de 50 metros por segundo y se solidifica

el metal bajo una presión de 1.000 bares en 26 segundos. De los 20 kg de aluminio inyectados en un molde, 15 se quedan en la pieza.

1.6 Tratamientos. Tomado de la referencia <2>.

SEGREGACIONES

Teniendo en cuenta el hecho indiscutible de que una permanencia del aluminio en reposo es el mejor sistema de des gasificado, es lógico suponer que sin

necesidad de tratamiento el problema del gas queda reducido al mínimo o eliminado.

Por el contrario, el óxido de aluminio debemos retirarlo periódicamente mejor

con el uso de flujos desoxidantes en forma de escoria terrosa que retirando la “nata” superficial donde despreciamos porcentajes de metal de hasta el 80%.

http://www.dynacast.com/dynacast-es-f%EDsicas-caracter%EDsticas-m%E9tricas.html


25

Por último un problema se puede presentar sobre todo cuando se usa la

aleación con porcentajes altos en Si, Fe y Mn, y es la formación de compuestos intermetálicos más pesados que la propia aleación, imposibles de fundir y que ocasionan graves problemas en las piezas.

Para evitar este problema se recomienda:

a) Seleccionar la materia prima. Análisis de contenido de Fe, Mn y en Cr. b) No tener el caldo por debajo de 660 °C. c) Agitar, de tanto en tanto el caldo. (Tapones en el fondo – cánula con N2.).

1.7 TRANSPORTE. Tomado de la referencia <3>. El metal líquido y a la temperatura adecuada necesitamos transportarlo a los

hornos de mantenimiento a pie de máquina para lo que disponemos de:

Fig. 1.8 Canal de trasvase auto calentado.

a. Canal de trasvase: realizado en material aislante con o sin calentamiento, dependiendo de la longitud. b. Cuchara de transporte: permite realizar en ella un tratamiento de des

gasificado y normalmente está construida en material aislante y antiadherente al aluminio, incluso prevista de tapas y con posibilidad de basculamiento

hidráulico con acoplamiento rápido a la carretilla de transporte.


26

1.8 MANTENIMIENTO. Tomado de la referencia <3>. Como la misma palabra dice, este proceso consiste en conservar el metal

recibido líquido para ser inyectado.

ENERGÍAS Solamente necesitamos el aporte de calor suficiente para compensar las

pérdidas del horno, por tanto, aunque siempre podamos utilizar gasoil o gas, el consumo de Kw/h es tan reducido que la energía eléctrica para este proceso es

muy competitiva.

Fig. 1.9 Cuchara de trasvase (HCB).


27

1.8.1 HORNOS. Tomado de la referencia <3>. Tanto si el combustible es gas o gasoil, el horno a crisol con capacidades de

hasta 800 kg de aluminio es un medio válido sobre todo cuando se automatizan con un buen control de temperatura.

El valor de la potencia instalada deberá ser de por lo menos 2,5 veces mayor que la estrictamente necesaria con el fin de poder asimilar rápidamente

variaciones de temperatura que se presenten.

El tradicional horno a crisol de resistencias muy generalizado es un buen equipo para el mantenimiento, sobre todo los más recientes modelos con las

resistencias embebidas en paneles y un buen control de temperatura.

Fig. 1.10 Horno de crisol (ALUMELTER).

Por último y sin duda alguna el mejor equipo para el mantenimiento del aluminio es el horno eléctrico sin crisol, con las resistencias instaladas en la

tapa superior.


28

Su potencia instalada es muy baja, su consumo energético mínimo, y la

posibilidad de una limpieza periódica muy fácil, hacen de este horno el ideal para un mantenimiento a pié de máquina.

1.9 Máquinas para Hacer Moldes y Máquinas para Inyectarlo. Tomado de la referencia <5>.

Fig.1.11_Inyectora_de_aluminio

Fig. 1.13 Rectificadoras pequeñas, medianas, grandes.


29

Figuras 1.14 y 1.15 centros de mecanizado. Las crecientes demandas de mejores calidades, la necesaria reducción de los

costos, la obligada tendencia a una utilización de energía más rentable así como una configuración favorable del lugar de trabajo en el sentido de

organización de las fundiciones y de protección ambiental son exigencias con las que hay que contar cada día más en el desarrollo de hornos para la fusión y

mantenimiento de aleaciones ligeras.


30

1.9.1 Fundición a presión en cámara caliente. Tomado de la referencia

<2>.

El proceso en cámara caliente se utiliza solamente para el zinc y otras

aleaciones de bajo punto de fusión que no atacan fácilmente ni erosionan los crisoles, cilindros ni pistones de metal. El desarrollo de esta tecnología, mediante el uso de materiales avanzados, hace posible

que este proceso sea utilizado para algunas aleaciones de magnesio. A continuación se ilustran los componentes básicos de una máquina de

fundición a presión en cámara caliente y el molde, mostrado en la figura 2.5.

Fig. 1.16 Componentes básicos de una maquina de fundición a presión.

En este proceso, el émbolo y el cilindro, que forman el mecanismo de inyección, se sumergen en el metal fundido que se encuentra en el crisol (o

recipiente refractario) que es parte integral de la máquina.


31

1.9.2 Ventajas de la cámara caliente sobre la cámara fría<2>.

Ciclos cortos, comenzando por menos de 1 segundo para componentes de zinc diminutos.

Control preciso de la temperatura del metal, que mejora la fluidez, y permite que las presiones de inyección sean menores, lo que somete a

los equipos a menores esfuerzos. Una mejor fluidez proporciona un mejor llenado de la cavidad, produce piezas más compactas, y permite

paredes de menor espesor. El cilindro sumergido de la colada (sifón), que se llena automáticamente,

elimina la variación, acorta el tiempo del ciclo, y facilita el control de la

temperatura del metal. No se produce enfriamiento de la carga (colada calculada), como puede

ocurrir cuando se transfiere metal fundido al cilindro de la colada de una máquina de cámara fría.

El metal fundido es sometido a una menor oxidación y a menos

contaminantes provenientes de la exposición a la atmósfera.

Desventajas del proceso de cámara caliente

Limitaciones, ya que las aleaciones de aluminio o de zinc-aluminio, y ciertas aleaciones de magnesio, pueden ser procesadas solamente en

cámara fría. Se pueden alcanzar presiones de inyección y velocidades más bajas, por

lo que las piezas fundidas pueden ser menos compactas. Mayores costos de mantenimiento.

1.9.3 Fundición a presión en cámara fría<2>.

La fundición a presión en cámara fría difiere de la de cámara caliente en

cuanto a que el sistema de inyección de la primera no se sumerge en el metal fundido. En su lugar, la carga de metal fundido (más material del que se necesita para fundir la pieza) se transporta, mediante una cuchara de colada,

del crisol a un contenedor donde un émbolo accionado hidráulicamente empuja el metal hacia el interior del molde. El material adicional se utiliza para

introducir mayor cantidad de metal fundido en la cavidad del molde con el objetivo de compensar la contracción que se produce durante la solidificación. A continuación se muestran los principales componentes de una máquina de

fundición a presión en cámara fría, mostrado en la figura 1.20. En este tipo de máquina se pueden lograr presiones de inyección de más de 10.000 psi ó

70.000 KPa.


32

Fig. 1.21 Componentes de una maquina de fundición a presión en cámara fría.

Secuencia de operación del proceso de fundición a presión en cámara fría

Fig. 1.22 Ciclo de operación de una cámara fria.


33

1. Se cierra el molde y el metal fundido se pasa, mediante una cuchara de colada, al contenedor de la cámara fría.


2. El émbolo empuja el metal fundido hacia el interior de la cavidad del molde, donde es mantenido bajo presión hasta que se solidifica.


34


3. El molde se abre y el émbolo avanza, para garantizar que la pieza fundida permanezca en molde eyector. Los machos, si hay alguno, se retraen.


35

Fig. 1.25 Ciclo de operación de una cámara fría.

4. Los expulsores empujan la pieza fundida y la sacan del molde eyector, y el pistón retorna a su posición original.


36

1.9.4 Ventajas de la cámara fría sobre la cámara caliente. <2>.

Hay aleaciones tales como las de aluminio o de zinc-aluminio, y ciertas aleaciones de magnesio, pueden ser procesadas solamente en cámara

fría. Se pueden lograr mayores presiones y velocidades de inyección que

producen piezas más compactas. Menores costos de mantenimiento.

Desventajas del proceso de cámara fría

Ciclos más largos. Menor control sobre la temperatura del metal, menor fluidez y menos

posibilidades de fundir paredes de poco espesor. La carga (colada calculada) se enfría antes de la inyección.

El metal fundido está expuesto a la oxidación y a los contaminantes provenientes de la atmósfera.

1.9.5 Material para la fabricación del pistón. <6>.

Primeramente se consideró con respecto a las pruebas realizadas en el CITEC, laboratorio adjunto a la ESIME; una dureza encontrada en un pistón de medio uso el valor de 25 en escala Brinell en promedio. Considerando nuestra

propuesta de mejora se podría utilizar una aleación de aluminio con dureza en escala Brinell de 120. A continuación se muestra el material a considerar:

Aluminio, silicio, aleaciones Serie 4000

Designación: alfanumérica P-Al Si 12 Mg Cu Ni Tabla de Referencia Normal UNI 3572

Designación numero: 4032 Resistencia al calor y baja expansión. Resumen de tratamiento térmico para aleaciones de aluminio. 4032

Forma: Forjado. Temperatura de trabajo 510°C

Trabajo en frio: NO 170°C a 10 hrs. Tratamiento designado >T6

Temple UNI 3565: R H60 Temple ANSI: T6

Tensión de trabajo: 380N/mm2 Estirado: 315 N=mm2 Elongación en 50 mm 9%

Dureza Brinell: 120 Limite de fatiga 110 N/mm2


37

Sumario del capítulo I En este capítulo se maneja toda la información referente a lo necesario para

entender el funcionamiento de los pistones y sus requerimientos. Se menciona por ejemplo, que el Aluminio es una de las propuestas más acertadas desde

hace varios años, para la inyección en aluminio ya que tiene propiedades mecánicas apropiadas para este proceso; es un material ligero y cuando se manejan aleaciones podemos modificar bastante sus propiedades para nuestra

conveniencia. Las ventajas y desventajas para una compresión y tolerancias necesarias para obtener una eficiencia en el motor.


38

CAPITULO II 2.1 CALIDAD DE LA FUNDICIÓN. <1>.

Hay numerosas contingencias que causan dificultades en una operación de

fundición y originan defectos de calidad en el producto. En esta sección recopilamos una lista de defectos

2.1.1 Defectos de calidad en el producto. <1>.

En esta sección recopilamos una lista de defectos comunes que ocurren en la fundición e indicamos los procedimientos de inspección para detectarlos.

