1. RE RESU SUME MEN N En el presente informa se indica las propiedades y características que poseen las arenas de moldeo, destacando entre ellas las principales, las cuales son: granulometría, granulometría, permeabilidad, resistencia a la compresión, compresión, resistencia al corte, porcentaje de humedad, forma de los granos.
Las arenas de moldeo son usadas frecuentemente en la fabricación de molde oldess para para la fund fundic iciión debi debido do a que que pose posee en carac aractterí erístic sticas as importantes que las hacen adecuadas para esta aplicación. Después de aplicados los ensayos para calcular las propiedades anteriormente mencionadas se obtuo los siguientes resultados para la arena de moldeo: !ndice de "nura #$% de &',(, que indica un grano de grado )*(. +ermeabilidad de
2,62
cort co rte e de
cm4 g . s . esistencia a la compresión de 19,02 KPa
50,8 KPa
y una una resistencia resistencia al
. El porcentaje de humedad presente en la arena fue
determinado directamente a partir del higrómetro, lo cual resultó -./.
2. OBJ OBJETI ETIVO VOS S 0 Dete eterminar nar las carac aracte terí ríst stic icas as y pro propie piedade dadess que que pose posee en las las aren arenas as de mold moldeo eo,, y los los ensa ensayo yoss em empl plea eado doss para para co cono noce cerr las las mismas. 0 1onoc onoce er so sobr bre e los dist distiintos ntos tipo ipos de aren arenas as disp dispon oniibles bles para para reali2ar un adecuado molde para el proceso de fundición.
3. MAR MARCO CO TEÓR TEÓRICO ICO ARENAS DE MOLDEO La arena de moldeo es la me2cla generalmente de sílice, agua y aglutinante. Este material es muy apropiado para la fabricación de moldes y machos para fundición gracias a que es un material de alto punto de fusión que resista la temperatura de fusión de los metales manteniendo su forma mientras el metal se solidi"ca.
%e considera arena si las partículas que la forman est3n entre 4.4 y 5.( mm de di3metro. Las partículas que se encuentran en la naturale2a son la 2ircinita, oliina, cromita, granito entre otros.
1lasi"cación de las arenas +or el contenido de arcilla • • • •
6ierras grasas, cuyo contenido de arcilla es superior al 78 /. 6ierras semigrasas, cuyo contenido de arcilla a del 8 al 78/. 6ierras magras, cuyo contenido de arcilla a del al 8 /. #renas silíceas, cuyo contenido de arcilla es inferior al /.
+ropiedades de las arenas Humedad Esta propiedad depende del contenido de agua que tenga la arena, el agua se encarga de hidratar la al9mina y así mantener juntas las partículas de la arena, esta propiedad se pierde de"nitiamente cuando la arena pasa de los 55 51 Permeab!dad
Es la capacidad para dejar pasar los gases presentes durante la colada y el aire por su masa, es importante para eitar la formación de burbujas producto de los gases que se queden atrapados dentro de la fundición.
Re"ra#$ab!dad Es la propiedad de las arenas de tener sus propiedades a altas temperaturas, el sílice es el material que aporta la refractariedad a la me2cla gracias a su eleado punto de fusión.
C%&e'() 1aracterística que proee de resistencia mec3nica a la arena para soportar los esfuer2os producidos por la colada, también se puede decir que es la fuer2a que mantiene unidas a las partículas de la arena.
P!a'$#dad 1apacidad para reproducir los detalles del molde, depende de deformabilidad y ;uencia.
*!ue)#a Disposición a la transmisión a traés de su masa, las presiones aplicadas en la super"cie.
Durab!dad % +da El n9mero de ciclos que se puede ocupar la arena sin que pierda las propiedades descritas anteriormente. Las propiedades de una arena de moldeo dependen de las características y porcentajes de sus componentes. E
,ra)u!%me$r-a Es la propiedad que se encarga de la forma y tama=o del grano, e
*%rma de! ra)% #rena de grano esferoidal #rena de grano angulado #rena de grano 1ompuesto
>rano
>rano
>rano
Arenas con granos de formas diversas.
$uente: CAPELLO Eduardo. “Tecnología de la Fundición”, Ed. Gustavo Pili, p 3.
