INTEGRANTES: Haro Castillo Albert Jhon Rodriguez Gutierrez Manuel Rosario Bravo Roy Miguel Sanchez Barba Nelver Vergaray Tamayo Wilson
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Para desarrollar los distintos moldes de la industria de fundición se requieren de materiales que cumplan con las propiedades óptimas. Normalmente en el proceso de fundición se emplean las arenas sintéticas. El empleo de las arenas es consecuente de procedimientos y ensayos.
L
a plasticidad
La
refractariedad
La
cohesión o resistencia
La
permeabilidad
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Propiedad que indica la capacidad para reproducir los detalles de los modelos. Depende de dos factores: la deformabilidad, la fluencia.
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Cualidad de la arena de ofrecer resistencia a altas temperaturas. La refractariedad viene asegurada por el contenido de sílice. También influyen el tamaño de granos. El grado de refractariedad depende del metal al que deba colarse.
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Depende de la acción de la acción del aglutinante y del porcentaje de humedad. Influye la forma de los granos. Se pueden determinar mediante ensayos de compresión, tracción.
RELACION ENTRE LA RESISTENCIA MECANICA Y EL PORCENTAJE DE HUMEDAD
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Facilidad que ofrecen para dejar evacuar el aire y los gases que se desprenden al realizar la colada. SU GRANULOMETRIA
LA FORMA DE LOS GRANOS
DEPENDE DE: SU CONTENIDO DE ARCILLA
LA INTENSIDAD DE APISONADO
PORCENTAJE DE HUMEDAD
Ensayos Arenas
Permeabilidad.
Humedad.
Resistencia(corte, compresión y tensión).
Dureza
Las
normas han sido tomadas de las dictadas por la Sociedad Americana de Fundidores AFS. La norma fundamental para la elaboración de las probetas es la utilización del compactador de arena y que este calibrado a la altura de caída para el peso. La norma AFS indica con respecto a las características del espécimen: .La probeta es de forma cilíndrica •
Diametro exacto de 50.8 ± 0.025
. Altura de 50.8 ± 0.793
Se
usa para hacer la prueba de compactabilidad en muestras de arena, y para formar especímenes patrón para una diversidad de otras pruebas de arenas.
Para evaluar la permeabilidad de una arena, se mide el tiempo de paso a presión invariable de un volumen determinado de aire a través de una probeta de ensayo cilíndrica de arena, de sección y altura constante(de 50.8*50.8 mm) bajo un apisonado definido. En el caso de arenas nuevas a estudiar, se dispondrá, además de un material de preparación de arenas(arenadora piloto) y compartimientos estancos.
Luego
según los datos del ensayo se puede determinar el numero de permeabilidad de la arena:
ℎ
Número de permeabilidad= V, volumen del aire que pasó por la probeta t, tiempo de paso del aire en segundos. h, Altura de la probeta en cm A, Sección de la probeta p, Presión del aire en g/cm2
Este
ensayo es muy importante si sobre todo se trata de realizar piezas complicadas, esto debido a que el cuerpo de la arena es de la máxima importancia en el modelo. Depende esencialmente: Cantidad y calidad de arcilla
Control
Humedad de arcilla
Calidad del mezclado
y comprobación, existen dos métodos: 1. Una probeta cilíndrica se somete a un ensayo de compresión y cizallamiento. Conviene repetir varias veces estos ensayos ,que se realizan con una muestra ya en verde o estufada.
2.Probeta en forma de paralelepípedo se conduce muy lenta y progresivamente hasta el borde de una tablilla. Cuando el peso de la parte en falso rebasa el limite de resistencia de la sección de la probeta, esta se desprende. Se pesa la parte caída.
Finalidad: Determinar los rangos de resistencia de una muestra de arena
en verde. Procedimiento:
Confeccionar la probeta.
Colocar las mordazas cilíndricas y a continuación la probeta de arena
Empezar a girar el volante del aparato y leer en el manometro
Finalidad: Determinar la máxima resistencia al cizallamiento transversal de una muestra de arena en verde. Procedimiento:
Confeccionar la probeta.
