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TECNOLOGIA MECANICA II – MEC 243 
EXAMEN FINAL/MESA DE EXAMEN 2 OPCION – II 2020 
MSc. Ing. Francisco Montaño Anaya 
 
Nombre:(Aps,Nombre)_______ROGELIO CHALO FERROCAGUA _________Nota:_________ 
1. Si a una fundición de cierta forma se le va a duplicar el volumen, describa los 
efectos sobre el diseño de molde, incluyendo el cambio requerido en el tamaño 
de las mazarotas, canales de alimentación, estranguladores y bebederos. 
R.- 
 
Bueno si en la fundición se duplica el volumen los defectos que vamos tener en el diseño de molde, 
influyendo el cambio en el tamaño son: 
*La mazarota respecto al metal se desperdicia y también se separa del proceso y se refunde para hacer 
fundiciones siguientes. 
* Es deseable que el volumen de metal en la mazarota sea el mínimo. Como la forma geométrica de la 
mazarota se selecciona normalmente para maximizar 
* el efecto en el diseño va tener que ser fabricada y diseñada para otro modelo con mayor volumen. 
* también la mazarota esta diseñada suficientemente grande para que proporcione una cantidad de metal 
liquida de metal y así compensar la contracción en la fundición 
* la velocidad del metal fundido es la parte superior de copa es muy baja y se puede considerare cero 
La colada es importancia que radica en elaborar piezas moldeadas, artículos piezas en bruto, empleando el 
método del colado del metal fundido en moldes. En la práctica actual de la fundición, se usan moldes 
temporales (arena que se destruyen con facilidad) y semi temporales de masas refractarias y moldes 
metálicos (moldeo en lingoteras 
POR EJEMPLO 
Tenemos una pieza a fundir y tener un acabado (figura) . bueno primeramente tenemos que tener un 
molde. cómo nos dice la pregunta si se va duplicar el volumen que defectos va tener en el diseño. 
Lo más importante sería el diseño porque depende del diseño es el acabado final. Como vemos en la 
segunda imagen es una pieza solida de un volumen 
Se va hacer un cálculo de volumen de la mazarota como cambia el volumen 1 y 2 . 
Pieza a fabricar. 
 
 
 
 
Datos : 
V1=247652.86 mm3 
V2=495305.72 mm3 
As=27920.27 mm2 
Fórmula para calcular mazarota 
Vmaz=V*C*K 
Vmaz=247652.86*0.07*2 Vmaz=495305.72*0.07*2 
Vmaz=346771.3 mm3 Vmaz=69342.8008 
 
 
2. La forma óptima de una mazarota es esférica, para asegurar que se enfría más 
lentamente que la fundición que alimenta. Sin embargo, es difícil fundir 
mazarotas con esa forma. (a) Dibuje la forma de una mazarota ciega que sea fácil 
de moldear pero que tenga la menor relación área-volumen posible. (b) Compare 
el tiempo de solidificación de la mazarota en la parte (a) con el de una mazarota 
con forma de cilindro circular recto. Suponga que el volumen de cada mazarota 
es el mismo y que su altura es igual a su diámetro. (Ver ejemplo 10.1). 
R.- 
 
a) dibujamos una mazarota ciega 
 
 
 * con la ecuación 10.7 de la página 272 sacamos la fórmula de la solidificación y es la formula 
 
a) Dibujamos forma de mazarote esferico 
 
 
*calculamos el tiempo de solidificasion con una mazarota esferica. 
 