Defectos de la fundición Existen defectos comunes en todos los procesos de fundición. Estos defectos se ilustran en la figura 2.23 y se describen

brevemente a continuación: a) Llenado incompleto. Este defecto aparece en una fundición que solidificó antes de completar el llenado de la cavidad del molde. Las causales típicas

incluyen: 1) fluidez insuficiente del metal fundido, 2) muy baja temperatura de vaciado, 3) vaciado que se realiza muy lentamente y/o 4) sección transversal

de la cavidad del molde muy delgada. b) Junta fría. Una junta fría aparece cuando dos porciones del metal fluyen al

mismo tiempo, pero hay una falta de fusión entre ellas debido a solidificación o enfriamiento prematuro. Sus causas son similares a las del llenado incompleto. c) Metal granoso o gránulos fríos. Las salpicaduras durante el vaciado

hacen que se formen glóbulos de metal que quedan atrapados en la fundición. Un buen diseño del sistema y de los procedimientos de vaciado que eviten las

salpicaduras puede prevenir este defecto. d) Cavidad por contracción. Este defecto es una depresión de la superficie o un hueco interno en la fundición debido a la contracción por solidificación que

restringe la cantidad de metal fundido disponible en la última región que solidifica. Ocurre frecuentemente cerca de la parte superior de la fundición, en

cuyo caso se llama rechupe (figura 2.7). El problema se puede resolver frecuentemente por un diseño apropiado de la mazarota. e) Microporosidad. Se refiere a una red de pequeños huecos distribuida a

través de la fundición debida a la contracción por solidificación del último metal fundido en la estructura dendrítica El defecto se asocia generalmente con las

aleaciones, debido a la forma prolongada, en que ocurre la solidificación en estos metales. f) Desgarramiento caliente. Este defecto, también llamado agrietamiento

caliente, ocurre cuando un molde, que no cede durante las etapas finales de la solidificación o en las etapas primeras de enfriamiento, restringe la contracción

de la fundición después de la solidificación. Este defecto se manifiesta como una separación del metal (de aquí el término desgarramiento o agrietamiento) en un punto donde existe una alta concentración de esfuerzos, causado por la

indisponibilidad del metal para contraerse naturalmente. En la fundición en


39

arena y otros procesos con molde desechable o consumible, esto se previene

arreglando el molde para hacerlo retráctil.

En los procesos de molde permanente se reduce el desgarramiento en caliente, al separar la fundición del molde inmediatamente después de la solidificación.

FIGURA 2.1 Algunos defectos comunes en las fundiciones: (a) llenado

incompleto, (b) junta fría, (c) gránulos fríos. (d) cavidad por contracción, (e) microporosidad y (f) desgarramientos calientes.

Algunos defectos se relacionan con el uso de moldes de arena y, por tanto, ocurren solamente en la fundición en arena. Aunque en menor grado, los otros

procesos de molde desechable son también susceptibles a estos problemas. En la figura 2.2 se muestran algunos de los principales defectos que ocurren en la

fundición en arena


40

FIGURA 2.3 Defectos comunes de fundiciones en arena: (a) sopladuras (b) puntos de alfiler, (c) caídas de arena, (d) costras, (e) penetración, (f)

corrimiento del molde (g) corrimiento del corazón y (h) molde agrietado. a) Sopladuras. Este defecto es una cavidad de gas en forma de pelota

causada por un escape de gases del molde durante el vaciado. Ocurre en la superficie de la parte superior de la fundición o cerca ella. La baja

permeabilidad, pobre ventilación y el alto contenido de humedad en la arena del molde son las causas generales. b) Puntos de alfiler. Es un defecto similar al de las sopladuras que involucra

la formación de numerosas cavidades pequeñas de gas en la superficie de la fundición o ligeramente por debajo de ella.

c) Caídas de arena. Este defecto provoca una irregularidad en la superficie de la fundición, que resulta de la erosión del molde de arena durante el vaciado. El contorno de la erosión se imprime en la superficie de la fundición final.

d) Costras. Son áreas rugosas en la superficie de la fundición debido a la incrustación de arena y metal. Son causadas por desprendimientos de la

superficie del molde que se descascaran durante la solidificación y quedan adheridas a la superficie de la fundición.

e) Penetración. Cuando la fluidez del metal líquido es muy alta, éste puede penetrar en el molde o en el corazón de arena. Después de la solidificación, la superficie de la fundición presenta una mezcla de granos de arena y metal.

Una mejor compactación del molde de arena ayuda a evitar esta condición. f) Corrimiento del molde. Se manifiesta como un escalón en el plano de

separación del producto fundido, causado por el desplazamiento lateral del semimolde superior con respecto al inferior.


41

g) Corrimiento del corazón. Un movimiento similar puede suceder con el corazón, pero el desplazamiento es generalmente vertical. El corrimiento del corazón y del molde es causado por reflotación del metal fundido.

h) Molde agrietado (venas y relieves). Si la resistencia del molde es insuficiente, se puede desarrollar una grieta en la que el metal líquido puede

entrar para formar una aleta en la fundición final. Métodos de inspección Los procedimientos de inspección en la fundición incluyen: 1) inspección visual para detectar defectos obvios como llenado

incompleto, cortes fríos y grietas severas en la superficie; 2) medida de las dimensiones para asegurarse que están dentro de las tolerancias; y 3) pruebas

metalúrgicas, químicas, físicas y otras relacionadas con la calidad inherente del metal fundido. Las pruebas de la categoría 3 incluyen: a) pruebas de presión para localizar

fugas en la fundición; b) métodos radiográficos, pruebas de partículas magnéticas, uso de líquidos penetrantes fluorescentes y pruebas supersónicas

para detectar defectos superficiales o internos en la fundición; c) ensayos mecánicos para determinar propiedades, tales como la resistencia a la tensión y dureza.

Si se descubren defectos, pero éstos no son serios, muchas veces es posible salvar la fundición por soldadura, esmerilado y otros métodos de recuperación

que se hayan convenido con el cliente.

2.1.2 CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO DE PRODUCTOS. <1>. Si el diseñador de productos selecciona la fundición como el proceso principal

de manufactura para un componente particular, serán necesarios ciertos lineamientos que faciliten la producción y eviten muchos de los defectos que se

enumeran en la sección 2.2.8. A continuación se presentan algunos lineamientos y consideraciones importantes para el diseño de fundiciones. Simplicidad geométrica. Aunque la fundición es un proceso que puede

usarse para producir, formas complejas la simplificación del diseño propiciará una fundición fácil y eficiente. Al evitar complejidades innecesarias se simplifica

la hechura del molde, se reduce la necesidad de utilizar corazones y se mejora la resistencia de la fundición. Esquinas. Deben evitarse esquinas y ángulos agudos, ya que son fuente de

concentración de esfuerzos y pueden causar desgarramientos calientes y grietas en la fundición. Es necesario redondear los ángulos en las esquinas

interiores y suavizar los bordes agudos. Espesores de sección. Los espesores de sección deben ser uniformes a fin de prevenir bolsas de contracción. Las secciones más gruesas crean puntos

calientes en la fundición, debido a un mayor volumen que requiere más tiempo para solidificar y enfriar Éstos son lugares posibles donde se pueden formar

bolsas de contracción. La figura 2.25 ilustra el problema y ofrece algunas soluciones posibles.


42

FIGURA 2.4 (a) En la parte gruesa de la intersección se puede formar una cavidad por contracción, (b) esto se puede remediar rediseñando la pieza para reducir el espesor y (c) usando un corazón.

2.1.3 Ahusanúento. Las secciones de la pieza que se proyectan dentro del

molde deben tener un ahusamiento o ángulos de salida, como se define en la figura 2.26. El propósito de este ahusamiento en los moldes consumibles o desechables es facilitar la remoción del modelo del molde. En la fundición con

molde permanente el objetivo es ayudar a remover la parte del molde. Si se usan corazones sólidos, éstos deben dotarse con ahusamientos similares en los

procesos de fundición. El ahusamiento requerido necesita ser solamente de lº para fundición en arena y de 2º a 3º para procesos con molde permanente. Uso de corazones. Puede reducirse la necesidad de usar corazones con

cambios menores en el diseño de la pieza, como se muestra en la figura 2.25.

FIGURA 2.5 Cambio de diseño para eliminar la necesidad de usar un corazón:

(a) diseño original y (b) rediseño.


43

Tabla 2.2 Tolerancias dimensionales típicas y acabados superficiales para diferentes procesos de fundición y metales.

Tolerancia Rugosidad superficial

Proceso de fundición

Tamaño de la parte pulg mm

micro pulg

micro m

Fundición en arena 250-1000 (6-25)

Aluminio Pequeño 0.02 0.5

Hierro Fundido Pequeño 0.04 1

Grande 0.02 1.5

Aleaciones de cobre Pequeño 0.02 0.4

Acero Pequeño 0.05 1.3

Grande 0.08 2

Molde de yeso Pequeño 0.01 0.12 30 0.75

Grande 0.02 0.4

Molde permanente

Aluminio Pequeño 0.01 0.25 125 3.2

Hierro fundido Pequeño 0.03 0.8



Fundicion en dados 40-100 (1-25)


Aluminio Pequeño 0.01 0.12

Revestimiento

Aluminio Pequeño 0.01 0.12 30-100

(0.75-

2.5)

Hierro fundido Pequeño 0.01 0.25




44

2.2 Programas a utilizar. <8>. Trabajaremos con los programas informáticos de diseño 3D como SolidWorks,

CATIA así como programas CAM (MASTERCAM) para programación de máquinas de CNC y máquinas de electroerosión. Dispondremos de tecnología

capaz de reconocer formatos Iges, ProCAST, Parasolid, Autocad y Solidworks.

Comenzaremos con una reseña de algunos programas a utilizar:

CalcoSOFT

CalcoSOFT está dedicado a la simulación de procesos de colada continua, incluyendo:

• horizontal y vertical continua y semi-colada continua • Direct chill casting

• Faja de fundición • Twin-roll casting

• Hazlett proceso

CalcoSOFT para el análisis avanzado de solidificación

CalcoSOFT también incluye normas específicas y avanzadas de módulos que pueden ser adaptados a las necesidades

particulares en el ámbito de la solidificación de simulación:

• Macrosegregation, • estructura de grano,

• La enseñanza primaria y secundaria fase, • transformación de estado sólido, • Porosidad,

• Hot lagrimeo.

Solidworks

El software de CAD en 3D SolidWorks permite que su equipo realice mejores diseños de productos que le diferenciarán de la competencia. Cada versión del software ofrece innovaciones y mejoras derivadas de las solicitudes de

nuestros clientes. Gracias a esto, usted podrá trabajar de manera más rápida y productiva.


45

Todos los productos SolidWorks y Gold-level Partner software están

completamente integrados y se pueden combinar. Esto significa que es posible trabajar en una sola ventana y los cambios se actualizarán de forma automática en el resto de aplicaciones integradas.

Master Cam Mastercam X2 (Incluye SP1).

Mastercam es el programa CAD/CAM más vendido para la programación de máquinas de control numérico CNC como:

Fresadoras, Centros de Maquinado, Tornos, Electroerosionadoras, Cortadoras por Láser y Routers además abarca el dibujo, diseño, modelado 3D y módulos

para aplicaciones especiales. Mastercam es para el Taller como para la Producción.

CATIA <4>

CATIA es un programa de CAD/CAM/CAE comercial realizado por Dassault Systemes, Francia. El programa está desarrollado para proporcionar apoyo desde la concepción del diseño (CAD) hasta la producción (CAM) y el análisis

(CAE) de productos. Actualmente se está trabajando en la versión V5, que en éstos últimos años ha sustituido a la versión CATIA V4 basada en AIX, y

también disponible para Solaris, IRIX y HP-UX, debido a la posibilidad de trabajar sobre Microsoft Windows.