Colocar las mordazas y a continuación la probeta de arena
Empezar a girar el volante del aparato y leer en el manómetro
La
humedad de la arena se controla por simple estufado a 120 ºC de una masa de arena preparada y conocida. Se observa una sensible perdida de peso. Se pesa la arena seca. En conclusión: la diferencia entre el peso de la arena húmeda y el de arena seca representa el del agua evaporada.
Procedimiento:
Pesar una cantidad de 50 gr. de arena escogida por el método de cuarteo. Secar la arena en el horno a una temperatura de 105 a 115 °C, por un tiempo de 1 a 3 minutos.
Pesar la muestra de arena seca Calculamos el porcentaje de humedad: − % = *100 :pesos de las muestras de arena seca
El
grado de humedad también puede determinarse mediante la comprobación de la presión producida por un pequeño recipiente en el cual se ha introducido un peso de arena con una pequeña adición de carburo de calcio. Consideraciones: Muestras deben de ser de Recipiente hermético debe arena nueva.
estar seco y no contener arena.
Registrar en una tabla las presiones correspondientes a la reacción carburo-agua.
Procedimiento: 1°.Pesar 50 gr. de arena, escogida mediante el método de cuarteo. Y 50 gr. de carburo de calcio.
El ensayo se debe realizar con porcentajes de 4,6,8,10,12,14% de agua con respecto a los 50 gr. de carburo.
2 .Colocar la muestra dentro del cilindro del dispositivo de humedad. °
3 .Colocar 50 gr. de carburo de calcio dentro de la cavidad de la tapa. °
4 .Acoplar la tapa en el cilindro manteniendo el aparato en posición horizontal. °
4 .sostener el aparato con firmeza y sacudirlo violentamente durante 3 segundos. °
5 .virar el aparato durante 1 minuto antes de repetir la operación anterior. °
6°.Mantener el aparato horizontal y registrar la presión marcada por el manómetro. 7°.aliviar la presión en dirección lejos del operario y vaciar el contenido de la bomba.
8°.Finalmente procedemos a pesar nuevamente el producto de
la mezcla, para poder obtener el porcentaje de humedad: % =
−
*100
La
dureza de la superficie de un molde o probeta, se determina por medio del probador de dureza o durómetro, con graduaciones en el indicador de 0 a 100 milésimas de pulgada y con subdivisiones de una milésima, se pone el vástago en contacto con la superficie de la probeta, se aplica la carga al indentador presionando firmemente y se lee la profundidad de penetración en el indicador. Es importante medir la dureza superficial de los moldes especialmente cuando se presentan problemas de excesiva dureza, generando sopladuras de superficie, colas de cometa, etc., o defectos de dureza originando penetración del metal en la arena, obteniéndose superficies rugosas e incrustaciones de arena. Un molde apisonado con una dureza de 40 a 50 es blando, de 50 a 70 es mediano, de 70 a 75 es duro de 85 a 100 es muy duro .
La finura de una arena de moldeo se determina por el tamaño y distribución de sus granos, el objeto del ensayo es obtener la curva de distribución granulométrica de la arena. El procedimiento para la separación del tamaño de grano a través de una serie de cedazos metálicos de mallas decrecientes y organizados en forma vertical consiste en pesar 100 gramos de arena seca previamente lavada, se coloca en el cedazo superior cubierto con la tapa, y se inicia la vibración que debe ser de quince minutos
Este procedimiento es aplicable a arenas que no contienen arcilla, arenas aglutinadas en forma natural o sintéticas, de las cuales se determina la cantidad de arcilla por lixiviación.
El análisis granulométrico de la muestra se calcula sobre una base del 100% de arena, pesando la cantidad retenida en cada malla para establecer el reparto porcentual de los granos en un diagrama de la curva de frecuencia del tamaño de grano ( porcentaje de arena retenido en cada cedazo vs. número del cedazo), iniciando la operación de pesado por la malla superior hasta terminar con la bandeja del fondo y anotando los pesos obtenidos.
El
índice de finura indica el tamaño de grano que predomina y por lo tanto sirve para juzgar una arena de acuerdo con las exigencias de la superficie de la pieza.
