PROYECTO

DISEÑO

MODELO

PREPARACION DE ARENA

MOLDEO

FUSIÒN

COLADA

SOLIDIFICACION

DESMOLDEO:

ELIMINACIÒN DE BEBEDEROS Y MAZAROTAS

LIMPIEZA

MECANIZADO

TRATAMIENTOS TERMICOS

ESQUEMA DEL PROCESO DE FUNDICION:

ARENAS DE MOLDEO

ARENA: >80% En las mezclas de moldeo

Definición A.F.S.: Es un material compuesto de granos de materia minera, distribuidos desde 2 hasta 0.05 mm de diámetro aprox.

Las arenas de fundición están compuestas principalmente por Si02 (silice) asociado con pequeñas cantidades de micas, feldespatos y otros minerales.

Clasificación: Silice (Si02), Zircon (ZrSi04), Cromita (FeCr2O4), Olivino ((Mg,Fe)2Si04), estaurolita (FeAl5SiO12OH) y silicatos de alumino

1. Silice 80-90%: Dan refractariedad y permeabilidad (granos grandes)

2. Arcilla (aglomerante) 4-9%: Partículas finas de la arena, p.e; silicato de alúmina hidratado

3. Agua y impurezas 2-6%: minerales complejos, p.e; CaO, MgO, FeO, Na2O

La arcilla con el agua forman una masa pastosa que rodea los granos de silice y hace que entre ellos se genere una fuerza de cohesión

Características exigidas a las arenas para su empleo en fundición:

1. Refractariedad. Resistir la acción de las temperaturas altas. Depende de la pureza en su composición química

2. Resistencia, durabilidad o vitalidad. Debe conservar la reproducción del modelo y soportar los choques térmicos sin fragmentarse, lo cual depende de la estructura de los granos.

3. Permeabilidad. Permite la rápida evacuación del aire y los gases que se generan durante la colada. La distribución granulométrica debe ser la adecuada.

4. Plasticidad: Capacidad de reproducir el modelo.

5. Disgregabilidad: Capacidad de disgregarse fácilmente la arena después de la colada para permitir la extracción de la pieza

Factores que determinan las propiedades de las arenas:

(a) Composición química, (b) Forma, tamaño y distribución del grano, (c) tipo y cantidad del aglomerante, (d) cantidad de agua, (e) Tipo y cantidad de impurezas (f) Calidad de mezclado y (g) Intensidad de apisonado

TIPOS DE ARENA DE MOLDEO

3. Según se les haya empleado o no en el proceso

- Nueva: Es aquella que se va a emplear por primera vez en el proceso

- Vieja: Arena usada en coladas anteriores y es reutilizada.

1. Según el contenido de arcilla

- Mezcla Magra: 4-8% de arcilla, también llamadas arenas verdes. Se utilizan en su estado natural de humedad y arcilla. Contiene la cantidad adecuada de arcilla para ser utilizada en la elaboración de moldes

- Semiarcillosas o semigrasas, 8-10%

- Grasas: También llamadas arenas secas. Poseen más del 18% de arcilla. Estos moldes que después de confeccionados se llevan a un proceso de secado. Se utiliza mucho en piezas grandes. Se logra mayor exactitud dimensional, mayor resistencia y cohesión de la arena y mayor permeabilidad.

2. Según su origen

- Naturales: Arena que se utiliza tal como se encuentra en el yacimiento.

- Sintéticas: Se preparan artificialmente mezclando silice pura con agua y con aglutinante y/o aglomerante adecuado.

4. Según su aplicación en el moldeo

-De contacto: Son arenas preparadas con calidades especiales que se usan para formar una pequeña capa sobre el modelo.

