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Title: Diseño y construcción de una Inyectora para Cera IC-6Lb
Authors: Aguirre Mejía, Juan Gabriel
Advisor: Fajardo Seminario, Jorge Isaac
Keywords: DISEÑO DE MÁQUINAS
DISEÑO EN INGENIERÍA
MÁQUINAS HERRAMIENTAS - DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN
Issue Date: Sep-2006
Description: El proceso de fundición "a la cera perdida" tiene sus orígenes en culturas milenarias que ya conocían sus ventajas y rendimiento. Este método ya era utilizado por los sumerios del valle del Indo en torno al año 2000 a.C.; posteriormente se extendió por el Oriente Medio e incluso llegó a China alrededor del año 1500 a.C. Todas las grandes civilizaciones de la Antigüedad, Egipto, Grecia, Roma, etc., se beneficiaron de sus excelencias y eficacia. La técnica empleada en la actualidad en nuestros talleres, supone la conjunción de las estrategias utilizadas en civilizaciones milenarias y la aplicación de las más avanzadas propuestas tecnológicas de nuestro tiempo. El proceso consta de muchas fases, y se caracteriza por una cáscara cerámica refractaria monolítica llamada "racimo", derivado de una forma especial central compuesta de uno o más modelos de cera obtenidos de la inyección de piezas en los oportunos moldes. La posibilidad de producción de pequeñas y grandes series ofrece al cliente una serie de ventajas técnicas y económicas. Diseño: Primero es identificar los elementos que se necesitan en la máquina para que cumpla con el trabajo, comenzamos con un crisol, en el cual reposará el material para ser calentado hasta cierta temperatura, un método de expulsión, diseñaremos la opción más simple para la expulsión del material cumpliendo con las normas de seguridad; aparatos de medición, para medir y controlar la máquina y una estructura sólida de la inyectora, garantizando su seguridad y durabilidad. Capacidad: En el Laboratorio de Fundiciones el uso que daremos a esta máquina es mínimo puesto que será de uso educacional, ubicado en un servicio de baja demanda, pero según la media de estudiantes por ciclo se necesitará mayor cantidad de materia prima, por lo tanto, según las normas la capacidad más baja es de 2 Lb. y la más alta es de 8 Lb. por lo tanto se escoge la media que es de 6 Lb. El crisol es de una forma geométrica básica y regular, cilindro, sus dimensiones aproximadas serán de 150 mm. de diámetro y su altura 230 mm. que en cálculo geométrico nos ofrece capacidad para albergar las seis libras de material y un espacio adicional para seguridad de funcionamiento. Accionamiento: Es el sistema que expulsaría al material calentado en el crisol hacia el exterior, en un principio se pensó en realizarlo de accionamiento manual, pero teniendo en cuenta la seguridad del operador y la rapidez de llenado que significa tiempo máquina – hombre, fue necesario un accionamiento automático, es simplemente introducir en el crisol una cierta presión neumática y de esa manera se expulsará el material. El uso de la fuerza neumática es común en la mayoría de dispositivos automáticos debido a su facilidad de ejecución y bajo costo, su limpieza en el área de trabajo y bajo mantenimiento, es por eso que se adoptó este proceso. Calefacción: El crisol deberá estar en contacto permanente a una fuente de calor, para que se cumpla un ciclo normal de trabajo, su calefacción será eléctrica transmitida por una niquelina debidamente colocada en la base del crisol, parecido a un reverbero eléctrico. Las características técnicas de la instalación del sistema de calefacción se empatan con las propiedades de fusión de la materia prima como la parafina, cera de carnauba y acido esteárico que se anotan en anexos, necesitaremos una temperatura de hasta 150ºc, a pesar de que el controlador electrónico de temperatura tiene un rango de control de hasta 400ºc que es el rango más bajo que existe en el mercado; el consumo eléctrico deberá ser de 110 v y la niquelina que se utiliza en la resistencia es un común repuesto para este tipo de elemento que se consigue en cualquier ferretería de la ciudad. Sistemas de control: Puesto que los principales sistemas son