Para
calcular el índice de finura, se multiplica el peso de la sílice retenida en cada tamiz por el coeficiente de la columna C, se efectúa la suma de estos productos (B x C) y esta suma se divide por el peso de la muestra.
De
acuerdo con este valor de índice de finura, la arena se puede clasificar
en: Arena muy gruesa, índice de finura menor de :8 Arena gruesa :18-35 Arena media :36-60 Arena fina :60-150 Arena finísima mayor de 150
Es el mas común de los minerales utilizados en la fundición para producir moldes.
Teniendo las siguientes propiedades: •
La más abundante en la naturaleza. Fácil extracción y universal localización. Bajo costo de producción. Dureza y resistencia a la abrasión satisfactoria. Disponible en una amplia variedad de grano y forma.
Existe en U.S.A En Washington y Carolina del norte.
su material madre es el mineral fosterita (Mg2SiO4) y fayalita (Fe2SiO4)
Para uso de fundición se selecciona el mineral con mayor porcentaje de fosterita.
Menor expansión térmica que la sílice.
Mayor conductividad térmica que la sílice.
Se encuentra en pequeñas cantidades y los depósitos comerciales están localizados en florida y Australia.
Alta conductividad térmica.
Alta densidad.
Baja expansión térmica.
Resistencia a ser humectada por el material.
Depósitos comerciales principalmente en Sudáfrica y requiere largos procesos para poder ser utilizada en fundición.
Alta densidad.
Difícil de humectar por el metal.
Muy estable y difícil de descomponer o romperse.
Baja expansión térmica.
Alta absorción y transferencia de calor.
Arenas naturales se encuentran en la naturaleza formando sedimentos y si el porcentaje de arcilla y sílice es el correcto se denomina tierra o arena natural de moldeo
Arenas artificiales o sintéticas se preparan mezclando sílice, arcilla y agua.
Proporciona una mayor resistencia de entrelazamiento si se compacta de una forma adecuada y requiere de mayor humedad.
Los
granos
redondos
fluyen
mejor,
tienen
mayor
resistencia de compresión, mejores propiedades de ventilación (permeabilidad)
Las arenas compuestas no se usan con frecuencia debido a sus propiedades finales impredecibles, tienen a romperse.
Las arenas verdes están hechas normalmente de arena sílice (SiO2).
Una arena sílice en forma pura, 98% SiO2
tiene un punto de fusión de aproximadamente 3100 F (1704 C).
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Si el contenido de SiO2 en la arena se reduce, entonces el punto de fusión también descenderá.
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El moldeo en verde se utiliza fundamentalmente, para piezas de tamaño pequeño y mediano.
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El porcentaje de humedad debe ser inferior al 8% para evitar un excesivo desprendimiento de gases durante la colada.
Es aquella que se a eliminado toda la humedad.
La arena seca es una mezcla de sílice seca fijada con otros materiales que no sea la arcilla.
permite piezas de mayor geometría con mayor precisión dimensional y mejor acabado superficial .
Se han obtenido a base de un secado controlado para mejorar la permeabilidad.
es la arena que se apisona contra la cara del modelo y que forma la cara del molde
Suele ser una mezcla de arena vieja y arena nueva, o con otros materiales aglutinantes, que se prepara para el uso atemperándola primero con la correcta cantidad de agua.
Luego se muele para obtener una arena fina y bien aglutinada que pueda producir
capa lisa y firme , para que no se
desmorone o sea arrastrado por el liquido.
En su elaboración de machos se utiliza arena Extra silícea de granos redondos y tamaño uniforme con aglomerantes especiales para machos.
Esta preparado su aglutinante de base de vidrio líquido consistente en una solución de silicato.
PREPARACIÓN DE LAS ARENAS DE MOLDEO
ARENAS DE MOLDEO
BENTONITA
Cohesión y Plasticidad
FACILITA SU MOLDEO resistencia suficiente para mantener la forma
PRUEBAS
Fórmula que mejor se comporta Punto de partida
Arena
Nueva: de ríos, mar u otras canteras.
Arena
Reciclada: arena recuperada después de una
fundición.
Tierra
Blanca: éste componente es de uso
común.
Carbón
Marino: Ayuda a reducir la ocurrencia de penetración de metal, proporciona permeabilidad y contribuye a mejorar el acabado superficial.