Los paquetes de actualización y versiones se denominan según lo siguiente:

Vx - Indica la versión del programa. Actualmente versión 5, que cambió

radicalmente la interfaz de usuario respecto a V4.

Rxx - Indica el release del programa. Actualmente Release 18. Suele ser actualizado en periodos cortos de tiempo (no más de un año) y suelen aportar cambios en funcionamiento de algunas herramientas, otras nuevas y algunas

que se intercambian entre los diferentes módulos del programa.

SPx - Indica el service pack del programa. Actualmente SP 1. Como en cualquier software, los service pack, se encargan de corregir errores y

modificar comportamientos incorrectos, vistos en el testeo de la versión.

CATIA es una aplicación destinada a un amplio abanico de industrias y hoy en día toda suerte de productos –aviones, joyas o bienes de consumo– se diseñan

con esta solución.

http://es.wikipedia.org/wiki/Programa_%28computaci%C3%B3n%29

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Dassault_Systemes&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Dassault_Systemes&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/Francia

http://es.wikipedia.org/wiki/CAD

http://es.wikipedia.org/wiki/CAM

http://es.wikipedia.org/wiki/CAE

http://es.wikipedia.org/wiki/AIX

http://es.wikipedia.org/wiki/Solaris_%28sistema_operativo%29

http://es.wikipedia.org/wiki/IRIX

http://es.wikipedia.org/wiki/HP-UX

http://es.wikipedia.org/wiki/Microsoft_Windows

http://es.wikipedia.org/wiki/Versi%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Interfaz_de_usuario

http://es.wikipedia.org/wiki/Service_pack

http://es.wikipedia.org/wiki/Software

http://es.wikipedia.org/wiki/Service_pack

http://es.wikipedia.org/wiki/Testeo


46

Gracias a la potencia y cobertura funcional necesarias para gestionar el proceso de desarrollo de productos de A a Z, CATIA se utiliza para la ingeniería

de productos, desde la fase de especificación inicial hasta la puesta en servicio, siguiendo un enfoque totalmente integrado. CATIA facilita la reutilización del know-how de diseño y reduce los ciclos de desarrollo. En 2006, el gigante

de la industria automotriz, Ford Motor Company, decidió estandarizar el uso de CATIA V5 a escala mundial para la ingeniería y diseño de sus nuevos vehículos

y Morag Hutcheon, inventora británica de la consultora Quadro, se sirvió de CATIA V5 para desarrollar una novedosa caja para CD, creación que le valió el premio “2006 Female Innovator & Inventor of the Year”.

2.3 Ciclo de moldeo. <2>.

En el ciclo de moldeo se distinguen 6 pasos principales (aunque algunas veces llegan a distinguir hasta 9 pasos):

1. Molde cerrado y vacío. La unidad de inyección carga material y se

llena de polímero fundido. 2. Se inyecta el polímero abriéndose la válvula y, con el husillo que

actúa como un pistón, se hace pasar el material a través de la boquilla

hacia las cavidades del molde. 3. La presión se mantiene constante para lograr que la pieza tenga las

dimensiones adecuadas, pues al enfriarse tiende a contraerse. 4. La presión se elimina. La válvula se cierra y el husillo gira para cargar

material; al girar también retrocede.

5. La pieza en el molde termina de enfriarse (este tiempo es el más caro pues es largo e interrumpe el proceso continuo), la prensa libera la

presión y el molde se abre; las barras expulsan la parte moldeada fuera de la cavidad.

6. La unidad de cierre vuelve a cerrar el molde y el ciclo puede

reiniciarse.


47

Metal o

aleación

Temperatura

de fusión °C

Calor específico

del sólido

Calor específico

del líquido

Calor

latente de

fusión

Estaño 232 0.056 0.061 14

Plomo 327 0.031 0.04 6

Zinc 420 0.094 0.121 28

Magnesio 650 0.25 ----- 72

Aluminio 657 0.23 0.39 85

Latón 900 0.092 ----- ----

Bronce 900 a 960 0.09 ----- ----

Cobre 1083 0.094 0.156 43

Fundición gris 1200 0.16 0.20 70

Fundición

blanca

1100 0.16 ---- ----

Acero 1400 0.12 ---- 50

Níquel 1455 0.11 ---- 58

2.3.1 La siguiente tabla indica los puntos de fusión, calores específicos medios

y calores latentes de fusión de algunos de los metales y aleaciones más

corrientes empleados en fundición.

http://www.monografias.com/trabajos14/medios-comunicacion/medios-comunicacion.shtml


48

2.3.2 Las partes que forman a una máquina de inyección son:

Unidad de cierre: también es conocida como unidad de cierre del molde y es

el componente de la maquina que sostiene el molde, efectúa el cierre y la apertura, genera la fuerza para mantenerlo cerrado durante la fase de

inyección y cuando el molde se abre, expulsa la pieza moldeada.

En la actualidad se han creado muchos sistemas de cierre, pero los más conocidos y utilizados son: cierre por rodillera (simple o doble), Cierre por pistón (también conocido como cierre directo) y cierre hidromecánico o

pistón bloqueado.

Unidad de inyección: la unidad de inyección es la parte de la máquina que efectúa la alimentación, la plastificación y la inyección al molde del material

plástico, el cual entra en esta unidad de inyección en forma de pellet o grano.

Controles: Es el tablero eléctrico y/o electrónico que contiene los parámetros a controlar en la máquina de inyección.

Bancada: es la base de la máquina de inyección que sostiene la unidad de

cierre, a unidad de plastificación o inyección, los controles y el sistema hidráulico de la máquina.

Todas las máquinas de inyección poseen las mismas partes, sin embargo,

existen algunos arreglos especiales, entre ellas se distinguen dos tipos, estos arreglos pueden ser los siguientes: Inyección horizontal ó Inyección vertical

Los parámetros a controlar en el proceso de inyección dependen del material a

trabajar, del diseño del molde y la pieza. Cada caso es particular, las variables a controlar son: temperaturas; velocidades, presiones; distancias y

tiempos.

2.3.4 TEMPERATURAS

Las temperaturas pueden ser del cilindro de plastificación, de la boquilla y del molde.

La temperatura del cilindro de plastificación y de la boquilla, está dada por el

tipo de material a trabajar, estas temperaturas se ajustan de acuerdo a la temperatura de la masa fundida, la temperatura de la masa fundida determina

las propiedades estructurales de una pieza moldeada, por lo que debe ser constante y uniforme ya que controla la densidad y contracción.


49

El proceso de plastificación de una resina cristalina es muy estrecho y requiere

más energía, de igual manera la temperatura el molde está en función o es determinada por el material plástico a trabajar. Y el acabado de la pieza.

La temperatura del aceite d la máquina se controla mediante un sistema de refrigeración. La temperatura del aceite de la máquina debe ser de 40 oc y no

rebasar los 50 oc.

2.3.5 VELOCIDADES <2>

Velocidad de cierre de molde: es la distancia que recorre la platina móvil hasta hacer contacto con la platina fija del molde (es importante mencionar

que la unidad de cierre se forma de parte móvil y parte fija) en un tiempo determinado, la velocidad de cierre del molde se realiza en varias etapas:

Alta velocidad, media velocidad y baja velocidad, esto con el fin de evitar aceleraciones y frenados bruscos durante la fase de cerrado del plato móvil, también dependerá de la pieza a moldear.

Velocidad de apertura de molde: es la distancia que recorre la platina móvil del molde hasta separarse de la platina fija y dejar el espacio suficiente para la expulsión de las piezas en un tiempo determinado. La velocidad de apertura

del molde se realiza al contrario de la fase de cierre de molde: baja velocidad, media velocidad y alta velocidad, también esto dependerá de la

pieza a moldear.

Velocidad de plastificación: la velocidad de plastificación se controla por las revoluciones por minuto o giros por minuto del husillo o tornillo en el momento de la plastificación.

Velocidad de inyección: La velocidad de inyección dependerá de los siguientes factores

A) La viscosidad del polímero.

B) Condiciones del molde.

C) Tamaño y número de puntos de entrada de material.

D) Tamaño de los canales o venas de alimentación del material.

E) Salidas de aire en el molde.

F) Temperatura de la masa fundida

G) Temperatura del molde.

H) Acabado de la pieza.


50

Cuando se moldean piezas de secciones delgadas se requieren generalmente

velocidades de inyección altas con objeto de llenar la pieza antes de que se solidifique. El uso de una velocidad de inyección alta mejorara el aspecto y brillo superficial de la pieza, ya que la cavidad del molde se llena

completamente antes de que la resina comience su solidificación, variando la velocidad de inyección adecuadamente se pueden reducir los defectos

superficiales en la pieza, tales como las ráfagas y manchas en la zona del punto de inyección.

Velocidad de expulsión: Es la distancia que recorren los expulsores en un

tiempo determinado para expulsar la pieza moldeada.

2.3.6 PRESIONES <2>

Primera presión de inyección: es la presión requerida para vencer las resistencias que el material fundido produce a lo largo de su trayectoria, desde

el cilindro de plastificación hasta el molde, esta presión corresponde a la fase de llenado del molde, con esta pretendemos llenar la cavidad en un 90 ó 95%, para después terminar de llenar la pieza con la segunda presión y velocidades.

Segunda presión de inyección: también es conocida como de sostenimiento

o recalque, tiene como objeto el mantener bajo presión el material fundido que se solidifica y se contrae en la cavidad del molde, la función de esta segunda

presión, es la de completar el llenado y así compensar la contracción, introduciendo un poco más de material fundido en el molde. Es importante mencionar que si se excede en aplicar esta presión puede producir rebaba

(flash) o una compactación tal que originara que las piezas se peguen en el lado fijo.

Contrapresión: En el momento de la plastificación el material es llevado hacia

delante en tanto que el husillo va girando hacia atrás, la contrapresión se aplica sobre el husillo que gira y tiene como función el impedir el retorno de

éste, mejorando la acción de la mezcla del material. Dicho en otras palabras, esto ayuda a que se logre una buena homogenización del plástico. Otra definición: es la oposición a que el husillo se mueva libremente hacia atrás

mientras está cargando.

Descompresión: Es la distancia que el husillo se hace para atrás con la finalidad de liberar la presión ejercida sobre el plástico de tal manera que no

escurra el material al momento que abra el molde. Existe la posibilidad de hacerlo antes o después de la dosificación, también es válido de que si no se puede usar este recurso, se debe jugar con la temperatura de la nariz, bajando

poco a poco la temperatura hasta un punto en que nos permita inyectar y se vea que no escurre material.


51

Presión de expulsión: Una vez terminada la apertura del molde, la pieza se

debe separar del molde, y esto se logra a través de un mecanismo de expulsión, que requiere de una presión de botado que esta activada durante toda la fase de expulsión.

Presión de retorno expulsión: es la presión que estará presente una vez que los botadores han expulsado la pieza en la fase de expulsión.

2.3.7 DISTANCIAS <2>

Distancia de dosificación (inyección) y espesor del colchón: Son los

milímetros de material inyectado en función del volumen (cm3) y la unidad de plastificación. Otra definición, es la cantidad de plástico necesaria para llenar todas las cavidades y la colada.

El espesor del colchón son los milímetros de material que deben permanecer

constantes en la punta del husillo, para garantizar una repetitividad en el proceso. Otra definición, es la distancia que el husillo reserva para terminar de

introducir material al interior del molde, de acerado a vencías este debe ser el 10% de la capacidad del la capacidad del barril.