dos, neumático y térmico, la maquina necesitara dos instrumentos de control que son: Regulador de presión: Este instrumento contará con un regulador neumático de presión, un manómetro para registrar su presión y una válvula de desfogue para reducir percances por sobre presión. Cumplirá la labor de regular la presión que ingrese a la máquina con total seguridad. Controlador de temperatura: Este instrumento será el encargado de controlar la niquelina de calefacción, para mayor seguridad y mejor resultados, ocuparemos un controlador de temperatura digital para tener la seguridad de una lectura confiable de la temperatura. Mantenimiento: La máquina se construirá con el concepto de mantenimiento preventivo, de esta manera, sus partes y accesorios tendrán completa facilidad de desmontarse para así cumplir con cualquier arreglo ya sea preventivo o limpieza de la inyectora. Con este objetivo, se tratara de utilizar uniones removibles como pernos, roscas y tornillos para evitar soldaduras y remaches. Sus puntos más débiles y propensos a daños son el regulador de presión, el controlador de temperatura y la niquelina por lo que se recomienda su especial cuidado al momento de leer el manual de operación. Montaje: Para montar todos los componentes de la Inyectora para Cera IC – 6Lb, nos remitimos a los dibujos de conjuntos y particulares, en los cuales constan como conjunto principal a la Inyectora para Cera, después la Pipeta de Inyección, la Carcasa de la Inyectora y el Crisol de la Inyectora. Conclusiones: La Inyectora para Cera IC – 6Lb, es un instrumento prioritario en el Taller de Fundición en la Universidad, con la construcción de ésta máquina se cumple un paso más en la calidad de trabajo para las prácticas en el taller; variables de trabajo serán optimizadas con la inserción de esta herramienta en el laboratorio; ahorro de tiempo es uno de ellos, ahora las practicas serán mucho más rápidas y con la participación de todos los estudiantes; mejor experiencia con las mezclas de ceras es otro punto, en esta inyectora el uso de diferentes materiales para inyectar será su principal propósito; mejor calidad en los productos de inyección, por su facilidad y limpieza en el proceso de inyección, la calidad de terminado en los moldes será superior. La Inyectora para Cera IC – 6Lb, es una clara demostración que se puede construir una máquina con calidad y superior en algunas cualidades a sus similares construidos en otros países. Para el diseño de ésta máquina, también se demostró que siempre existen alternativas de construcción, no siempre lo diseñado anteriormente es la última palabra y cada vez que desarrolle un plan de trabajo, hay que realizar un estudio de mercado, una comparación de precios y estimar según la conveniencia del fabricante sobre todo en el sentido tiempo y costo. Para diseñar esta máquina, primero fue necesario conocer otras máquinas ya existentes en el mercado, en los talleres y conocer sus características; luego diseñar una máquina de iguales condiciones y con una mejora más, caso contrario sería un trabajo con un bajo aporte investigativo; el aporte que se realizó en la Inyectora para Cera IC – 6Lb a diferencia de sus similares es que cuenta con un controlador electrónico digital, que aparte de ser bastante exacto en el campo de manejar temperaturas, nos brinda la posibilidad de conocer la temperatura que existe dentro del Crisol, dato importante para realizar el trabajo de inyección de cera. Construir la máquina fue un proceso muy simple, después de eliminar algunos elementos de fundición su ejecución fue normal, los materiales principales fueron discos de diámetro 250 mm. y cortes de plancha de 5 mm. de espesor para su crisol y carcasa, ejes de bronce para la pipeta de inyección y elementos normalizados como acoples neumáticos, cajetín eléctrico, bisagra, pernos, tornillos, regulador de presión marca "Festo", regulador electrónico de temperatura marca "Camsco" y material eléctrico. Los procesos de trabajo se realizaron en torno, fresadora, roladora, cizalla y suelda.
URI: http://dspace.ups.edu.ec/handle/123456789/830
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