𝑇𝑠 = 𝐶𝑀 (
𝑉
𝐴
)
2
 𝑚𝑖𝑛 
 
𝑣𝑒𝑠𝑓 = (
4
3
) 𝜋𝑟3 𝑟 = (
3 ∗ 𝑣𝑒𝑠𝑓
4𝜋
 )1/3 
 
 Asumiendo un 𝑣𝑒𝑠𝑓 =0.76 (𝑚
3) 𝑟 = (
3∗0.96
4𝜋
 )1/3 
 𝑟 = 0.61 (𝑚3) 
*Hallamos el área de la esfera 
𝐴 = 4𝜋𝑟2 𝐴 = 4 ∗ 𝜋 ∗ 0.612 𝐴 = 4.67 (𝑚2) 
*teniendo volumen y área calculamos el tiempo de solidificación 
𝑇𝑠 = 𝐶𝑀 (
𝑉
𝐴
)
2
𝑚𝑖𝑛 
𝑇𝑠 = 𝐶𝑀 ∗ (
0,76
4.67
)
2
 𝑇𝑠𝑡 = 0.026𝐶𝑀 [min ] 
 
 
 ESFERA 
𝑉 = (
4
3
) 𝜋𝑟3 
𝐴 = 4𝜋𝑟2 
a) dibujamos forma de mazarota cilindro 
 
 
*calculamos el tiempo de solidificación en un cilindro 
 𝑣𝑐𝑖𝑙 = 𝜋𝑟
2ℎ 𝑟 = ℎ 
 𝑣𝑐𝑖𝑙 = 2𝜋𝑟
3 
𝑟 = (
𝑣𝑐𝑖𝑙
2𝜋
)1/3 
 Asumiendo un 𝑣𝑒𝑠𝑓 = 𝑣𝑐𝑖𝑙 = 0.76 (𝑚
3) 
𝑟 = (
0.76
2𝜋
)
1
3
 
 𝑟 = 0.49 (𝑚3) 
*Hallamos el área del cilindro 
 𝑨 = 𝟐𝜋𝑟ℎ + 2𝜋𝑟2 𝑟 = ℎ 
𝑨 = 𝟔𝜋𝑟2 
 𝐴 = 6 ∗ 𝜋 ∗ 0.492 
 𝐴 = 4.53 (𝑚2) 
*calculamos el tiempo de salificación en cilindro 
𝑇𝑐𝑖𝑙 = 𝐶𝑀 ∗ (
0,76
4.53
)
2
 𝑇𝑐𝑖𝑙 = 0.028𝐶𝑀 [min ] 
 
 CILINDRO 
𝑉 = 𝜋𝑟2ℎ 
𝑨 = 𝟐𝜋𝑟ℎ + 2𝜋𝑟2 
b) Compare el tiempo. según los datos podemos ver que el tiempo de solidificación de la esfera es 
más lenta con una mazarota cilíndrico 
 
 𝑇𝑒𝑠𝑡 = 0.026𝐶𝑀 [min] 
 𝑇𝑐𝑖𝑙 > 𝑇𝑒𝑠𝑓 
 𝑇𝑐𝑖𝑙 = 0.028𝐶𝑀 [min ] 
 
 
3. Para la PIEZA de metal fundido ilustrada en la figura abajo, muestre cómo pueden 
utilizarse (a) la colocación de la mazarota, (b) la colocación del macho o corazón, 
(c) las camisas metálicas, y (d) los enfriadores para ayudar a alimentar el metal 
fundido. 
 
 
 
 
 
R.- 
 
Pieza 
 
 
Plano de La pieza 
 
 
 
 
 
 
 
a) mazarota (color amarillo) 
 
 
 
 
b) Corazón o macho ( color rojo ) 
 
 
 
 
c) Camisa metálica ( color rojo) 
 
 
 
d) Enfriadores ( color verde ) 
 
 
 
es muy importante evitar cualquier tipo de irregularidades en las piezas fundidas, por tanto se debe 
considerar diseño en cuanto al molde, aleación de los metales, el tiempo de molde que se utiliza , deben ser 
bien definidas . es por ello, que en este capitulo se trataran los aspectos técnicos y económicos mas 
importantes en el proceso de fundición 
 