Distancia de conmutación a segunda presión: son los milímetros necesarios para hacer el cambio por distancia, de primera presión de inyección

a segunda presión de inyección.

Distancia de apertura de molde: es la distancia que deseamos que abra la parte móvil del molde para que pueda expulsarse la pieza.

Distancia de expulsión: son los milímetros recorridos por el sistema de

expulsión de la pieza inyectada, para que pueda desmoldear del molde.

2.3.8 TIEMPOS <2>

Tiempo de inyección: es el tiempo en el que se lleva a cabo el llenado de las cavidades del molde.

Tiempo de postpresión: es el tiempo en que permanece activa la

postpresión, o segunda presión.

Tiempo de plastificación: es el tiempo requerido para levarse a cabo la fusión del amterial, hasta llevarlo a un estado líquido viscoso.

Tiempo de enfriamiento: es el tiempo para acabar de solidificar la pieza, y

este empieza después de que termina el tiempo de postpresión y acaba cuando el molde se abre para expulsar la pieza.


52

Tiempo de ciclo: es el tiempo en el que se llevan a cabo las etapas del

proceso de inyección: tiempote cierre+tiempote inyección+tiempote postpresión+tiempo de enfriamiento que incluye el tiempote plastificación+tiempo de apertura y expulsión.

Otros términos empleados son:

Fuerza de cierre: es la fuerza ejercida sobre el molde antes de inyectar. La fuerza de cierre es producida por la unidad de cierre después de la formación de la presión.

Presión de cierre: cuando empieza el proceso de llenado del molde con la masa plástica, se produce una fuerza de empuje ascendente que produce un efecto adicional sobre el sistema de cierre junto con la fuerza de cierre,

también es conocida como alta presión.

El proceso de inyección es discontinuo, y es llevado totalmente por una sola máquina llamada inyectora con su correspondiente equipo auxiliar o periférico.

El proceso de inyección consiste básicamente en:

A) plastificar y homogenizar con ayuda de calor el material plástico que ha

sido alimentado en la tolva y el cual entrara por la garganta del cilindro.

B) Inyectar el material fundido por medio d presión en las cavidades del molde, del cual tomará la forma o figura que tenga dicho molde.

C) En el tiempo en el que el plástico se enfría dentro del molde se está

llevando a cabo el paso "a", posteriormente se abre el molde y expulsa la pieza moldeada.

2.4 Unidad de cierre. <2>.

Es una prensa hidráulica o mecánica, con una fuerza de cierre bastante grande

que contrarresta la fuerza ejercida por el polímero fundido al ser inyectado en el molde. Las fuerzas localizadas pueden generar presiones del orden de cientos de MPa, que sólo se encuentran en el planeta de forma natural

únicamente en los puntos más profundos del océano.

Si la fuerza de cierre es insuficiente, el material escapará por la unión del molde, causando así que el molde se tienda a abrirse. Es común utilizar el área

proyectada de una pieza (área que representa perpendicularmente a la unidad de cierre el total de la cavidad) para determinar la fuerza de cierre requerida,

excluyendo posibles huecos o agujeros de la pieza.

http://www.territorioscuola.com/wikipedia/?title=Prensa_hidr%C3%A1ulica

http://www.territorioscuola.com/wikipedia/?title=Prensa_mec%C3%A1nica

http://www.territorioscuola.com/wikipedia/?title=Fuerza

http://www.territorioscuola.com/wikipedia/?title=Pascal_%28unidad_de_presi%C3%B3n%29

http://www.territorioscuola.com/wikipedia/?title=Tierra

http://www.territorioscuola.com/wikipedia/?title=Oc%C3%A9ano


53

Donde:

F = Fuerza (N) Pm = Presión media (Pa)

Ap = Área proyectada (m2) El molde (también llamado herramienta) es la parte más importante de

la máquina de inyección, ya que es el espacio donde se genera la pieza; para producir un producto diferente, simplemente se cambia el molde, al

ser una pieza intercambiable que se atornilla en la unidad de cierre.

2.4.1 Las partes del molde son <2> :

Cavidad: es el volumen en el cual la pieza será moldeada. Canales o ductos: son conductos a través de los cuales el polímero

fundido fluye debido a la presión de inyección. El canal de alimentación se llena a través de la boquilla, los siguientes canales son los denominados bebederos y finalmente se encuentra la compuerta.

Canales de enfriamiento: Son canales por los cuales circula refrigerante (el más común agua) para regular la temperatura del

molde. Su diseño es complejo y específico para cada pieza y molde, esto en vista de que la refrigeración debe ser lo más homogénea posible en toda la cavidad y en la parte fija como en la parte móvil, esto con el fin

de evitar los efectos de contracción. Cabe destacar que al momento de realizar el diseño de un molde, el sistema de refrigeración es lo último

que se debe diseñar. Barras expulsoras: al abrir el molde, estas barras expulsan la pieza

moldeada fuera de la cavidad, pudiendo a veces contar con la ayuda de un robot para realizar esta operación.


54

2.4.1 Grafica Presión contra tiempo en la inyección de moldes


55

CAPITULO III

3.1 Sistema de ventilación. <1>

La teoría de ventilación o expulsión de aire de la cavidad de un molde es

simple. El aire dentro de la cavidad debe de escapar de manera que el plástico fundido que entra a alta presión y temperatura, llene todo el espacio de la

cavidad. Es por eso que deben colocarse respiraderos, los cuales son espacios entre dos superficies, por los cuales el aire puede escapar.

Los respiraderos son colocados en un molde para evitar:

- Llenado incompleto de la cavidad. - Quemadura y degradación del plástico moldeado a causa del aumento

de temperatura del aire atrapado en la cavidad.

- Corrosión y abrasión del molde a causa del material plástico quemado por el aire caliente atrapado en la cavidad.

La ventilación de un molde se puede realizar por medio de:

- Ranuras y canales de respiración. - Pernos de ventilación.

- Ventiladores naturales (línea de partición pernos expulsores)

Existen algunas reglas que deben de seguirse para diseñar respiraderos

correctamente, y son:

1. Proveer respiraderos tan grandes como sea posible de acuerdo al plástico y

presión de inyección, de forma que permitan el escape del aire con la menor resistencia, pero que no permitan que el plástico fundido entre a través de ellos.

2. Colocar los respiraderos al final del recorrido del fluido plástico (fondo de la

cavidad, esquinas). Si el flujo origina en dos o más lugares, o si se separa y une para formar linear de unión, los respiraderos deben de colocarse en estos sitios.


56

Algunos autores coinciden al afirmar que la mayoría de las veces no es necesario el diseñar sistemas de ventilación complicados (ranuras y pernos de ventilación), ya que el aire en la cavidad de un molde tiene varias posibilidades

para escapar por los pernos de expulsión y por la línea de partición, siempre y cuando estos elementos tengan la rugosidad adecuada. Se recomienda:

- El planear la rectificar de la línea de partición con una piedra de grano

240.

- El rectificado debe realizarse perpendicular a la línea de partición.

- Al usar los pernos de expulsión como ventilación el diámetro del perno

debe de ser entre 0.02 y 0.05 mm menor que el diámetro del

barreno que lo contiene.

3.2 DISEÑO MECÁNICO DE MOLDES DE INYECCIÓN <2>

Funciones del molde de inyección y ciclo de moldeo.

Para poder diseñar correctamente un molde es necesario conocer

primeramente las funciones, partes de un molde y el ciclo de moldeo.

El ciclo de moldeo está conformado por las siguientes fases:

- Fase I inyección.- el material derretido es inyectado en el molde

cerrado, el cual es comprimido por las altas fuerzas ejercidas por la unidad de cierre, de esta forma el material fundido no puede salir de

la cavidad. - Fase II presión mantenida.- durante esta fase la presión del plástico

fundido se mantiene para compensar las contracciones sufridas con el enfriamiento.

- Fase III expulsión.- cuando el material se ha solidificado, la unidad de

inyección se separa del molde. El molde permanece cerrado hasta

que la pieza moldeada tiene la temperatura adecuada para ser expulsada.

En cada una de estas fases es necesario el tomar en cuenta varios factores para que el moldeo se lleve a cabo con éxito. Los factores más importantes

se mencionan a continuación. Durante la Fase I de moldeo es necesario que la fuerza dentro de la cavidad producida por la presión de inyección sea

menor a la fuerza de cierre.


57

Fmax

= Amax

Piny

<Fcierre

Donde:

Amax

= es el área proyectada de la cavidad

Piny

= presión dentro de la cavidad

Fcierre

= fuerza de cierre entre las dos mitades del molde.

La estimación correcta de la presión dentro de la cavidad, solo puede ser estimada con la colocación de transductores de presión dentro de ésta, o

modelando el flujo del plástico dentro de la cavidad con software especializado. Es por eso que para el proceso de diseño se recomienda usar

la siguiente regla empírica para las presiones dentro de la cavidad:

- Asumir una presión de 7.75kg/mm2

para productos de pared delgada.

- Asumir una presión de 3.1 a 4.6kg/mm2

para productos técnicos

Con el uso de estos datos es posible calcular la fuerza máxima y así poder determinar factores importantes como:

- Área máxima de cierre de los moldes.

- Número de cavidades del molde. Ya que, entre mayor sea el número

de cavidades, mayor será el área proyectada y por lo tanto mayor la presión dentro de la cavidad y la fuerza de cierre requerida.

Como se puede apreciar estos datos determinan:

- Dimensiones de las placas de cavidad y corazón del molde

- Características de la máquina (si no se cuenta con una)

- Número de piezas que se pueden moldear en un ciclo.

Durante la fase II es necesario considerar:

- Correcto enfriamiento de la pieza dentro de la cavidad.

- Mantenimiento de la presión de inyección.

Durante la fase III, es necesario asegurarse que la expulsión de la pieza se lleve a cabo sin producir daños tanto a la pieza como al molde. Los cálculos

para el diseño de los elementos de expulsión deben de hacerse tomando en cuenta la fuerza máxima de expulsión que la máquina es capaz de

proporcionar Femax.


58

3.3 Deformación del molde. <2> Es evidente que cualquier deformación del molde afecta la geometría de la

pieza final así como la contracción de la misma en la etapa de enfriamiento. Las deformaciones en un molde tienen efecto en la pieza final así como en la

función y desempeño del mismo molde. Por esto la rigidez de un molde determina la calidad del proceso y del

producto. En general todos los componentes de un molde le proporcionan a esté rigidez. Como los componentes de un molde son en su mayoría cuerpos

robustos, se deben considerar tanto esfuerzos de flexión como de cortante. También debe tomarse en cuenta que un molde debe diseñarse con una deformación permisible tan pequeña que a veces los esfuerzos en el molde no

son tomados en cuenta.

Análisis y evaluación de fuerzas y deformaciones. <2> Consideraciones:

- Un molde debe diseñarse en base a su deformación permisible.

- Al ser deformaciones muy pequeñas un análisis estático es suficiente.

- Para geometrías complicadas se puede usar un método de análisis de

elementos finitos.

- Al trabajar siempre en la zona elástica del material se puede crear un

sistema de resortes equivalente para calcular toda la deformación.