-De relleno: Son arenas viejas procedentes del desmoldeo que se utilizan para complementar el llenado del molde a continuación de la arena de contacto

5. Según su utilización

-Para moldes

-Para machos

6. De acuerdo al tamaño de grano

Arena INDICE AF.S. TAMAÑO DE GRNO

Muy grasa < a 18 entre 1 y 2 mm

Gruesa entre 18 y 35 entre 0.5 y 1 mm

Media entre 35 y 60 entre 0.25 y 0.5 mm

Fina entre 60 y 150 entre 0.12 y 0.25 mm

Finísima > 150 < 0.10 mm

AGLUTINANTESSon productos capaces de conferir cohesión y plasticidad a una mezcla en determinadas proporciones con agua y arena. Una característica de los aglutinantes es la adhesión ya que forman películas alrededor de la arena y adhieren a ella cuando son mezclados con una cantidad definida de arena. Deben de proporcionar: Cohesión, plasticidad, durabilidad, control de defectos de expansión de la silice, fluidez a las mezclas y capacidad de posibilitar el desmoldeo.

CLASIFICACIÓN: Existen dos grandes grupos:

- Inorgánicos: son arcillas y son de tres tipos:

1. Coalinitas Al203.SiO2.2H2O. Estas mantienen su estructura cristalina hasta los 450ºC, a partir de esta temperatura pierde sus propiedades como arcilla.

2. Bentonitas. Arcilla plástica derivada de la descomposición de cenizas volcánicas compuestas principalmente por MONTMORILLONITA (Al1.67Mg0.33Si8020(OH)4. Pierden su estructura cristalina a los 600ºC.

3. Illitas Al4K2(Si6Al2)020(OH). Pierden su estructura cristalina a los 400ºC.

-Orgánicos: La mayoría aumenta la cohesión de la arena en verde y arde a temperaturas bajas. Se adiciona a la arena silícea a cantidades que van de 1-3%.

El principal es la dextrina. Se emplea generalmente para impedir que la superficie del molde pierda muy rápido su humedad. Presentan algunos problemas como la obstrucción de los huecos de la arena disminuyendo así su permeabilidad.

AGLOMERANTESProducto que mezclado con arena se forma una película alrededor de los granos de la arena para endurecerlos y ligándolos entre sí, dándole RESISTENCIA. Debe suministrar: Resistencia a las condiciones mecánicas, térmicas y químicas, resistencia a la erosión, permeabilidad, generar superficies lisas en piezas y facultad de desmoldeo

CLASIFICACIÓN:

De acuerdo al tipo de producto que emplean.

- Los que emplean productos inorgánicos. Cementos, silicatos, sulfitos, etc.

- Los que emplean productos orgánicos. Aceites, resinas sintéticas, oleoresinas y silicatos organicos.

De acuerdo al mecanismo de endurecimiento.

- Endurecimiento con aporte de calor

- Endurecimientos sin aporte de calor. Por la inyección de un gas. p.e. a. Silicato sádico + C02 b. Resinas + S02

CO2 + Silicato de Na → Na2CO3+Si02

También por endurecimiento en la caja. p.e. Cemento portland más agua, silicatos inorgánicos, resinas sintéticas de autoendurecimiento rápido

ADITIVOSLos aditivos se adicionan en pequeñas proporciones y son utilizados para que aparezcan defectos en las piezas fundidas, mejoran su calidad y facilitan el desprendimiento y limpieza.CLASIFICACIÓN:

1. Los que permiten controlar la expansión de la silice.

- Harina de madera

- Materiales celulósicos

- Cenizas volcánicas

- Cereales

2. Los que mejoran la calidad de las piezas. Impiden que el metal líquido penetre en la arena y evitan la reacción metal-molde. Generalmente son: polvo de hulla, brea, grafito.

3. Los que facilitan el desmoldeo: harina de madera, materiales celulosos, polvo de carbón y cereales.

4. Los que estabilizan la humedad en las mezclas: cereales, lejias de bisulfito, metales y azucares.

Otros: Oxido de hierro (fabricación de machos evita grietas), cereales (permeabilidad, resistencia, mejora la calidad de las piezas), harina de silice (en piezas sometidas a fuertes condiciones, por ejemplo el hacer).

