Un tubo ascendente , también conocido como alimentador , [1] es un depósito integrado en un molde de fundición de metal para evitar caries debido a la contracción . La mayoría de los metales son menos densos en estado líquido que en estado sólido, por lo que las piezas fundidas se encogen al enfriarse, lo que puede dejar un vacío en el último punto de solidificación. Las mazarotas evitan esto proporcionando metal fundido a la pieza fundida a medida que se solidifica, de modo que la cavidad se forme en la mazarota y no en la pieza fundida. [2] Los elevadores no son efectivos en materiales que tienen un rango de congelación grande, porque la solidificación direccional no es posible. Tampoco son necesarios para procesos de fundición que utilizan presión para llenar la cavidad del molde. [3]
Las contrahuellas solo son efectivas si se cumplen tres condiciones: la contrahuella se enfría después de la fundición, la contrahuella tiene suficiente material para compensar la contracción de la fundición y la pieza fundida se solidifica direccionalmente hacia la contrahuella.
Para que la mazarota se enfríe después de la fundición, ésta debe enfriarse más lentamente que la fundición. La regla de Chvorinov establece brevemente que el tiempo de enfriamiento más lento se logra con el mayor volumen y la menor superficie; Geométricamente hablando, esto es una esfera. Entonces, idealmente, un elevador debería ser una esfera, pero esta no es una forma muy práctica para insertar en un molde, por lo que se usa un cilindro en su lugar. La relación entre altura y diámetro del cilindro varía según el material, la ubicación del tubo ascendente, el tamaño del matraz, etc. [4]
Se debe calcular la contracción de la pieza fundida para confirmar que hay suficiente material en la contrahuella para compensar la contracción. Si parece que no hay suficiente material, entonces se debe aumentar el tamaño de la contrahuella.
La pieza fundida debe diseñarse para producir una solidificación direccional, que se extiende desde los extremos de la cavidad del molde hacia los elevadores. De este modo, el tubo ascendente puede alimentar metal fundido continuamente a parte de la pieza fundida que se está solidificando. [2] Un método para lograr esto es colocar el tubo ascendente cerca de la parte más gruesa y grande de la pieza fundida, ya que esa parte de la pieza fundida se enfriará y solidificará en último lugar. [4] Si este tipo de solidificación no es posible, pueden ser necesarios múltiples elevadores que alimenten varias secciones de la fundición o enfriamientos . [3]
Un tubo ascendente se clasifica según tres criterios: dónde está ubicado, si está abierto a la atmósfera y cómo se llena. Si el elevador está ubicado sobre la pieza fundida, se le conoce como elevador superior , pero si está ubicado al lado de la pieza fundida, se le conoce como elevador lateral . Los elevadores superiores son ventajosos porque ocupan menos espacio en el matraz que un elevador lateral y además tienen una distancia de alimentación más corta. Si el riser está abierto a la atmósfera se le conoce como riser abierto , pero si el riser está completamente contenido en el molde se le conoce como riser ciego . Una contrahuella abierta suele ser más grande que una persiana porque la contrahuella abierta pierde más calor para moldearse a través de la parte superior de la contrahuella. Finalmente, si el tubo ascendente recibe material del sistema de compuerta y se llena antes de la cavidad del molde, se lo conoce como tubo ascendente vivo o tubo ascendente caliente . Si el tubo ascendente se llena con material que ya ha fluido a través de la cavidad del molde, se lo conoce como tubo ascendente muerto o tubo ascendente frío . Los elevadores vivos suelen ser más pequeños que los muertos. Las contrahuellas superiores casi siempre son contrahuellas muertas y las contrahuellas en el sistema de compuerta casi siempre son contrahuellas vivas. [4]
La conexión del elevador a la cavidad de moldeo puede ser un problema para los elevadores laterales. Por un lado la conexión debe ser lo más pequeña posible para que la separación sea lo más sencilla posible, pero, por otro lado, la conexión debe ser lo suficientemente grande como para que no se solidifique delante de la mazarota. La conexión suele ser corta para aprovechar el calor tanto del tubo ascendente como de la cavidad de moldeo, lo que lo mantendrá caliente durante todo el proceso. [3]
Existen ayudas para el levantamiento que se pueden implementar para retardar el enfriamiento de un tubo ascendente o disminuir su tamaño. Uno está usando una funda aislante y una parte superior alrededor del elevador. Otra es colocar un calentador solo alrededor del elevador. [3]
Un hot top , también conocido comoEl cabezal de alimentación ,[5]es un elevador especializado que se utiliza para ayudar a contrarrestar la formación detuberíasal fundir lingotes. Es esencialmente un elevador abierto y vivo, con un revestimiento cerámico caliente en lugar de solo los materiales del molde. Se inserta en la parte superior de la lingotera cerca del final del vertido y luego se vierte el resto del metal.[6]Su propósito es mantener un depósito de metal fundido, que drena para llenar la tubería a medida que se enfría la pieza fundida. El hot top fue inventado porRobert Forester Mushet,quien lo llamó Dozzle . Con una tapa caliente sólo se desperdicia entre el 1 y el 2% del lingote; antes de su uso, se desperdiciaba hasta el 25% del lingote.[7]
La eficiencia o rendimiento de una pieza fundida se define como el peso de la pieza fundida dividido por el peso de la cantidad total de metal vertido. Las contrahuellas pueden añadir mucho al peso total que se vierte, por lo que es importante optimizar su tamaño y forma. Las bandas existen sólo para asegurar la integridad de la pieza fundida, se retiran después de que la pieza se ha enfriado y su metal se vuelve a fundir para volver a utilizarlo; como resultado, el tamaño, el número y la ubicación de las contrahuellas deben planificarse cuidadosamente para reducir el desperdicio mientras se llena toda la contracción en la pieza fundida. [4]
Una forma de calcular el tamaño mínimo de una mazarota es utilizar la regla de Chvorinov estableciendo que el tiempo de solidificación de la mazarota sea mayor que el de la pieza fundida. Se puede elegir cualquier momento, pero un 25% más suele ser una opción segura, que se escribe de la siguiente manera: [4]
o
Porque todos los factores de molde y material son iguales para n. Si se elige un cilindro para la geometría de la contrahuella y la relación altura-diámetro está bloqueada, entonces la ecuación se puede resolver para un diámetro, lo que hace que este método sea una forma sencilla de calcular el tamaño mínimo de una contrahuella. Tenga en cuenta que si se utiliza una contrahuella superior, el área de superficie que se comparte entre la contrahuella y la pieza fundida debe restarse del área de la pieza fundida y la contrahuella. [8]