3.4 Sistemas de resortes equivalentes. <2>

Todos los componentes de un molde pueden ser considerados como resortes

de diferentes coeficientes de restitución o diferente rigidez. De esta forma también es posible aplicar el método de superposición en un sistema de resortes equivalente.

Figura 3.5 Sistema de resortes equivalentes.


59

Si se observa la ecuación que describe el comportamiento de un resorte

Y la reacción de un plato la flexión o al corte, entonces la deformación total

viene dada por:

El término entre corchetes de la última ecuación, representa un coeficiente de restitución.

3.5 Calculo del grosor de pared de las cavidades y su deformación. <2>

Todas las geometrías se resumen en geometrías básicas para facilitar los

cálculos. Básicamente existen dos tipos: Cavidades circulares y corazones, y, cavidades y corazones con caras planas como fronteras. Si los casos de carga son analizados, las causas de las deformaciones pueden

ser reducidas a unos cuantos casos. Tomando como parámetro la deformación permisible es fácil obtener el grosor de pared usando dichos diagramas. Se

deben calcular las deformaciones para los distintos casos de superposición y el grosor de pared debe escogerse como el que cause la menor deformación.


60

Gráfica para calcular las dimensiones de una cavidad circular <2>

Figura 3.6 Caso de carga para cavidad circular.

La expansión elástica de una cavidad circular como la mostrada, puede ser calculada a partir del siguiente diagrama para el caso de carga I.

Figura 3.7 Gráfica para calcular dimensiones de una cavidad circular. Caso de

carga 1.


61

3.6 Sistema de Expulsión. <1> El sistema de expulsión en el molde es el encargado de remover la pieza

moldeada una vez que esta se ha solidificado.

El sistema de expulsión es normalmente de tipo mecánico, utilizando la carrera de apertura de la máquina de inyección. Cuando esto no es posible se utilizan sistemas extras de tipo neumático o hidráulico.

Las partes básicas de un sistema de expulsión son las siguientes y se muestran

en la figura 4.16 a y b.

- Placa de expulsión

- Placa de retención - Pernos de expulsión

- Perno expulsor de la máquina - Placa guía

El sistema de expulsión es normalmente colocado en la parte movible del molde. La apertura del molde permite que los pernos expulsores empujen a la

pieza en dirección perpendicular a la línea de partición, liberando de esta forma a la pieza de los corazones. Para que se pueda utilizar éste sistema, es

necesario que la pieza moldeada permanezca en el lado movible del molde


62

Figura 3.8 a, b. Sistemas de expulsión.

Al diseñar el sistema de expulsión existen varios puntos que deben de ser

tomados en cuenta y estos son:

- Carrera de apertura y de expulsión.

- Fuerza de expulsión de la máquina, en éste caso 26Ton

- Colocación de puntos de expulsión de la pieza.

- Tipo de expulsores, diseño, dimensiones y acabados.

- Diseño de las placas de expulsión y retención - Retorno de la placa de expulsión.


63

Carrera de apertura y de expulsión <1> Siempre debe de existir suficiente espacio entre el corazón la cavidad, que

permita que el producto caiga libremente al ser expulsado, sin interferir chocar con la cavidad del corazón. Para evitar problemas de desmolde se recomienda

seguir las siguientes reglas [1]:

- La carrera de expulsión para piezas profundas debe de ser igual a

C=1.5P donde P es la profundidad de la pieza

- Piezas sin o poco ángulo de salida C=P Colocación de los puntos de expulsión en la pieza.<1>

La colocación de los puntos de expulsión o de los puntos en donde actuarán

los pernos expulsores, es de suma importancia en el diseño de sistemas de

expulsión, una configuración deficiente de estos, puede ocasionar problemas

como:

- Atasque de la pieza en el corazón del molde.

- Distorsión de la pieza a causa de fuerzas de expulsión mal distribuidas.

- Excesiva deformación de los pernos expulsores.

Para evitar éste tipo de problemas se recomienda que:

- Los pernos deben de localizarse en los puntos, más bajos de la pieza,

bordes, costillas.

- Los pernos pueden ser requeridos en esquinas o cerca de las esquinas

de la pieza.

- Los pernos deben de colocarse en arreglos simétricos y uniformemente

espaciados.


64

- Los pernos se deben colocar en puntos de alta rigidez de la pieza.

- El número de pernos expulsores así como el área de acción de estos,

debe de ser lo más grande posible.

En la figura anterior se muestran puntos sugeridos para la acción de los pernos expulsores. Es importante el mencionar que el proceso de expulsión siempre

dejará marcas visibles de la acción de los pernos en la pieza. Esto debe de tomarse en cuenta, si la apariencia de la pieza es crítica.

Figura 3.9 Tipos de expulsores, diseño, dimensiones y acabados. Para desmoldar o expulsar una pieza los pernos de expulsión son los

elementos más común mente usada. Estos pueden ser encontrados en el mercado con tamaños y geometrías estandarizadas. La mayoría de estos

pernos están hechos con acero para trabajo en caliente AISI H13 y tratados para obtener una dureza superficial de 70Rc.

Un buen acabado y durezas superficiales, evitan que el perno se atasque en el molde y aseguran una larga vida de servicio. El barreno que recibe al perno,

debe de tener una superficie lisa, libre de marcas de maquinado. El acabado superficial sugerido es de 0.4μ.

Los pernos de expulsión deben de cumplir con tolerancias cerradas para poder

deslizarse suavemente en el molde. Su ajuste en el molde depende del plástico

a ser moldeado, temperatura del molde y en el caso de pernos expulsores

ventiladores de los valores críticos de ancho de apertura de cada material.


65

Existen dos tipos básicos de pernos de acuerdo a su uso:

a) Pernos cilíndricos rectos.- son los más comunes para todas las fuerzas

de expulsión. Se presentan en tamaños estándar de 1.5 a 25 mm de

diámetro y en longitudes mayores de 653mm

b) Pernos escalonados.- estos son utilizados cuando sólo una pequeña

área de la pieza está disponible para la expulsión, y la fuerza

requerida es pequeña. Los diámetros estándares para éste tipo de

pernos son de 1.5 a 3.0mm y en longitudes mayores a 355mm y con

chaflanes de 12.7 o 50.8mm de longitud.

Para la selección de las dimensiones del perno se deben de tomar las

siguientes reglas generales:

- Usar siempre medidas estándar

- Elegir los pernos lo más largo posible.

- Los tamaños de φ 3mm y menores deben de ser evitados,

particularmente si la longitud del perno es mayor a 50 veces el

diámetro.


66

Se debe prestar atención en el diámetro de perno expulsor, ya que si éste es demasiado delgado pueden existir problemas de inestabilidad. Para determinar

un diámetro adecuado se puede utilizar la siguiente fórmula:

Donde:

d = diámetro del perno

L = longitud no guiada del perno

p = presión de inyección (presión dentro de la cavidad)

3.7 Diseño de placas de expulsión y retención<1>

Estas placas junto con algunas otras como placas guía y placas de montaje, son requeridas para construir un molde en su totalidad. El ensamble de estas

placas, sin las cavidades y corazones, es llamado molde caja. Como regla general, estas placas esta hechas de acero AISI 1015 rolado en

caliente o para mejores resultados de aceros como AISI 1130 para maquinado libre. Todas las placas utilizadas en moldes deben tener las siguientes características:

- Buena maquinabilidad - Dureza adecuada.

- Homogeneidad en el acero (sin puntos duros, complican maquinado) - Buena resistencia a la corrosión

Las dimensiones de estas placas, en especial de la placa de expulsión

dependen de las fuerzas que los pernos expulsores trasmiten a ellas

durante la inyección y la expulsión de la pieza.

La presión de inyección así como las fuerzas de expulsión de la pieza,

pueden provocar una deflexión excesiva de la placa de expulsión,

provocando el desalineamiento de los pernos de expulsión. Es por eso

que la deflexión de la placa debe ser mínima, una regla general es que

la deflexión f<0.1mm.


67

La deflexión de la placa puede reducirse de las siguientes maneras:

- Colocando pernos de tope debajo o cerca de la base de los pernos de

expulsión. (Figura 3.9)

- Colocando el perno expulsor de la máquina lo más cerca posible a los

pernos de expulsión, y utilizando preferentemente 4 expulsores de

máquina. Esto mantiene los esfuerzos flexionantes al mínimo. (Figura

4.18)

- Reduciendo al mínimo el diámetro de la base de los pernos de

expulsión (Figura 4.18). Con menor diámetro menor fuerza

trasmitida.

- Utilizando placas de expulsión con el mayor grueso posible.

Figura 3.10 Uso de pernos tope para evitar deflexión.

Si existe duda sobre que grueso de placa debe de utilizarse para evitar deflexión excesiva, se puede utilizar un método simplificado para el cálculo de la deflexión de la placa por las fuerzas de expulsión. El método es el siguiente:


68

1.- Asumir que la placa de expulsión es una viga .y asignar una longitud L a la viga. 2.- Asumir que se utilizara la máxima fuerza de expulsión de la máquina F

exp

3.- Dividir la Fexp

entre la longitud L para obtener una carga uniforme W.

4.- Asumir que todos los pernos expulsores, ejercen sobre la placa una fuerza

uniforme W. Una vez hechos estas suposiciones se puede calcular la deflexión para dos

situaciones distintas.

Primera situación, los expulsores de la máquina se encuentran fuera del área donde se aplica la fuerza (figura 4.19 a), la deflexión en el centro de la placa se calcula:

Segunda situación, los expulsores de la máquina se encuentran dentro de área

donde se aplica la carga (figura 4.19 b). La máxima deflexión en los extremos de la barra se calcula

La deflexión en el centro de la placa se calcula:


69

Figura 3.11 Casos de carga para calcular la deflexión de la placa de expulsión.

3.8 Retorno de la placa de expulsión. <2>

Una vez que los pernos han expulsado a la pieza, es necesario que estos, así

como la placa de expulsión regresen a su posición original para realizar el siguiente ciclo de moldeo. Una forma sencilla de lograr esto es con el uso de pernos de retorno (figura

4.20). Los pernos de retornos aseguran que todos los pernos de expulsión regresen a su posición original mientras el molde se vuelve a cerrar,

previniendo que los expulsores dañen la cavidad. Los pernos de retorno siempre deben de incluirse en el diseño sistemas de expulsión. Algunas reglas generales para el diseño de los pernos de retorno son:

- Siempre debe de haber 4 pernos de retorno, igualmente espaciados

para asegurar que la placa de expulsión no se ladee. En moldes circulares 3 pernos a 120° son aceptados.

- No colocar los pernos en lugares donde puedan golpear un canal de ventilación.

- El diámetro mínimo de los pernos de retorno debe de ser de 12mm.

Los tamaños preferidos son de 16 o 19 mm. Entre más largos sean los pernos, menor será el daño causado a la placa opuesta en donde estos topan.

- Siempre hay que usar tamaños estándar para los pernos.

- El barreno que recibe al perno de retorno, puede ser mucho más

grande que el de los pernos de expulsión, ya que no hay contacto con

superficie moldeada. Con esto se previene desgaste.


70

- Por regla, la longitud del perno de retorno debe de ser menor que la

longitud teórica requerida para empujar a la placa a su lugar. Una

práctica común es que la longitud del perno sea menor a la longitud

teórica por 0.25mm±0.05mm

En las figuras 3.12 y 3.13 a, b, se muestran distintas propuestas para el

diseño de pernos de retorno.

