CARACTERIZACIÓN DE ARENAS DE MOLDEO PARA FUNDICIÓN METALES FERROSOS Y NO FERROSOS

CARACTERIZACIÓN DE ARENAS DE MOLDEO PARA FUNDICIÓN METALES FERROSOS Y NO FERROSOS.

Diego Valdés

Código 0841856

heavymetal0417@hotmail.com

Miguel Martinez

Código

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RESUMEN

En este laboratorio se caracterizo una arena que posteriormente iba a hacer usada para el moldeo de metales. Usando técnicas relativamente sencillas, se determinaron sus propiedades mecánicas, tales como el contenido de humedad, el contenido de arcilla y su granulometría.

INTRODUCCIÓN

La fundición es la introducción de un material fundido en una cavidad previamente preparada o molde, en donde solidifica. Pueden producirse formas intrincadas de casi cualquier tamaño a partir de una material que pueda fundirse. Estos metales son: Hierro, acero, aluminio, bronce, cobre, latón, magnesio, zinc, etc.

Para la fundición debe fabricarse un molde con cavidad con la forma y tolerancias adecuadas de la pieza, ya que esta contrae cuando se enfría. El material del molde debe ser refractario para que resista las altas temperaturas a las que va a ser sometido y los equipos deben ser capaces de mantener una temperatura adecuada, esto además de un ventero adecuado para evacuar aire y gases de fundición.

El molde, además, debe permitir el retiro de la colada y para luego hacer operaciones de eliminación de sobrantes y acabados. Una de las formas de crear una pieza con material fundido es utilizando un molde de arena, ya que estas son capaces de resistir altas temperaturas y por su permeabilidad permiten la salida de los gases de fundición. Pero no todas las arenas sirven para este proceso, es por esto que se deben determinar las propiedades de la arena antes de usarla para la fundición de metales.

En este laboratorio evaluaremos 3 propiedades necesarias para que una arena pueda usarse en la fundición de metales: contenido de humedad, contenido de arcilla y granulometría.

MARCO TEÓRICO

La arena es un conjunto de partículas de rocas disgregadas. En geología se denomina arena al material compuesto de partículas cuyo tamaño varía entre 0,063 y 2mm. Una partícula individual dentro de este rango es llamada grano de arena. Una roca consolidada y compuesta por estas partículas se denomina arenisca. Las partículas por debajo de los 0,063 mm y hasta 0,004mm se denominan limo, y por arriba de la medida del grano de arena y hasta los 64 mm se denominan grava. El componente más común de la arena es la sílice, generalmente en forma de cuarzo. Sin embargo, la composición varía de acuerdo a los recursos y condiciones locales de la roca.

La arena tiene un cierto contenido de arcilla y de humedad. La arcilla es un silicato de alúmina hidratado y su porcentaje suele estar en torno 2% al 4% y actúa de aglutinante. El porcentaje de humedad de las arenas está en torno al 10%. Esa agua se encuentra, por un lado, formando parte de la propia constitución de la arcilla y, por otro, como agua libre formando parte de una humedad que puede tener o se puede provocar. Las arenas de molde naturales tienen entre un 5 y un 7% de humedad.

Para calcular el porcentaje de humedad y arcilla se hace uso de la misma expresión:

% de arcilla o humedad= (w_0-w_f)/w_o x100

Donde wo y wf son los pesos antes y después de pasar por un secado (para determinar el porcentaje de humedad) o un proceso de destilado (para determinar el porcentaje de arcilla).

El tamaño de grano se determina haciendo pasar la arena lavada con sosa seca, sin contenido en arcilla, por una serie de tamices de malla decrecientes. Cada tamiz va a retener una cantidad de arena que nos servirá para concretar el tamaño observando la proporción de arena predominante.

Clasificación de las arenas de moldeo.

Se pueden tener distintas clasificaciones:

Por su origen: Naturales o tierras de moldeo y sintéticas.

Por la humedad que tengan: verdes o magras y secas o grasas

Por su aplicación en el moldeo: de revestimiento y de relleno

Según su utilización: para molde y para macho.

Es de interés particular la clasificación de la arena por la humedad que tenga, en este caso las arenas verdes y las secas:

Arena verde: Es una mezcla de arena, arcilla y agua, el término "verde" se refiere al hecho de que la arena contiene humedad al momento del vaciado. Esta es la arena más utilizada en la construcción de moldes por sus buenas características y bajo costo, aunque también tienen sus desventajas. La humedad en la arena puede causar defectos en algunas fundiciones.

Arena seca: Es aquella a la que se le ha eliminado toda la humedad antes de efectuar la colada. La arena seca es una mezcla de arena de sílice seca, fijada con otros materiales que no sea la arcilla usando adhesivos de curado rápido. Antes de la colada, el molde se seca a elevada temperatura (entre 200 y 300ºC). De estemodo se incrementa la rigidez del molde, lo que permitefundir piezas de mayor tamaño, geometrías más complejas y con mayor precisión dimensional y mejor acabado superficial.

Características de la arena para moldeo.

Para que una arena pueda ser utilizada para elaboración de moldes y corazones para el vaciado de piezas debe cumplir con una serie de requerimientos que son:

Ser fácilmente moldeable, para que pueda reproducir el molde fácilmente.

Presentar buena resistencia a la erosión producida por el desplazamiento y el impacto del metal líquido en el interior del molde.

Resistencia a los ataques químicos que se pueden entre el metal y el líquido.

Ofrecer una buena resistencia a las altas temperaturas.

Buena capacidad de disipar energía térmica.

Ser colapsable.

Generar buenos acabados superficiales en la pieza.

Ser reutilizable.

Debe ser ligeramente más grande debido a la contracción que sufren las piezas al enfriarse, esto depende del índice de contracción del material que se está fundiendo.

Propiedades mecánicas de la arena para moldeo.

Algunas de las propiedades que deben tener las arenas para moldeo son:

Poseer buena permeabilidad para la evacuación de gases.

Ser resistentes a la compresión, debido al peso del metal líquido en la base y paredes del molde.

Porcentaje de compactibilidad.

Tipos de arena según su composición química:

Según su composición química de la arena la podemos clasificar como:

Arena cromita: La arena de Cromita es una arena especial con muy buenas propiedades a elevadas temperaturas, proporciona una alta resistencia a la penetración del metal líquido, y comparativamente con otras

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