Propósito de la adición Sustancia

Aumento de la vida útil y resistencia al secado

Cereales, glicol dietileno

Resistencia en caliente Oxido de hierro, alquitrán en polvo

Acabado superficial y resistencia a la penetración del metal

Alquitrán de polvo, carbón marino

Inhibir la reacción entre el metal ye le molde

Sulfuros, acido bórico

Colapsabilidad y resistencia de los defectos de expansión

Cereales, aserrín

Resumen de las adiciones

Arenas de moldeo

-Arena Base

-Aglutinante

-Agua

-Aditivos

-Humedad

-Permeabilidad

-Resistencia

-Finura

-Refractabilidad

-DurabilidadDegeneración de la arena

- Perdida de humedad

- Degradación de arcilla y aditivos

Res

iste

ncia

a la

com

pre

sión

Per

mea

bili

dad

R

P

Tiempo de maxalado5

- Perdidas de resistencia

ENSAYOS

1. HUMEDAD

2. CONTENIDO DE ARCILLA

3. PERMEABILIDAD

4. RESISTENCIA

5. REFRACTARIEDAD

6. DUREZA

PREPARACION DE MUESTRAS

A) TMAR 3 PALADAS

B) FORMAR UN MONTO DE ARENA Y HOMOGENIZAR

C) APLASTAR LA ARENA CON EL REVES DE LA PALA Y DIVIDIRLA EN 4 PARTES

D) ELIMINAR DOS DE LAS PARTES DEL MONTON

E) REPETIR B, C Y D HASTA OBTENER UNA CANTIDAD NECESARIA PARA LAS MEDICIONES

Componente tubular para comprimir la probeta de norma AFS.

Instrumento para apisonar la probeta de norma AFS

Preparación de probetas

Es de forma cilíndrica: 2” de diámetro y de longitud

Se obtiene por medio de un apisonador. El cual contiene un pinzón que comprime la arena contenida dentro de un recipiente cilíndrico, el cual consiste en un pinzón que comprime la arena contenida dentro de un recipiente cilíndrico.

Dimensiones de la probeta

2”

2”

Análisis granulométrico Los tamices mantienen una relación fija. Se utiliza 50 gramos secos. Se agita aprox. 15 mins. Tamaño de la muestra: 50 gramos

Contenido en arcilla AFS 5,9 gamos ó 11,3%Granos de arena: 44.1 gramos ó 88,2%

Núm. equiv. Cantidad de la muestrade la serie de 50 gramos retenida

E.U.A. en el tamizGramos Por ciento Multiplicador Producto

6 ninguno 0 3 012 ninguno 0 5 020 ninguno 0 10 030 ninguno 0 20 040 0,2 0,4 30 1250 0,65 1,3 40 5270 1,2 2,4 50 120100 2,25 4,5 70 315140 8,55 17,1 100 1,71200 11,05 22,1 140 3,094270 10,9 21,8 200 4,36

Charola 9,3 18,6 300 5,58

Total 44,1 68,2 15,243

Número de finura de grano AFS=Producto total / Porcentaje total=15,243/88,2=173

Determinación de la arcilla

1. Tomar 50 gramos, se seca.

2. Mezcla con 47 cc de agua + 25 cc de NaOH

3. Se lleva a un agitador eléctrico

Se realiza un lavado:

1. Agitar 5 min y eliminar la solución utilizando un sifón (hasta 1”).

2. Agregar agua destilada hasta 6” y agitar 5 min.

3. Dejar asentar y eliminar agua utilizando el sifón

4. Repetir 2 y 3 hasta que el agua salga clara

5. Se seca, se pesa y se obtiene el % de arcilla

Permeabilidad

taphvP ...

.min/

1.502 presiòncmgr

P

- Probeta normal

- Presión 10 gr/cm2

- 2000 cc de aire

Se toma el tiempo

presionsegcmgrP

2/

300

Sellos de mercurio

Entrada de aire

Muestra

Dureza

TIPO DE MOLDE DUREZA

Muy blando 20-40

Blando 40-50

Mediano 50-70

Duro 70-85

Muy Duro 85-100

Prueba Brinell

Una carga de 237 gramos aplicada al indentador debe mover el indicador libremente a 100. una carga de 100 gramos debe indicar 1.27 mm (0.05 pulgadas) o una dureza de 50. El instrumento que se muestra a continuación tiene un indentador con un radio de 12.5 mm . Se requiere una carga total de 980 gramos para mover el indentador 2.54 mm.

Resistencia

Manivela

Resorte Mordaza fija

Probeta de arenaTornillo

Tuerca fija

Sistema de resorte