Figuras 3.12 Uso y ubicación de pernos de retorno.

Figura 3.13 Diferentes diseños de pernos de retorno


71

Teóricamente, con el uso de pernos de retorno, no es necesario el adicionar

más elementos de retorno a la placa de expulsión. Mientras el molde se

cierra, los pernos de retorno mueven a la placa hacia su posición inicial de

descanso, apoyados en los pernos de tope. Sin embargo esto solo es

práctico sí:

- La velocidad de cierre es pequeña.

- Si la carrera de expulsión es pequeña.

Es por eso que se recomienda el uso de resortes de retorno en conjunto con

los pernos de retorno en el sistema de expulsión. El uso de estos resortes

tiene las siguientes ventajas:

- Permite un retorno suave de la placa evitando que los pernos de

retorno golpeen la superficie del molde.

- Se evita el desgaste de la superficie del molde.

Puede haber resortes de retorno internos y externos, al utilizar pernos

internos deben de utilizarse pernos separadores, para evitar que los resortes

muevan a la placa demasiado lejos durante el desensamble del molde.

La colocación de los resortes entre la placa expulsora y la placa de corazones es simple (figura4.22). Para lograr el funcionamiento de éste arreglo se

sugiere.


72

- Tener suficiente fuerza en el resorte para mantener a la placa

presionada contra los pernos tope y permitir tolerancias de resorte.

- La longitud de instalación (L1) debe ser aproximadamente el 10% de la

longitud máxima de compresión.

- El resorte no debe de ser comprimido más del 5% de su compresión

máxima L (2).

- La longitud de operación no debe ser mayor al 15% de su longitud de

compresión máxima.

- La longitud no guiada del resorte, nunca debe de ser más que su

diámetro. Si la distancia es mayor el resorte debe de ser soportado

internamente con un vástago.

Figura 3.14 Instalación de resortes de retorno


73

3.9 Alineación de moldes. <1>

Las dos mitades del molde deben alinearse de tal forma que todo dispositivo

como inserto y corazones, así como la forma de la pieza queden geométricamente en condiciones de diseño. Se debe revisar que exista una

auténtica alineación con la máquina y entre las dos mitades del molde.

Alineación con el eje de la unidad inyección. <1>

Una precisa alineación es necesaria con éste eje. De otra forma no existirá un sellado entre la nariz y el molde y el material se escapará. La alineación se consigue por medio de un anillo guía que se máquina en el plato soporte del

molde o bien se instala en el molde. Estos dispositivos se encuentran disponibles en catálogos de distribuidores y son maquinados en aceros

tratados térmicamente.

Figura 3.15 Alineación con la unidad de inyección

El anillo guía se ajusta ligeramente en el plato del molde por un lado y por el otro se desliza suavemente en el plato soporte del molde.


74

Figura 3.16 Alineación de la unidad de inyección (continuación)

La figura anterior muestra un anillo guía de dos piezas, por tener una capa aislante.

3.10 Alineación interna. <1>

Las mitades del molde deben alinearse internamente para obtener una buena precisión. En moldes pequeños esto se logra con pernos guías.

Estos pernos están sujetos a una mitad del molde y cuando éste se cierra se

deslizan en unas camisas insertadas en la otra mitad del molde. La siguiente figura muestra la forma apropiada para montar los pernos y las

camisas guías.

Figura 3.17 Ensamble de perno y camisa guía


75

Se necesitan cuatro juegos de pernos y camisas para lograr una alineación apropiada. Para asegurar que las dos mitades correspondan, se instala un perno más grueso que el resto. Para un ensamble más fácil, dos pernos

diagonalmente opuestos uno del otro se instalan más largos que el resto. Todos los pernos se instalan lo más cerca posible de las esquinas del molde

para tener una mayor superficie libre que facilita la instalación o maquinado de canales de enfriamiento.

La efectividad de la alineación depende de las tolerancias usadas entre los pernos y sus respectivas camisas guías. Como las tolerancias deben ser

cerradas se crea desgaste y por esto se emplean materiales tratados térmicamente, generalmente la dureza de las camisas es de unos 60 a 62 Rc. Los juegos de pernos y camisas están disponibles en catálogos de

distribuidores especializados. El desgaste se disminuye lubricando con disulfúro de molibdeno.

Figura 3.18 Pernos guía.

La longitud de los pernos depende de la profundidad de la cavidad y la longitud de las camisas depende de su diámetro interior, regularmente de 1.5 a 3 veces

el diámetro interior, figura 4.27. Los orificios correspondientes en el molde se barrenan de acuerdo a instrucciones proporcionadas por el fabricante.


76

Figura 3.19 Dimensión de las camisas.

La siguiente figura muestra dos diseños de pernos con sus respectivas camisas

ya montados en las dos mitades del molde.

Figura 3.20 Montaje de perno y camisa en el molde

Es importante mencionar que no debe aplicarse ningún esfuerzo cortante a los pernos por eso hay que tener cuidado al diseñar otros dispositivos en el molde.

Si la aplicación de esfuerzos cortantes o fuerzas laterales es ineludible se debe calcular correctamente el área de la sección transversal del perno.


77

3.11 SELECCIÓN DE MAQUINARIA PARA LA INYECCION A PRESION EN

ALUMINIO<10>

Con el apoyo de un Software auxiliar (Solid Works), se obtuvo la masa y

volumen del producto en este caso un pistón y con estos datos se llego a la conclusión de utilizar la máquina BÜLHER de inyección a presión para llevar a

cabo esta pieza de aluminio.

Figura 3.21 Maquina de Inyección BÜLHER

Con las especificaciones obtenidas de la maquina procedemos a calcular lo necesario para llevar acabo nuestro molde.


78

3.12 ESPECIFICACIONES TECNICAS DE LA MAQUINA DE INYECCION A PRESION<10>


79

CAPITULO IV 4.1 CALCULOS BASICOS PARA LA GEOMETRIA DEL MOLDE<2>

Fuerza De Cierre:

Fmax

= Amax

Piny

<Fcierre

Donde:

Amax

= es el área proyectada de la cavidad

Piny

= presión dentro de la cavidad

Fcierre

= fuerza de cierre entre las dos mitades del molde.

Fmax

= 30890.67 mm2 (3.1 kg/mm2) = 95761.07 kg

Fmax

= 95761.07 kg (9.81 n/ 1 kgf) = 939416.2 N

Fmax

= 939416.2 N < 2 000 KN

Calculo de la reacción de un plato a la flexión o al corte:

Donde:

PD: Presión de Inyección E: Modulo de Elasticidad del Acero H13

S: Espesor de la Pared L: Longitud asignada a la placa de expulsión


80

Calculo de la Expansión de la Cavidad:

Calculo de la Deflexión de la placa:

Figura 3.22 Diagrama para calcular la deflexión de la placa de expulsión.

Calculando la deflexión en el Centro de la Placa:


81

Calculo del diámetro que debe tener nuestro molde para una pieza de aluminio inyectada a presión de 80 mm de diámetro y con una contracción de 1.4 %:

Donde: P: Cota de la Pieza

M: Cota del Molde C: Valor de Contracción (%)

De acuerdo con los resultados anteriores y el producto a fabricar se llego a la conclusión de que los factores restantes como el tipo de

inyección a utilizar, Sistema de ventilación y otros han sido seleccionados mediante manuales y especificaciones técnicas de fabricación.

Inyección Directa:

Éste tipo de inyección fue seleccionada por su simplicidad debido a que esta es la que más se adecuo a nuestro diseño, además es de sección transversal

circular, larga y ligeramente afilada.

Otro aspecto que nos llevo a considerar este procedimiento es que el punto de inyección que se tiene es un poco largo y había que poner atención y cuidado en el ángulo sé salida.

Sistema de Ventilación:

El aire dentro de la cavidad debe de escapar de manera que el metal fundido que entra a alta presión y temperatura, llene todo el espacio de la cavidad. Es

por eso que se colocaron respiraderos, los cuales son espacios entre dos superficies, por donde el aire puede escapar.

No se diseñaron sistemas de ventilación complicados debido a que algunos autores coinciden al afirmar que la mayoría de las veces no es necesario

(ranuras y pernos de ventilación), ya que el aire en la cavidad de un molde tiene varias posibilidades para escapar ya se ha por los pernos de expulsión o

por la línea de partición, siempre y cuando estos elementos tengan la rugosidad adecuada.


82

Sistema de Expulsión: Nuestro sistema de expulsión utiliza la carrera de apertura de la máquina de

inyección, este está colocado en la parte movible del molde. La apertura del molde permite que los pernos expulsores empujen a la pieza en dirección

perpendicular a la línea de partición, liberando de esta forma a la pieza de los corazones. Para la utilización de éste sistema, la pieza moldeada permanece en el lado movible del molde.

Al ser diseñado este sistema de expulsión se tomaron en cuenta los siguientes

puntos:

- Carrera de apertura y de expulsión. - Fuerza de expulsión de la máquina, en éste caso 26 Ton

- Colocación de puntos de expulsión de la pieza. - Tipo de expulsores, diseño, dimensiones y acabados. - Diseño de las placas de expulsión y retención

- Retorno de la placa de expulsión.

Pernos expulsores:

Estos pernos expulsores fueron encontrados en el mercado con tamaños y

geometrías estandarizadas, están hechos con acero para trabajo en caliente

AISI H13 y tratados para obtener una dureza superficial de 70Rc.

Un buen acabado y durezas superficiales, evitan que el perno se atasque en el molde y aseguran una larga vida de servicio.


83

Se debe prestar atención en el diámetro de perno expulsor, ya que si éste es demasiado delgado pueden existir problemas de inestabilidad. Por lo que se

determino el diámetro adecuado por medio de la siguiente fórmula:

Donde:

d = diámetro del perno

L = longitud no guiada del perno

p = presión de inyección (presión dentro de la cavidad)

Este resultado nos indica que el perno expulsor seleccionado es el adecuado para nuestra placa del molde.

Pernos retorno:

Una vez que los pernos han expulsado a la pieza, es necesario que estos, así

como la placa de expulsión regresen a su posición original para realizar el

siguiente ciclo de moldeo.

Para lograr esto se hace uso de pernos de retorno, estos pernos de retornos aseguran que todos los pernos de expulsión regresen a su posición original

mientras el molde se vuelve a cerrar, previniendo que los expulsores dañen la cavidad.


84

Figura 3.22

En la figura anterior se puede apreciar como están colocados nuestros pernos de retorno, esta ubicación fue la más adecuada por el tipo de pieza a fabricar

que en este caso es un pistón de aluminio.

Pernos y camisas guía:

Se ocuparon cuatro juegos de pernos y camisas para lograr una alineación apropiada. Para asegurar que las dos mitades correspondan, se instala un perno más grueso que el resto.

Todos se instalaron lo más cerca posible de las esquinas del molde para tener

una mayor superficie libre que facilita la instalación o maquinado de canales de enfriamiento.

Los juegos de pernos y camisas están disponibles en catálogos de distribuidores especializados.

4.2 Pernos y camisas guía seleccionadas:<11>

Estos fueron seleccionados por la profundidad de la cavidad y la longitud de las camisas dependió de su diámetro interior. Los orificios correspondientes en el

molde se barrenaran de acuerdo a instrucciones proporcionadas por el fabricante.

