CAMBIOS EN EL SISTEMA DE MOLDEO

Con los resultados de la simulación se detectaron algunas irregularidades de flujo durante el llenado del molde como altas turbulencias y frentes de metal desiguales, las cuales fueron solucionadas realizando cambios geométricos en el modelo. Las modificaciones realizadas en los sistemas de alimentación de metal, se fundamentaron en la variación de los ángulos y las áreas de ingreso del metal fundido. En la tabla 14 se listan las modificaciones que fueron realizadas sobre los modelos de espuma.

Tabla 14. Modificaciones realizadas sobre los árboles de Cobral Ltda Modificación Parámetro mejorado

Geometría uniforme en secciones sistema alimentación de metal

Disminuir turbulencia dentro del sistema y lograr un flujo más uniforme

Ángulos entre la acomodación de las piezas

• Puntos calientes

• Grietas

Espesor zona ingreso de metal Fluidez del metal

Viscosidad del recubrimiento

refractario

Disminuir la presión de gas entre la espuma y el frente de metal

Altura del bajante cerámico Aumentar la presión metalostática

Orientación de una pieza respecto a la otra.

Facilitar el llenado del molde y obtener un solo frente de metal

Densidad de los modelos en

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Durante el proceso de vaciado del molde, se estaban observando tiempos de llenado por encima de 20 segundos, lo cual es perjudicial para la calidad del producto, puesto que pueden presentarse hierro frío, falta de flujo y carbono brillante. Con el análisis de simulación se identificaron problemas de flujo en el canal de distribución de metal, que anteriormente tenía una sección transversal que disminuía conforme se acercaba a la entrada de metal en la pieza. Por tal motivo se diseño una nueva sección transversal, de geometría constante que permitía un flujo más uniforme. Dicha modificación dio solución a los defectos mencionados, evidenciados en la etapa de granallado y limpieza. La figura 57 muestra los canales modificados para el sistema de hidrantes.

Figura 57. Sistema de alimentación para la fabricación de piezas tipo LFC1

Con la identificación de los puntos de mayor concentración de defectos debidos a acumulación de gases y productos de la degradación del modelo de espuma, en los modelos de hidrantes y collares, se decidió aumentar la permeabilidad del recubrimiento refractario disminuyendo la viscosidad del mismo. Se realizaron entonces lotes de producción con pinturas a 1400cp, 500cp por debajo de lo estandarizado, encontrando que se disminuían los defectos por la acumulación de los productos de degradación de la espuma, pero se presentaban defectos por inclusiones de arena. Por tal motivo se decidió pintar el modelo de espuma en la zona del sistema de alimentación de metal con pintura a 1600cp y la geometría de la pieza con pintura a 1900cp, encontrando una disminución significativa de los defectos debidos a la degradación de la espuma y de los defectos por desmoronamiento del molde debido a la alta presión de gas en el espacio formado por la espuma y el frente de metal durante el vaciado.

El mayor impacto generado ha sido la gran disminución de los defectos presentes en las piezas tipo LFC1 producidos en LFC contra las piezas producidas anteriormente en el sistema de fundición convencional anterior. Teniendo en cuenta también de que muchos de las piezas que se fabricaban

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por fundición tradicional pasaban como aprobados en calidad, bajo el método actual serían rechazados; es decir; la implementación de las mejoras en el proceso incremento fuertemente los criterios de Calidad para la compañía al punto no solo de exigir productos buenos técnicamente (sin poros, rechupes, etc.) sino también productos de excelente apariencia. A su vez y referente también a la calidad del producto terminado, las piezas anteriores después de la fase de desmoldeo, pasaban por unos largos y costosos problemas de limpieza, en donde por métodos abrasivos, había que remover excedentes de material depositados fundamentalmente en las líneas de partición y señales de matacho, lo que incrementaba los costos y hacia muy demorado el proceso. Con las piezas por LFC, simplemente pasan por la granalladora, un proceso de inspección visual y quedan listos para ser despachados para los procesos de mecanizado, pintura y ensamble final.

Los Rechazos internos en el sistema de fundición convencional eran en promedio del 11.5 %, siendo las principales causas las mostradas en la figura 58 siguientes:

Figura 58. Rechazos en la producción de piezas por fundición tradicional en arena verde

Se realizo un trabajo importante en el rastreo de los tipos de defectos presentes en la producción de piezas por la técnica LFC implementada en la planta de fundición. Se tomaron los datos estadísticos de los niveles de rechazo de las antiguas referencias de piezas, fabricados por fundición convencional, como parámetro de comparación para verificar la correcta evolución de la calidad en la planta luego de la implementación del proceso LFC. La figura 68 muestra la estadística de distribución de defectos por tipo de defecto.

Al iniciar el proceso LFC para las distintas referencias, durante los meses de prueba, se tienen rechazos del orden del 8%, en esta etapa del proceso se realizaron ajustes y correcciones a los modelos y al sistema de producción en

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general para comenzar a partir del mes 4 de implementación con un rechazo promedio de 4.5%. Es en esta etapa donde jugó un papel importante el análisis numérico mediante simulación del proceso al permitir evaluar la modificaciones para los sistemas de moldeo, indicando los puntos de alta defectologia y las condiciones de flujo de metal.

Al analizar ese porcentaje de defectos, se encontró que un 65% del total de los defectos corresponde a problemas de flujo en el material y a una acumulación de carbón brillante en la parte superior de las piezas, donde finaliza el llenado. Ayudándose con la simulación numérica se rediseñaron los canales de alimentación inferiores, se hicieron ensayos de validación y nuevos ajustes, llegando a valores de rechazo minimos promedio del 2.0 %.(figura 58).

La figura 59 muestra una estadística mes a mes del % de rechazo en la línea de producción de piezas luego de la implementación del proceso LFC. Se nota que durante los meses de implementación que el porcentaje de rechazo rondaba el 8% en total y al final de la investigación se consiguieron niveles de rechazo del 2%. A mediados de agosto y septiembre se aprecia un incremento del porcentaje de rechazo, el cual se explica puesto que en esos meses se realizo la implementación de la pintura refractaria desarrollada.

Figura 59. Porcentaje de rechazos mes a mes para las piezas producidas por LFC en una planta de producción Colombiana

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En el momento de finalización del trabajo de tesis se planteo la simulación de un modelo de 6 piezas tipo LFC1por árbol de moldeo. Este modelo se encuentra en la actualidad en evaluación para aumentar la eficiencia de moldeo y generar mayor productividad en el proceso LFC. la figura 60 muestra una imagen del modelo modelado en software Flow3d

Figura 60. Modelo de 6 piezas por árbol para la producción