LABORATORIO DE PROCESOS DE MOLDEO

LABORATORIO DE PROCESOS DE MOLDEO

INFORME PRACTICAS 5. Y 6.

DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE LOS ELEMENTOS DE TAMAÑO INFERIOR A 0.02 mm DE UNA ARENA DE MOLDEO.

DETERMINACIÓN DE LA DISTRIBUCIÓN GRANULOMÉTRICA POR VÍA SECA, CÁLCULO DEL ÍNDICE DE FINURA A.F.S. Y EXAMEN DE LA FORMA DE LOS GRANOS DE LAS ARENAS.

GRUPO B2-2

Presentado a: HUBER ANAYA

Universidad Industrial de Santander

Facultad de Ingenierías Fisicoquímicas

Escuela de Ingeniería Metalúrgica y Ciencia de Materiales

2014

INTRODUCCIÓN

Desde el punto de vista mineralógico, engloba a un grupo de minerales (minerales de la arcilla), filosilicatos en su mayor parte, cuyas propiedades físico-químicas dependen de su estructura y de su tamaño de grano, muy fino (inferior a 2 mm).

La arcilla según la A.F.S está definida como todas aquellas partículas de tamaño menor a 0,02 mm. Es importante conocer la cantidad de arcilla presente en una muestra especifica de arena con el propósito de identificar el contenido de bentonita que se requiere, la permeabilidad de la arena, la cantidad de agua que se debe suministrar, etc., para un buen desarrollar un buen proceso de moldeo.

El análisis granulométrico constituye el principio de la determinación de las propiedades físicas y químicas de las arenas para moldeos; por lo que es fundamental la realización del mismo. Dentro de éste podemos encontrar el número de finura de grano, el cual nos indica el tamaño promedio de los granos de una arena dada, sirviéndonos para establecer los rangos requeridos, para comparativamente, aceptarla o rechazarla.

El módulo de finura del agregado fino, es el índice aproximado que nos describe en forma rápida y breve la proporción de finos o de gruesos que se tiene en las partículas que lo constituyen. Es un indicador de la finura de un agregado, es útil para estimar las proporciones de los agregados finos y gruesos en las mezclas de arenas para moldeo.

OBJETIVOS

- Determinar el porcentaje de arcilla convencional en las arenas de moldeo utilizando el método de agitación, decantación y transvase por sifón.

- Conocer el proceso adecuado para la determinación de la cantidad de arcilla en una arena de moldeo.

- Determinar la distribución granulométrica de una arena de moldeo.

MARCO TEÓRICO

- Arcilla:

Su componente principal es la caolinita. Está compuesta por sílice y alúmina. La alúmina pura, anhídrido (Combinación de aluminio y oxígeno) es un cuerpo muy duro.

La arcilla es el adhesivo que mantiene la forma del molde a temperatura tanto ambiente como elevada. La adición de agua se requiere para activar la arcilla. El contenido de humedad del sistema es extremadamente crítico y puede afectar casi todas las propiedades físicas que son medidas en una fundición. La mayoría de los problemas de vaciado y moldeo relacionados con la arena podrían ser causados por un exceso o deficiencia de humedad.

- Clasificación de las arenas 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.

- Propiedades físico-químicas de la arcilla:

Las importantes aplicaciones industriales de este grupo de minerales radican en sus propiedades físico-químicas. Dichas propiedades derivan, principalmente, de:

Su extremadamente pequeño tamaño de partícula (inferior a 2 mm)

Su morfología laminar (filosilicatos)

Las sustituciones isomórficas, que dan lugar a la aparición de carga en las láminas y a la presencia de cationes débilmente ligados en el espacio interlaminar.

Como consecuencia de estos factores, presentan, por una parte, un valor elevado del área superficial y, a la vez, la presencia de una gran cantidad de superficie activa, con enlaces no saturados. Por ello pueden interaccionar con muy diversas sustancias, en especial compuestos polares, por lo que tienen comportamiento plástico en mezclas arcilla-agua con elevada proporción sólido/líquido y son capaces en algunos casos de hinchar, con el desarrollo de propiedades reológicas en suspensiones acuosas.

Por otra parte, la existencia de carga en las láminas se compensa, como ya se ha citado, con la entrada en el espacio interlaminar de cationes débilmente ligados y con estado variable de hidratación, que pueden ser intercambiados fácilmente mediante la puesta en contacto de la arcilla con una solución saturada en otros cationes, a esta propiedad se la conoce como capacidad de intercambio catiónico y es también la base de multitud de aplicaciones industriales.

Capacidad de absorción

Algunas arcillas encuentran su principal campo de aplicación en el sector de los absorbentes ya que pueden absorber agua u otras moléculas en el espacio interlaminar (esmectitas) o en los canales estructurales (sepiolita y paligorskita).

La capacidad de absorción está directamente relacionada con las características texturales (superficie específica y porosidad) y se puede hablar de dos tipos de procesos que difícilmente se dan de forma aislada: absorción (cuando se trata fundamentalmente de procesos físicos como la retención por capilaridad) y adsorción (cuando existe una interacción de tipo químico entre el adsorbente, en este caso la arcilla, y el líquido o gas adsorbido, denominado adsorbato).

La capacidad de adsorción se expresa en porcentaje de absorbato con respecto a la masa y depende, para una misma arcilla, de la sustancia de que se trate. La absorción de agua de arcillas absorbentes es mayor del 100% con respecto al peso.

Hidratación e hinchamiento

La hidratación y deshidratación del espacio interlaminar son propiedades características de las esmectitas, y cuya importancia es crucial en los diferentes usos industriales. Aunque hidratación y deshidratación ocurren con independencia del tipo de catión de cambio presente, el grado de hidratación sí está ligado a la naturaleza del catión interlaminar y a la carga de la lámina.

La absorción de agua en el espacio interlaminar tiene como consecuencia

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