Para los pernos fueron utilizados “Pernos Métricos Guías” los cuales por sus especificaciones dadas por el fabricante son los mas adecuados para el trabajo.

Nota: Los datos proporcionados a continuación son datos proporcionados por el fabricante”PRIVARSA”.


85

PERNO METRICO GUIA<11>

Figura 3.23

Nº de parte R01 46-10X30

L =46” K =3” D =10” L1=30”

d2=16” D1 =14”

BUJE ESTÁNDAR<11>

Dimensiones Generales

Diámetro Nominal =3/4”

G =0.7505” D =1.302”

H = 1.1255” Largo =1 3/8” Figura 3.24


86

PERNOS CORAZONEROS CY CX<11>

Dimensiones Generales

Nº de parte C X 25

G = 3/8”

H = 5/8” K = ¼”

4.3 COSTOS DE FABRICACION.<10>

INVERSION INICIAL

La inversión inicial es un punto muy importante ya que esta no puede ser muy grande debido al tamaño de la empresa o a que aun es un proyecto de

fabricación de pistones. Para poder tener una idea del costo de la fabricación de dichos pistones se

toman en cuenta todos los componentes necesarios para poder manufacturar dichos pistones, desde los precios del aluminio, el costo de fabricación del molde del pistón, la compra o renta de la maquina de inyección de aluminio.

Todo el maquinado del pistón en aluminio, desde la elaboración del molde así

como la fabricación del pistón, debido a que no se cuenta con el equipo necesario para su fabricación.

Se cotizo el molde en la empresa INCOR S.A. de C.V. dedicada la manufacturación de piezas mecánicas así como de moldes, el costo

aproximado es de $ 42,000 mas IVA ya que es una pieza complicada, el material recomendado por la empresa dadas las especificaciones por el equipo fue un acero H 13.

Para el trabajo de fundición del aluminio en el molde ya trabajado, fue cotizado

en la empresa Aluminio Fundido S.A. de C.V., la cotización dada por dicha empresa es de un costo de fundición por las 5 piezas de $ 1,374.3 mas IVA., se manejan 5 piezas ya que serán la muestra que se tendrá para la

presentación con los clientes.


87

Ya que la empresa cuenta con mecánicos para el mantenimiento de la fábrica,

estos pueden encargarse del acabado requerido de las piezas. Entonces la inversión inicial seria de:

Molde $ 42,000 mas I.V.A.

Piezas muestra 1,984.51 mas I.V.A.

Provisión 1,000 más I.V.A. Inversión inicial total $ 44,984.51 mas I.V.A.

NOTA: en las siguientes páginas se especificara el costo de cada parte del molde así como de la pieza hecha para la presentación del producto.

CALCULO DE TIEMPOS (TALADROS)

ELEMENTO: SUJETADOR MATERIAL: ACERO H13

Por tablas Vc = 35 m/min

Numero de Revoluciones:

Vc: Velocidad de Corte D: Diámetro de la Broca

Calculo de Tiempo de Taladro

L: Longitud (Espesor de la Pieza) = 110 mm

S: Avance: 0.015 x 6.35 mm: 0.0953 mm

NOTA: A este tiempo se le debe sacar 15 % y sumárselo, este porcentaje representa el tiempo de montaje y desmontaje de la herramienta.


88

Tiempo Total de Taladro = T + 15 % = 0.657 min + 0.098 min = 0.755 min

Costo de1 Hora de Taladro: $ 1200 pesos.

Costo del Operario:

Costo de los 8 Taladros a realizar: $ 120. 8 pesos. Nota: El operador ganara aproximadamente $ 724.80 pesos a la semana.

CALCULO DE LOS COSTO PARA EL TALADRADO DE LOS BOTADORES

Diámetro de Taladrado de los Botadores: 3/8 de In. Material: Acero H13 Número de Taladros en Total: 8

Calculo del Número de RPM:

Por tablas Vc = 35 m/min Numero de Revoluciones:

Vc: Velocidad de Corte D: Diámetro de la Broca

Calculo de Tiempo de Taladro

L: Longitud (Espesor de la Pieza) = 118 mm S: Avance: 0.015 x 9.525 mm: 0.1429 mm

NOTA: A este tiempo se le debe sacar 15 % y sumárselo, este porcentaje

representa el tiempo de montaje y desmontaje de la herramienta. Tiempo Total de Taladro = T + 15 % = 0.549 min + 0.082 min = 0.631 min

Costo de1 Hora de Taladro: $ 1200 pesos. Costo del Operario:


89

Costo de los 8 Taladros a realizar: $ 100.96 pesos.

Nota: El operador ganara aproximadamente $605.76 pesos a la semana.

CALCULO DE TALADROS PARA EL BOTADOR

Diámetro de Taladrado de los Botadores: 1/2 de In. Material: Acero H13

Número de Taladros en Total: 10 Calculo del Número de RPM:

Por tablas Vc = 35 m/min Numero de Revoluciones:

Vc: Velocidad de Corte

D: Diámetro de la Broca Calculo de Tiempo de Taladro

L: Longitud (Espesor de la Pieza) = 110 mm

S: Avance: 0.015 x 12.7 mm: 0.1905 mm

NOTA: A este tiempo se le debe sacar 15 % y sumárselo, este porcentaje representa el tiempo de montaje y desmontaje de la herramienta.

Tiempo Total de Taladro = T + 15 % = 0.767 min + 0.115 min = 0.882 min

Costo de1 Hora de Taladro: $ 1200 pesos. Costo del Operario:

Costo de los 10 Taladros a realizar: $ 176.40 pesos.

Nota: El operador ganara aproximadamente $846.72 pesos a la semana.


90

CALCULO DE TIEMPOS DEL TORNO

(DESVASTE Y ACABADO DEL BOTADOR) Datos Obtenidos mediante tablas de un ACERO H13:

Velocidad de Desajuste

VD = 25 m/min Velocidad de Acabado

VA = 40 m/min

Dimensiones de la pieza:

Acot: mm

DESVASTE: (2.5) mm Numero de Revoluciones:

VD: Velocidad de Desajuste D: Diámetro Principal de la Pieza

Calculo de Tiempo de Torno de una sola Pasada:

L: Longitud (Radio de la Pieza): 7.5 mm S: Avance: 0.4 mm/min

Datos Para Un Buen Desvaste De 2 mm:

Profundidad de Corte: 0.5 mm Número de Pasadas: 4

15 10

100


91

Tiempo Total De Desvaste:

TD = 0.031 min X 4 pasadas = 0.124 min

ACABADO DE 0.5 mm

Por tablas: VA = 40 m/min Numero de Revoluciones:

VA: Velocidad de Acabado D: Diámetro Principal de la Pieza

Calculo de Tiempo de Acabado en el Torno:

L: Longitud (Radio de la Pieza): 7.5 mm S: Avance: 0.4 mm/min

Datos para un buen acabado de 0.5 mm:

Profundidad de Corte: 0.25 mm Número de Pasadas: 2

Tiempo de Acabado Total:

TA = 0.022 min X 2 pasadas = 0.044 min

Tiempo de Refrentado:

TR = TD + TA = 0.124 min + 0.044 min = 0.168 min TD: Tiempo de Desvaste TA: Tiempo de Acabado

Tiempo Total De Torneado:

Tt = TR + TA Tt = 0.168 min + 0.044 min = 0.212 min

TR: Tiempo de Refrentado

TA: Tiempo de Acabado


92

TIEMPO TOTAL DE LA OPERACIÓN: T = 0.124 min + 0.044 min + 0.168 min + 0.212 min = 0.548 min

NOTA: A este tiempo se le debe sacar 15 % y sumárselo, este

porcentaje representa el tiempo de montaje y desmontaje de la herramienta.

T = 0.548 min + 0.082 min = 0.63 min Costo de 1 Hr de Torno: $ 1200 pesos.

Costo del Operario por 1 Hr de Trabajo:

COSTO Y RENTABILIDAD DE LA PRODUCCIÓN

INYECCION A PRESION DE ALUMINIO (PRODUCTO: PISTON)

Análisis de costos actuales del aluminio.

El costo de una pieza salida de la fundición en la empresa Aluminio Fundido S.A. de C.V., tal como se presento en el balance anterior se obtiene al sacar el

costo de dicha pieza con todos los componentes utilizados para la fundición del aluminio.

El análisis de estos costos se realizo con los datos obtenidos de todo un día de trabajo y con algunos de los datos con los que se contaba en el departamento

de contabilidad de esta empresa y considerando un rendimiento del 95% del aluminio.

Costo actual del aluminio en la empresa Aluminio Fundido S.A. de C.V.

Descripción Cantidad de material

Precio unitario Costo

Aluminio en lingote A319 404.87 Kg. $ 23.14 $ 9,368.69

Aluminio de retorno 355.12 Kg. 23.00 8,167.76

Alufin (refinador de grano) 0.80 Kg. 86.94 69.55

Nogas (desgasificante) 0.40 Kg. 32.49 25.99

Gas 210 Kg. 3.17 666.54

Mano de obra 19 horas 42.75 812.25

Costo total $ 19,110.78

Rendimiento(Kg.) 722

Costo total por Kg. $26.46


93

Una vez que se obtuvo el costo del aluminio fundido por kilogramo, que resulto ser de $ 26.46 pesos por kilogramo, se procede a sacar el costo de la pieza vaciada en la fundición.

Este análisis se realizo para la mitad de la producción de un día para efectos

prácticos. El costo de la pieza terminada del área de fundición será suficiente ya que el costo de maquinarla, así como los costos de administración de la planta y demás consideraciones que se utilizan para obtener el costo total de la

pieza, únicamente se suman al costo de fundición.

En la siguiente tabla se muestran los resultados del análisis que dio como

resultado un costo de $396.902 pesos por pieza. El modelo con el que se hizo el análisis fue el de 5 piezas para una presentación con los clientes.

COSTOS DE PRODUCCION POR PIEZA

Descripción Cantidad de

material

Precio unitario Costo

Adobe 150 piezas $ 6.05 $ 907.66

Aluminio fundido 10 Kg. 26.46 264.6

Mano de obra 19 horas 42.75 812.25

Costo total $ 1,984.51

Numero de piezas 5

Costo total por pieza

$ 396.902

Cabe mencionar que los precios mostrados en el informe son datos

proporcionados por los fabricantes.


94

4.4 TIEMPO DE FABRICACION.

El tiempo que tarda un ciclo de inyección, permite establecer el costo y rentabilidad de una producción.

El cierre y apertura del molde consumen el mismo tiempo. La suma de estas

etapas es el tiempo de ciclo en vacío, que es una constante de la máquina y la indica el fabricante; de igual manera, el fabricante señala el número máximo

de ciclos en vacío por minuto.

El tiempo total del ciclo se compone de el tiempo en vacío (tv), el tiempo de inyección (ti), el tiempo de aplicación de la presión de sostenimiento (tp), y el

tiempo de solidificación o enfriamiento (ts).

Tiempo de inyección (ti): También se denomina tiempo de llenado del molde, es el tiempo necesario para que el material pase del barril a las

cavidades en el molde. Este tiempo puede abarcar entre el 5 y el 30% del tiempo de ciclo total.

Muestra resultados experimentales en los cuales ti se relaciona con el espesor

y otras características geométricas de la pieza y de factores a dimensionales dependientes de la temperatura del fundido, de la temperatura del molde y de

la temperatura de deflexión bajo carga (HDT).

