Para nuestro proceso de fundición de aleaciones de aluminio vamos a utilizar un horno de crisol basculante KB de la empresa Nabertherm modelo KB 400/12.
Imagen 8.7: Horno de crisol basculante KB 400/12
Nabertherm desarrolla y produce desde hace más de 60 años hornos industriales para una gran variedad de campos de aplicación. Su elevado porcentaje de fabricación propia y el amplio programa de hornos estándar garantizan que los tiempos de entrega de los hornos sea corto. La tecnología innovadora de automatización, control y regulación de Nabertherm hace posible un control completo, así como una supervisión y documentación de los procesos.
Los hornos con calentamiento por gas son idóneos para el servicio de fundición previa, especialmente cuando cuentan con evacuación de gases de escape a través del borde del crisol. Cuando se persigue una alta calidad de la masa fundida, es aconsejable usar una evacuación lateral de los gases de escape. No obstante, la calidad de la masa fundida aumenta en proporción inversa a la eficiencia energética, porque el horno de fusión con calentamiento por combustible y evacuación lateral de los gases de escape consume un 20-
Los hornos de crisol basculante con calentamiento por gas de la serie KB se distinguen por su elevada potencia de fusión por la que son idóneos para esta tarea.
El uso de materiales aislantes de gran calidad resulta de gran provecho para un consumo de energía muy bajo. El quemador de dos fases se puede configurar tanto para su uso con gas como con aceite. Estos modelos, que incluyen una evacuación de los gases de escape a través del borde del crisol, alcanzan tasas de fusión muy elevadas con una óptima eficiencia energética.
Principales características de los hornos KB 400/12 que lo hacen idóneo para nuestro proceso de fundición:
Alcanzan una temperatura máxima de 1200ºC, temperatura apropiada para la fundición de aleaciones de aluminio.
Tienen regulación de la potencia en dos fases: carga grande para servicio de fusión y carga pequeña para servicio de mantenimiento de calor con conmutación automática.
Presenta un innovador sistema de quemadores con óptima aplicación de la llama lo que produce alto grado de efectividad por servicio de sobrepresión para reducir el aire falso.
Imagen 8.8: Quemador de dos fases fijado en el bastidor del horno
Tramo de gas consistente en regulador de presión, filtro de gas, manómetro y válvulas magnéticas.
Técnica de combustión con construcción que facilita su uso, por ejemplo: soplete extraíble hacia atrás con el quemador basculado.
Técnica de combustión confeccionada en base a la norma DIN 746, parte 2
Diseñado para su uso con gas natural o gas natural licuado (GNL) con 8,8 kWh/m3 y 25,9 kWh/m3 respectivamente (la presión previa requerida del gas es de 50 mbar) Permite la posibilidad de uso con otros combustibles y/u otra presión previa del gas. Crisol de grafito arcilloso de prensado isostático
Dispositivo basculante electro-hidráulico con líquido hidráulico HFC difícilmente inflamable.
Imagen 8.9: Grupo hidráulico para la basculación del horno
Colado seguro, uniforme y preciso gracias al punto óptimo de giro del horno y manejo de corredera manual.
Salida de emergencia para desviar la masa fundida de forma segura en caso de rotura del crisol.
Selector-regulador de temperatura para el interior del horno como protección contra sobretemperatura. El regulador desconecta el calentamiento al alcanzarse una temperatura límite ajustada y la vuelve a conectar cuando la temperatura cae por debajo de este valor límite.
Evacuación lateral de los gases de escape para el modo de fusión y mantenimiento de calor. Este sistema ofrece
Gracias a la tapa basculante, ofrece una reducción del consumo de energía de hasta un 50% en el modo de mantenimiento del calor con la tapa cerrada.