4. En la figura P12.39 se muestra un diseño incorrecto y uno correcto para una 
fundición. Revise los cambios realizados y comente sus ventajas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
R.- 
Podemos ver uno de los cambios que esta el núcleo exterior en la figura incorrecta lo que no podemos ver 
en la figura correcta (las cortaduras en “c” de ambos lados de la incorrecta) 
*La ventaja en la figura correcta es fácil manipular y con buenos resultados 
*en la incorrecta el núcleo exterior es muy delgada en la parte funcional donde el punto puede fracturarse 
si se somete a fuerzas elevada o a impacto. 
5. Se indicó que el ensanchado en el laminado plano aumenta con (a) la reducción 
de la relación anchura a espesor del material de entrada, (b) la reducción de la 
fricción, y (c) la reducción de la relación de radio del rodillo a espesor de la cinta. 
Explique por qué. 
R.- 
 
 a) la velocidad de la superficie del rodillo es rígido constantes existe un desplazamiento relativo entre el 
rodillo y la cinta a lo largo del arco de contacto en el espacio de laminación, Debido a las fuerzas del rodillo 
aplicado en la lámina existe la diferencia de espesor. 
 b) se ubica a la izquierda del punto neutral debe ser superior a la derecha. Debido a la reducción de la 
fricción podrá ser ensanchado sin perder propiedades y no bruscamente si tuviera la fricción elevada. 
 c) porque cuanto más alta es la fricción y es más grande el radio del rodillo, mayor será la reducción 
posible. Porque debido al radio menor existirá un laminado con más esfuerzos residuales mientras con un 
radio mayor se tendrá un laminado uniforme. 
6. En la figura P14.36 se muestra una forja redonda por impresión de matrizproducida con una pieza en bruto cilíndrica, como se muestra a la izquierda. 
Conforme a lo descrito en este capítulo, dichas partes están hechas en una 
secuencia de operaciones de forjado. Sugiera una secuencia de pasos intermedios 
de forjado para hacer la parte de la derecha y dibuje la forma de las matrices 
requeridas. 
 
 
 
 
 
 
R.- 
* conseguir una pieza de metal, cilindro mediante procesos como recorte, aserrado o tronzado. 
* calentar a una temperatura la pieza de trabajo en un horno apropiado, Para forjado en caliente, 
precalentar. 
* Forjar el cilindro en las matrices apropiadas y en la secuencia adecuada. Es necesario eliminar cualquier 
exceso de material. 
* Realizar la operación de Punzonado de cavidades o clavado. 
* Efectuar operaciones adicionales, como enderezado y tratamiento térmico (para mejorar las propiedades 
mecánicas) 
Dibujar La forma de la matriz y seria de esta forma 
 
7. Al comparar partes forjadas y fundidas, notamos que una misma parte se puede 
fabricar mediante ambos procesos. Comente las ventajas y desventajas de cada 
proceso, considerando factores como el tamaño de la parte y la complejidad de 
la forma, la flexibilidad del diseño, las propiedades mecánicas desarrolladas y el 
desempeño durante el servicio. 
R.- 
La fundición en molde desechable, puede ser bastante más económica que su producción por medio de 
forjado para lotes más cortos de producción. Este método de fundición no requiere moldes ni 
herramentales costosos, en tanto que el forjado exige matrices costosas. 
Por lo general, se prefieren los aceros fundidos para matrices grandes debido a su resistencia y tenacidad, 
así como por la facilidad con que se puede controlar y modificar la composición del acero, el tamaño de los 
granos y las propiedades. 
Como sucede con los modelos utilizados en la fundición, en el diseño de las matrices de forjado se proveen 
tolerancias, porque quizá sea necesario el maquinado de la forja para obtener las dimensiones finales y el 
acabado superficial deseado 
 