Donde:

S: Espesor de pared mínimo de la pieza (cm) Fm: Recorrido máximo del fundido desde la entrada al molde (cm)

Fl: Relación entre el recorrido de flujo y el espesor de pared para el material a inyectar Tx: Temperatura de distorsión bajo carga, HDT, del material (ºC)

Tm: Temperatura del molde (ºC) Tc: Temperatura del fundido (ºC)

Calculo de t1 para nuestro molde:

http://docencia.udea.edu.co/ingenieria/moldes_inyeccion/unidad_2/ciclo.html


95

Debe observarse que esta relación es deducida suponiendo que el material

comienza a solidificarse al entrar en contacto con las paredes de la cavidad del molde, reduciendo así, paulatinamente, el área a través de la cual puede circular el material fundido que va entrando. Por lo cual, si se aumenta la

temperatura del molde mayor será el tiempo de inyección, pues mayor tiempo se requerirá para que el material se solidifique.

Tiempo de presión de sostenimiento (tp): En esta etapa lo que se busca

es compensar la contracción que sufre el material durante la

solidificación, para evitar rechupes y distorsiones pronunciadas de la pieza. No existe una manera analítica de estimar este tiempo, por

lo que en la práctica lo que se hace es determinar con prueba y error, el tp adecuado para que el producto salga con la calidad deseada; esto es, sin distorsiones inadmisibles o con las dimensiones

dentro de la tolerancia permitida. No se justifica mantener la presión de sostenimiento durante todo el tiempo de solidificación de la pieza pues

esto hace aumentar el tiempo de ciclo y el gasto de energía.

Tiempo de solidificación o de enfriamiento (ts): Este tiempo transcurre entre el final de la aplicación de la presión de sostenimiento y el

comienzo de la apertura del molde. En este tiempo se debe asegurar que el material ha solidificado y que al extraer la pieza, no se

distorsionará. Ts es el tiempo más largo del ciclo, llegando a alcanzar entre el 50 y el 85% del tiempo total. La siguiente fórmula puede ser utilizada para determinar teóricamente el tiempo de enfriamiento:

Donde:

ts: tiempo mínimo de enfriamiento (s) S: espesor máximo de la pieza (cm)

2/s)

Tx: temperatura a la que se extrae la pieza (comúnmente se usa la temperatura de distorsión bajo carga, HDT, (ºC)

Tm: temperatura del molde (ºC) Tc: temperatura del material fundido (ºC)


96

Debe anotarse que este tiempo es teórico y sólo se utiliza para estimar el

tiempo de enfriamiento requerido; por lo que el tiempo real deberá establecerse inyectando la pieza y mirando su calidad.

Pueden presentarse dos tipos de ciclos totales. El primero, en que la etapa de solidificación termina después o al mismo tiempo que la fase de plastificación,

por lo que el tiempo total del ciclo (tt) será: tt = tv + ti + ts

Tiempo Total del Ciclo:

Tt = 8s + 44.6s + 432s =484.6s

4.5 MANTENIMIENTO

Mantenimiento de moldes de inyección.

El mantenimiento regular y programado, así como la oportuna reparación de daños inesperados, reducen los tiempos muertos y aumentan la disponibilidad

de los moldes pudiendo hacer uso de ellos en cualquier momento.

Mantenimiento de las líneas de enfriamiento.

Siempre se corre el riesgo de que las líneas de enfriamiento se tapen o se reduzca su diámetro interior debido a la corrosión, deposiciones de minerales o cualquier otro tipo de contaminación en el fluido de enfriamiento. Todo esto

forma una capa entre el refrigerante y el molde lo cual cambia las condiciones del diseño del intercambiador de calor.

Como el diámetro suele cambiar, se puede medir el flujo o la presión para registrar cualquier cambio. Para limpiar los canales de enfriamiento

generalmente se usa un detergente.

Si el molde va a ser almacenado, el agua y / o los agentes limpiadores deben ser removidos con aire a presión y luego se debe secar con aire caliente.

Mantenimiento de las superficies del molde.

Al final del uso de un molde cualquier remanente de metal debe ser removido. Es aconsejable limpiar las cavidades con jabón o detergente y luego secar meticulosamente el molde.

Cualquier punto de corrosión debido a agua condensada o materiales

agresivos, debe ser eliminado antes de almacenar o dejar de usar un molde. Dependiendo del daño químico se puede usar un abrasivo para recuperar el acabado superficial, en ciertos casos la pasta para pulir coches da buen

resultado.


97

Hay que limpiar cualquier vestigio de grasa en las partes movibles del molde

para esto se pueden usar detergentes desengrasantes. Tareas a realizar después de la examinación y limpieza de un molde.

Al término de las actividades de mantenimiento, el molde debe secarse

cuidadosamente y debe ser ligeramente engrasado con grasas no corrosivas. Esto es de particular importancia con piezas movibles. Para un almacenamiento prolongado el molde debe envolverse en papel engrasado y

debe depositarse en un lugar seco con poca humedad.


98

CONCLUSION El proceso de diseño de un molde puede ser realizado de dos formas, una es

de acuerdo al sentido común y usando la experiencia, la otra es en base a la comprensión y aplicación del conocimiento teórico que se puede aprender en la

literatura adecuada. La diferencia entre ambos métodos es definitivamente el control que se puede tener de todos o la mayoría de los parámetros al utilizar un método ingenieril basado en conceptos teóricos.

Es muy importante entender bien los conceptos y las relaciones existentes en

el diseño de un molde. Solo de esa forma se puede diseñar un molde y entender su funcionamiento y desempeño tanto en forma general como a nivel muy particular al entender que función tiene cada pieza, que fuerzas transmite

y soporta, en que direcciones transmite esas fuerzas, que tipo de esfuerzos hay en ella, qué importancia tiene su comportamiento térmico y como es éste,

cuales son los rangos de fuerzas o temperaturas soportables y de que dependen, etc.

Sin embargo no existe el diseño ni la forma de diseñar el molde perfecto, por lo menos esto sería muy costoso y tardado, los resultados al final podrían ser

muy poco prácticos. Como ejemplo de esto se puede mencionar que todo el diseño se basa en análisis estáticos, todos los métodos para calcular grosores

de pared son resumidos a análisis de geometrías básicas, no existe un método para calcular el resorte de retroceso de la placa de pernos expulsores y una vez que se tiene idea de éste se recomienda usar factores de seguridad de

hasta 6. Por todo lo anterior se puede decir que el diseño de moldes como todo el diseño en general es en realidad un arte que se puede perfeccionar en base

al control que provee el conocimiento teórico y en base a la experiencia que tenga el diseñador.

En éste proyecto se apreció como en el proceso de diseño no solamente se puede diseñar mecánicamente un molde si no que también al mismo tiempo se

está haciendo un diseño económico del mismo y un diseño del tiempo y dificultad para construir éste molde. Se pueden aplicar un sinnúmero de materiales y se pueden usar un sin número de dimensiones para detalles en el

molde. Se debe comprender lo importante que es esto pues se puede usar toda esta teoría para reducir costos y tiempos de construcción.


99

GLOSARIO

A avance Ajuste automático, electrónico manual del distribuidor, para

adelantar la chispa de encendido en relación a la posición de los pistones

A antes del punto muerto superior (APMS) Posición del pistón, antes de llegar a la parte superior de su carrera

A Anillos del Pistón [Pistón Rings] Anillos metálicos que se colocan en las

ranuras del pistón, para sellar el espacio circular. Esto ayuda a una buena compresión, al control de la lubricación, y a evitar que gases residuales se deslicen al Carter del aceite

A Anillo de Compresión Anillo metálico, que se coloca en las ranuras superiores, del pistón, y evitan que los gases de la combustión, se pasen al Carter del aceite. La mayoría de pistones llevan dos anillos de compresión

A anillo de aceite (oil pistón ring) Anillo colocado en la parte inferior del pistón,

para evitar que, a este, suba demasiado aceite. (También se le conoce como anillo regulador de aceite)-Se entiende que el aceite que sube, ayuda a lubricar

el contacto cilindro/pistón.

B biela (connecting rod) Componente de acero que sirve para unir el pistón, y el cigüeñal

B Barniz Un deposito no deseado, generalmente en pistones del motor,

formado por la oxidación del combustible, y el aceite de motor.

C Carrera Movimiento completo del punto superior, al punto inferior, o del punto inferior, al punto superior, de un pistón de motor.

C Cámara de la combustión Espacio que queda entre la cabeza del cilindro, y la

parte s... Detalles

C cabeceo Ruido que al golpear contra el cilindro, produce un pistón flojo, o con anillos muy gastados.

D Después del punto muerto superior (ATDC) La posición de un pistón después de que ha pasado el punto muerto superior. Generalmente expresado en

grados

G Golpeteo (detonación) Aumento repentino en le presión del cilindro, causada por pre encendido de parte de la mezcla de aire/combustible, a medida que el

frente de la llama sale del punto de encendido de la bujía. Ondas de presión en la cámara de combustión chocan contra las paredes del pistón o cilindro. El

resultado es un sonido conocido como golpeteo o detonación. El golpeteo puede ser causado por el uso de un combustible, con un grado de octanaje


100

demasiado bajo; por recalentamiento, por la sincronización de encendido

excesivamente avanzada o por una relación de compresión elevada, por depósitos calientes de carbonización en la cabeza del pistón o cilindro Motor de reciprocidad Llamado También motor de pistón. Un modo en que pistones se...

Detalles

P PMS Punto muerto superior (Punto muerto superior (sigla con la que se conoce, la posición del pistón cuando llega al punto máximo de su recorrido, en

su carrera ascendente)

P Punto Muerto Inferior (BDC)- El punto inferior exacto de un golpeteo de pistón.

P Punto Muerto Superior- (TDC)- La parte superior exacta de una carrera del

pistón. Se usa también para especificaciones cuando se gira el motor.

R Relación de compresión La relación del volumen máximo del cilindro de motor (cuando el motor esta en el punto inferior de su carrera) al volumen

mínimo del cilindro del motor (con el pistón en TDC punto muerto superior) De ahí, la cantidad teórica de mezcla, aire/combustible, que se comprime en el cilindro.

R Relación de compresión Diferencia que existe en el volumen del cilindro

cuando el p... Detalles

S Sincronización La Relación entre el encendido de la bujía, y la posición del pistón expresada generalmente en grados de cigüeñal antes deBTDC (antes del

punto muerto superior); o después de ATDC (después del punto muerto superior).

V Volumen de una cámara de combustible, cuando el pistón está en el punto

muerto superior.


101

REFERENCIAS

<1> Riempimento della cavita dello Stampo

Editorial EDIMET Luigi Andreoni

<2> Aluminum and it’s Applications EDIMET

M. Conserva, G. Donzelli

Páginas web:

<3> http://www.quiminet.com.mx/piston

<4> http://www.vochoweb.com/vochow/tips/mod/parte/cigue/piston/piston

<5> http://www.dansmc.com/piston <6> http://www.irtelemetrics.com/piston/biela/cigueñal

<7> http://www.britannica.com/piston

<8> http://www.wikipedia.com/piston

<9> http://www.monografias.com.mx/pistones

<10> http://www.wikipedia.com

<11> http://www.privarsa.com

http://www.quiminet.com.mx/

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