D'$rbu#() ra)u!%m/$r#a %e las puede clasi"car de acuerdo a su tama=o, para lo cual se lo mide seg9n la #$% ?#merican $oundrimen %ociety@.
$uente: +#%6A, Bario. #puntes de fundición. E%+A1C. iobamba. +3g. 7.
El tama=o de las clases de granos predominantes nos proporciona el índice de grosor o de "nura de los mismos. ndicando con p7, p4, p,.... los porcentajes de contenidos en cada tamí2, con α7, α4, α,..los factores correspondientes de la tabla y con + el porcentaje total El índice de grosor i ser3: n
∑ p i∗α i i=
i
P
Dónde:
i F !ndice de "nura
0 $actor del tami2
α
.p F +eso parcial de cada tami2
α
+ F +eso total
$uente: Estudio de arenas, GEn líneaH, Ihttp:JJdspace.ups.edu.ecJbitstreamJ74&(-8'J-(5J4J1#+6KLA /457.pdf .
. MATERIALES EUIPOS #rena de moldeo ?arena de sílice@ Malan2a >rupo de tamices Bartinete Buniciones +erme3metro B3quina Kniersal ?aplicadora de carga@ #mpolla de carburo de calcio Cigrómetro
$uente: Estudiantes del laboratorio de materiales, Escuela de ngeniería Bec3nica, E%+A1C.
4. E5PERIMENTACIÓN6 +ara la granulometría: •
•
•
• •
%e pesan 755 gramos de #rena ?%ílice@ o llamada también arena blanca en la balan2a. %e eri"ca que los tamices se encuentren en orden de "nura de acuerdo al tama=o de la malla de los mismos. %e colocan los 755 gramos de arena blanca en el tami2 superior de la tami2adora por el lapso de a 75 minutos. %e enciende el tami2ador Después de transcurrido el período de tiempo, se procede a retirar de cada tamí2 la arena que no haya sido secada, y se pesa la arena que haya quedado en cada tamí2 con la ayuda de un papel y la balan2a.
+ara la permeabilidad: • • • •
%e pesa 75 gramos de arena h9meda. %e coloca esta cantidad de arena dentro de un molde cilíndrico. 1on ayuda del martinete se compacta la arena dando tres golpes. Este bloque se lo llea al perme3metro y se lo coloca en su adecuada posición. 1on el respectio equipo se hace pasar 4 litros de aire por 5 s.
Bediante este ensayo se crea una ariación de presión la cual es medida. +ara la resistencia a la compresión y al corte: • •
•
•
%e pesan 7& gramos de arena h9meda. %e coloca esta cantidad de arena dentro de un molde cilíndrico y se compacta. %e llea la probeta a la m3quina aplicadora de carga donde se coloca debajo del pistón que la a a comprimir o cortar dependiendo del ensayo. %e a introduciendo peso en el equipo para que la probeta e
+ara el porcentaje de humedad
%e procede a pesar 75 gramos de arena0arcilla. %e coloca la arcilla dentro del higrómetro. %e introduce en el higrómetro una peque=a cantidad de carburo de calcio, apro
7. RESULTADOS MEDICIÓN DE LA ,RANULOMETR8A 1alculo del tama=o de grano ?>ranulometría@
$uente: #utor. 6abla de resultados de la granulometría de la muestra de arena A?er$ura Ma' P%r#e)$a9 Pr%du#$% Tam= de !a a e :>; *a#$%r :P%r#e)$a9e ma!!a :; @ @; : mm ; & 7, 5.' 5.8'& ( .& ( 7 7.4 7.7'4 ' 75.8 75 5,( . .&-( 7'. 7( 5,& 8. 8.&&7 7 4(. 45 5, &. &.4( &7 7&7&. 5 5,4 &5 '.-44 4 4585 &5 5,7 (.'7 -7 &'(5 5,7 & .'-4 75 &74 85 5,58 5. 5.&'7&( - 755 5,5( 5. 5.4'8 78( .8 Mandeja 0 5. 5.4'8 487 8&. 1 1 44. %umator . ia
P%r#e)$a9e :Pe'%; +' Tama<% de! Tam= & &5 5 4 P%r#e)$a9e > 45 7 75 5 5
45
&5
(5
85
755
745
Tama<% de! $am=
$uente: #utor. >r3"ca de la relación de porcentaje de peso en función del tama=o del tami2.