FORJA 
VENTAJAS 
Las piezas forjadas durante el proceso la parte interna den los cambios de grano y asi hacer el molde de la 
forja continua unos minutos afuera las características de la pieza. 
Las técnicas de forjado son útiles para trabajar el metal porque permite darle la forma deseada al acero y 
además mejora la estructura del mismo. sobre todo, porque refina su tamaño de grano. 
La forja toma como materia prima el lingote o tocho de colada continua, que son sujetos a la deformación 
en caliente para poder refinar la estructura metalúrgica 
Ningún otro proceso de deformación del acero puede igualar la capacidad de la forja de desarrollar una 
óptima combinación de propiedades. 
 La forja normalmente se utiliza en componentes donde la seguridad es fundamental. Por ejemplo, en 
aviones, coches, tractores, barcos, equipos de perforación de petróleo, motores y otra maquinaria 
industrial. 
DESVENTAJAS 
El forjado en caliente previene el endurecimiento de trabajo y aumenta la dificultad de realizar el 
mecanizado de la pieza. 
En el forjado la limitación se da en la forma del dado a la hora de crear piezas complejas 
En este proceso de forjado tiene poca capacidad de producción. 
FUNDIDA 
VENTAJAS 
En las piezas fundidas es uniformidad con las propiedades del metal a utilizar. 
Se utilizan menos material que con otros procesos 
En fundición no hay necesidad de montajes 
Se logran las dimensiones requeridas en el exterior de la fundición 
En la fundición se produce menos desechos 
DESVENTAJAS 
Es necesario la utilización de un equipo extra para lograr la rotación del molde. 
El interior de las piezas suele contener impurezas 
 
8. ¿Se pueden fabricar engranes de dientes rectos por medio de: (a) estirado, y (b) 
extrusión? ¿Se pueden fabricar los engranes helicoidales? Explique su respuesta. 
R.- 
bueno en lo principal, si se puede fabricar engranajes rectos por medio de estirado, extrusión, pero los 
engranajes helicoidales no se pueden porque su forma no solo varia con la sección, sino que también varia 
con la longitud a no ser que se tenga un dado con la forma de los dientes helicoidales y la palanquilla sea 
introducida rotatoriamente 
 
Este tipo de engranajes es de tipo más extendido y más fácil de fabricar. 
 
 
este tipo de engranajes es mejor trabajar en extrusión donde te queda un cilindro largo y sin forma o dientes 
en este caso se ayuda a otros engranajes helicoidales. 
 
el proceso de extrusión requiere herramientas de menor costo para la producción en masa de engranes y 
ofrece una versatilidad extraordinaria, ya que por este método puede producirse cualquier forma deseada, 
en el cual se ven involucrados un nuero de matrices o dados que forman la pieza, donde la última de esta 
serie de dados consigue una forma exacta que permite hacer un acabado final por mecanizado. 
 
9. Estime el porcentaje de desperdicio al producir piezas en bruto redondas si la 
holgura entre las piezas es la décima parte del radio de la pieza bruta. Considere 
un troquelado en una y dos filas, como se muestra en la figura P16.62. 
 
 
 
 
 
 
 
 
R.- 
El desperdicio en porcentaje estará dado por la diferencia del área de la lamina a ser 
troquelado y el área circular como se muestra en la figura multiplicada por 100 esto 
debido a que estamos sacando porcentajes en función a el área. 
 
(des)=F(r.A) 
A=A1=a*b 
A=A1=π𝑟2 
N=7[número de agujeros] 
A1=a*b 
𝑑𝑒𝑠 =
[𝐴1 − 𝑁(𝐴2)]
𝐴1
∗ 100 
 
La holgura es de 0.3r tenemos los valores 
 
 
 
𝑎 = 1.5 
𝑏 = 0.4 
 
𝑑𝑒𝑠 =
[1.5 ∗ 0.4 − 7(π ∗ 0.182)]
1.5 ∗ 0.4
∗ 100 
 
𝑑𝑒𝑠 = 18 % 
 
 
 
10. Examine algunos de los productos (al menos 5) que se encuentran en su casa 
que estén fabricados con hojas metálicas y discuta el proceso, o la combinación 
de procesos, por medio del cual cree que se produjeron. 
R.- 
 
 
 
En lo principal es acero se funde a una temperatura adecuada luego una maquina cuerta y un operario pone 
el acero a un molde de forja para asi tener la forma de un alicate , se hace los dientes en una maquina al 
final se hace un temple para que tenga un tenacidad y durabilidad , se remacha las dos piezas y asi tenemos 
un acabado final . 
 