Baja exposición del operario a la carga térmica en la parte superior del crisol. Plataforma de trabajo para facilitar la carga
Supervisión de la rotura del crisol con señales ópticas y acústicas
Imagen 8.10: Plataforma de trabajo y sistema de basculación
Características técnicas:
Modelo KB 400/12:
Temperatura máxima: 1200 ºC Crisol: TBN1100
Capacidad: 1000 kg de aluminio Potencia de fusión: 450 kg Al/h
Consumo de mantenimiento de calor con la tapa cerrada: 19 KWh/h Consumo durante la fusión: 1,3-1,5 KWh/kg
Potencia del quemador: 450 KW Dimensiones externas:
Ancho: 2650 mm
Profundidad: 2080 mm
Altura: 2080 mm Peso: 3300 kg
Imagen 8.11: Tabla de propiedades de los hornos de crisol Nabertherm
Conclusiones:
Principalmente se han elegido los hornos de crisol de la marca Nabertherm porque se adaptan perfectamente a las solicitaciones de nuestro proceso de fundición de aleaciones de aluminio. En cuanto al sus dimensiones, cabe destacar su ergonomía, ya que ocupan un espacio reducido en comparación a sus homólogos de otras marcas.
Otro de los motivos de su elección, es que la marca apuesta por la eficiencia energética, y se ve en las opciones que ofrecen para incorporar a sus hornos como la de la regulación de la potencia en dos fases o la evacuación lateral de los gases de escape, que permite un ahorro de energía de hasta un 50%, además de ofrecer con este sistema mayor protección al operario reduciendo, en gran medida, los posibles accidentes que puedan surgir en la manipulación de los hornos.
En medidas de seguridad destacan la supervisión de rotura del crisol con señales ópticas y acústicas y la salida de emergencia para la masa fundida en caso de rotura de éste.
En resumen, podemos establecer que sus principales ventajas son: Gran eficiencia energética.
Innovador sistema de quemadores. Posibilidad de uso con gas natural o GNL.
Interfaz con el usuario concisa para que la manipulación del horno sea sencilla. Buenos sistemas de seguridad.
9 INSTALACIONES
DE
MOLDEO.
MOLDEOEN
ARENA
El moldeo en arena será el método utilizado para la obtención de las piezas requeridas en el proceso de fundición objeto del presente proyecto.
Uno de los aspectos más importantes en los procesos de fundición es el diseño del molde ya que será el responsable directo de la geometría y de las propiedades que se obtengan en la pieza fundida.
El molde debe diseñarse ligeramente sobredimensionado con objeto de permitir que, después de las contracciones que experimenta el metal durante la solidificación y enfriamiento, se obtengan las dimensiones especificadas en la pieza. Los moldes se pueden fabricar empleando distintos materiales entre los que cabe señalar: arena, yeso, cerámica y metal. Los procesos de fundición se clasifican frecuentemente en procesos de molde desechable y de molde permanente, según se destruya éste tras cada proceso de fundición o no, respectivamente.
En primer lugar, se procede a calentar el metal a una temperatura por encima de su temperatura de fusión para transformarlo completamente al estado líquido, adquiriendo a la vez, una fluidez adecuada durante el proceso de colada. Posteriormente, se vierte en el molde.
En un molde abierto, el metal líquido se vacía simplemente hasta llenar la cavidad abierta. En un molde cerrado, el sistema de vaciado permite el flujo del metal fundido hasta la cavidad del molde. El molde cerrado es la forma más importante de producción en operaciones de fundición.
Los procesos de fundición se dividen en dos grandes categorías de acuerdo al tipo de molde que se use: fundición con molde desechable y fundición con molde permanente.
En la fundición con molde desechable, el molde debe ser destruido para extraer la pieza. Estos moldes se fabrican, generalmente, empleando arena, yeso o materiales similares que mantienen su forma usando aglomerantes de varias clases. La fundición en arena es el proceso más importante de los procesos de molde desechable. Estos procesos se subdividen a su vez en procesos con modelo permanente (por ejemplo, moldeo en arena) y procesos con modelo perdido (por ejemplo, fundición a la cera perdida).
Un molde permanente puede usarse muchas veces para producir piezas fundidas. Está hecho generalmente de metal, o algunas veces de un refractario cerámico, que puede soportar las altas temperaturas de las operaciones de fundición. En este caso, el molde permanente consta de dos o más secciones que pueden abrirse para permitir la extracción de la pieza terminada. La fundición en coquilla es el proceso más conocido de este grupo. Lógicamente, en el caso de colar metales, la temperatura de colado deberá ser inferior a la del metal del molde.