+orcentaje total de grano retenido: 755/ +roducto total F &',8
Productototal 4955,8 = =49,558 Númerode Finurade grano AFS= Porcentajede grano retenido 100 El n9mero de "nura de grano #$% es &',(
Determinación del grado.
$uente: ?#$%@. 1lasi"cación del grado de la arena de acuerdo al índice de "nura. De acuerdo a la clasi"cación de la tabla anterior se indica que es un grano de grado )* (.
PERMEABILIDAD Datos obtenidos en el laboratorio durante el ensayo
P=70 mm H 2 O =6,9
g cm2
v =2 < aire =2000 cm3 t ! 3" s
h =54 mm eempla2ando en la fórmula para la determinación de la permeabilidad
P=
v.h p .a . t
Dónde + F )9mero de +ermeabilidad F Nolumen de aire en ml que atraiesa la muestra h F #ltura de la muestra en cm p F +resión de aire en centímetros de agua a F Orea de sección de la muestra en cm 4 t F 6iempo en segundos.
Área=
Área=
π ∗d 2 4
π ∗(5 cm)2 4
Área=19,63 cm2 3
2000 cm ∗5,4 cm
P= 7
g 2 ∗19,63 cm ∗30 seg 2 cm
cm 4 P=2,62 g.s
RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN
Peso del alde=320,1 g
Peso del plato =107 g !arga =804,5 g
F 1= ( 804.5 −107 +320.1 )∗0.001∗9.8 [ N ] F 1= 9,972 N
r OA =2,7 cm r 0 " =27 cm
∑ # = 0 0
F 1∗r 0 "= F 2∗r OA F 2=
r0 " F 1 r OA
F 2=10 F 1 F 2= 99,725 N
F 2 $ = Áre a 99,725 N
$ =
19.63 cm
2
∗(100 )2 cm2
m2
$ =50800,8 Pa= 50,8 KPa RESISTENCIA AL CORTE
r OA =2,7 cm r 0 " =27 cm
F 1=0,381∗9,8 [ N ] F 1=3,734 N
∑ # = 0 0
F 1∗r 0 "= F 2∗r OA F 2=10 F 1 F 2=37,34 N
F 2 % = Áre a 37,34 N
% =
19,63 cm
2
∗(100 )2 cm2
1m
2
% =19021,9 Pa=19,02 KPa
PORCENTAJE HUMEDAD Buestra F 75 g Bediante la reacción del carburo de calcio con el agua presente en la arena se forma gas acetilénico, lo cual produce un aumento de presión y a traés del higrómetro indica el porcentaje de humedad presente en la arena.
!a! 2+ H 2 O &! 2 H 2 +!aO +orcentaje de humedad F -./.
. CONCLUSIONES
La caracteri2ación de las propiedades de las arenas de moldeo es un proceso muy importante y necesario que se debe reali2ar para así lograr
un molde de muy buena calidad, para posteriormente obtener buenas características en la pie2a fundida.
El índice de "nura de la muestra de arena ensayada resultó un alor de &',( con lo que corresponde a arena de grano grado )*(. Dado que se encuentra entre el rango de &505. Bediante el ensayo de permeabilidad para la muestra de arena se obtuo un alor de
bueno para permitir la salida de los gases de fundición durante dicho proceso. +ara los ensayos de resistencia de la muestra de arena se calculó un esfuer2o a la compresión de 50,8 KPa , mientras que para el esfuer2o de corte
cm4 2,62 g . s , lo cual sería un alor ra2onablemente
19,02 KPa
. Estos nos indica que apro
de arena puede resistir 4, eces m3s un esfuer2o de compresión que uno de corte. El porcentaje de humedad presente en la muestra de arena es de -./, lo cual se encuentra dentro de rangos aceptables para una arena de moldeo de acuerdo a 1#+ELLA.
. RE*ERENCIAS
+#%6A, Bario. #puntes de fundición. E%+A1C. iobamba. +3g. 7.
1#+ELLA, E. 6ecnología de la $undición. Marcelona. >ustao >ills.
Estudio de arenas, GEn líneaH, Ihttp:JJdspace.ups.edu.ecJbitstreamJ74&(-8'J-(5J4J1#+6KLA /457.pdf , G1onsultado 7- de Punio de 457&H. +3g. 75.