Bentonita: Es un tipo aglutinante.
Agua: Componente fundamental para el amarre de la arena, es decir,
para obtener una buena cohesión.
Parámetro crítico Humedad .
La
investigación inicia conociendo y describiendo el proceso actual de preparación de arena utilizada para elaborar los moldes de las siguientes piezas:
1. Productos pequeños (0 50 lb.) –
2. · Productos medianos (51 500 lb.) –
3. · Productos grandes (Mayores de 500 lb.)
Componentes para su
formulación: arena reciclada, arena
nueva, bentonita, carbón marino y agua. Tipos de arena:
- arena de cuerpo: es la que esta en contacto con el
metal fundido. - arena de relleno: es para completar la altura de la caja (es la arena reciclada, humedecida y compactada)
Pasos para realizar la mezcla de los componentes en la arena de cuerpo:
1. Se toma arena de reciclaje. 2. Se toma arena nueva. 3. Se coloca la arena reciclada, en la cantidad deseada, sobre el suelo en un espacio amplio, formando una base. 4. Se agrega la arena nueva, la bentonita y el carbón carb ón marino sobre la arena reciclada,
5. Se hacen hoyos a lo largo y ancho de esta mezcla, se le agrega agua y se mezcla hasta lograr uniformidad.
Los materiales utilizados son: Arena reciclada, arena nueva,
bentonita, carbón marino, agua. Pasos: 1. Arena reciclada:
2. Zarandear la arena:
3.
Arena nueva:
4.
Se coloca la arena reciclada en un espacio amplio: finalmente se mezcla todos los compone formando una mezcla uniforme (formando un montículo)
Esta
preparación de arena se caracteriza porque el operario puede trabajar con esta para un cierto numero de coladas.
Es decir que esta arena se reutiliza sin agregar mas
cantidades de elementos que componen la fórmula. y cuando la arena se encuentra quemada o el cuerpo del
molde ya no es el mismo por falta de aglutinante. Se procede a rehacer otro.
Distribución de la arena hasta las maquinas de moldeo.
1.Arena reciclada.(Fig.1.13)
2. Arena nueva. Se toma la cantidad necesaria según la formulación (Fig.1.8). 3. Haciendo uso de la maquina de malla vibradora (Fig.1.14-1.15),
4. Se toman las cantidades de dichas arenas necesarias en la formulación, estas se colocan dentro de la mezcladora eléctrica (Fig.1.16).Se añade al mismo tiempo la bentonita y el carbón marino distribuyéndolas dentro de la mezcladora (Fig.1. 17).
5. Agregar agua de forma uniforme a la mezcla, 6. La mezcladora permanece en operación con todos los componentes, 7. Se obtiene finalmente la mezcla y se deposita en un lugar destinado para ella de donde luego es transportada por carretas (Fig.1.18) hasta el lugar de moldeo.
1. Se trabaja con arena reciclada (Fig.1.1, 1.13), 2. Arena nueva, tomar las cantidades necesarias según la formulación (FIg. 1.8) 3. Se zarandea la arena reciclada y la arena nueva para obtener un mismo tamaño de grano.
4. Colocar la arena reciclada en un espacio amplio, 5. Luego colocar la bentonita y el carbón marino, 6. Hacer hoyos a lo largo y ancho de esta mezcla 7. Mezclar el agua con los demás componentes, 8. Se traslada la arena ya preparada hasta el lugar de trabajo.
Los componentes de dichas fórmulas están disponibles para los encargados del proceso de su mezcla de la siguiente forma: Bolsas de BENTONITA, bolsas de CARBÓN MARINO, carretadas de ARENA, carretadas de TIERRA y galones de AGUA.
Para el análisis se tiene: 1 bolsa de bentonita equivalente a 100 Lb. 1 bolsa de carbón marino equivalente a 50 Lb. 1 carretada de arena reciclada equivalente a 232 Lb. 1 carretada de arena nueva equivalente a 300 Lb. 1 carretada de tierra blanca nueva equivalente a 234 Lb. 1 carretada de tierra reciclada equivalente a 232 Lb.
Formulación utilizada para la elaboración de 1 molde.