El troquelado de una arandela común en una matriz compuesta. La operación iniciaría con la extrusión del 
diámetro interior con un punzón de penetrado y para el diámetro exterior con el punzón de troquelado, de 
la misma manera un cuchillo las extrusiones para las entradas de los remaches que sujétenla hoja y el mango 
con el punzón de penetrado y con el punzón de troquelado la hoja, aunque la hoja de un cuchillo se puede 
obtener directamente con un troquel directamente y las extrusiones se realizarían por mecanizado de 
arranque de viruta. 
 
 
*Para la lata se iniciaría con el troquelado de la base, para un posterior embutido y un segundo embutido 
para poder añadir más tamaña se somete a un proceso de planchado se fabrica el domo de la lata para añadir 
más resistencia a la lata se prosigue con el proceso de rechazado para el cuello de la lata, al final se unen la 
tapa y la lata por un proceso de costura. 
 
 
 
*Para una olla se inicia con un disco al cual se somete a un proceso de embutido y planchado finalmente a 
un proceso de rechazado para la parte superior de la olla, este procedimiento seria el mismo para vasos y 
jarras 
 
 
11. Al construir grandes embarcaciones, existe la necesidad de soldar grandes 
secciones de acero una con otra para formar el casco. Para esta aplicación, 
considere cada una de las operaciones de soldado discutidas en este capítulo y 
liste los beneficios y desventajas de esa operación en particular para esta 
aplicación. ¿Qué proceso de soldadura seleccionaría? ¿Por qué? 
R.- 
Bueno en este caso es muy necesario soldar grandes secciones para tener más resistencia. Proponemos un 
rango de medición de espesor de 4 mm a 75 mm el procesoóptimo para soldar estas secciones de acero es 
el de SOLDADURA ELECTRICA POR GAS por qué se puede trabajar en: aceros, titanio y aleaciones de 
aluminio con un rango de espesor de 12 mm a 75 mm, es más practico con la unión a tope. 
 
VEMTAJAS 
 
la soldadura por gas se usa principalmente para soldar bordes de secciones en sentido vertical y en un 
paso, con las piezas colocadas con borde, el metal de aporte se deposita en una cavidad entre las dos 
piezas a unir. también es combinable relativamente sencillo capacitar. los espesores van de 12 a 75 mm. 
Las aplicaciones son en puentes, tubos de pared gruesa y diámetro grandes. etc. 
 
DESVENTAJAS 
 
Este tipo de soldadura necesitas equipos especiales. Se considera un proceso de soldadura con maquina 
por que requiere equipo especial 
 
12. Una práctica común al reparar partes costosas rotas o desgastadas (como 
podría ocurrir cuando se rompe un fragmento de una forja) es rellenar el área con 
capas de cordones de soldadura y después maquinar la parte otra vez a sus 
dimensiones originales. Liste las precauciones que sugeriría a alguien que utiliza 
este método 
R.- 
*Verificar que el área perjudicada sea soldable 
 * Seleccionar el proceso de soldadura optimo, para que este no afecte ni altere la integridad del material 
que se soldara. 
* Tomar las medidas necesarias para evitar defectos en la soldadura. 
* Retirar toda la escoria generada después de cada cordón de soldadura para evitar problemas posteriores, 
como ser la corrosión severa en el área de soldadura. 
* Inspeccionar bien la unión soldada sometiéndola a pruebas accesibles. 6. Realizar el mecanizado de 
manera automatizada para evitar errores de precisión humanos. 
 
 
 
Nota.- Cada pregunta tiene un valor de 8.5 puntos, haciendo un total de 102 (2 PUNTOS ADICIONALES)