ESQUEMA DEL PROCESO DE FUNDICION:
PROYECTO
DISEÑO
MODELO
PREPARACION DE ARENA
MOLDEO
FUSIÒN
COLADA
SOLIDIFICACION
DESMOLDEO:
ELIMINACIÒN DE BEBEDEROS Y MAZAROTAS
LIMPIEZA
MECANIZADO
TRATAMIENTOS TERMICOS
ARENAS DE MOLDEO
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
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
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
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.
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.
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
AGLUTINANTES
Son 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.
AGLOMERANTES
Producto 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
ADITIVOS
Los 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).
Resumen de las adiciones
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 Alquitrán de polvo, carbón
la penetración del metal
marino
Inhibir la reacción entre el metal
ye le molde
Sulfuros, acido bórico
Colapsabilidad y resistencia de los
defectos de expansión
Cereales, aserrín
Arenas de moldeo
-Humedad
-Arena Base
-Permeabilidad
-Aglutinante
-Resistencia
-Agua
-Finura
-Aditivos
-Refractabilidad
-Durabilidad
Degeneración de la arena
- Perdida de humedad
R
P
5
Tiempo de maxalado
Permeabilidad
- Perdidas de resistencia
Resistencia a la compresión
- Degradación de arcilla y aditivos
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
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.
2”
2”
Dimensiones de
la probeta
Instrumento para apisonar la
probeta de norma AFS
Componente tubular para
comprimir la probeta de norma AFS.
Análisis granulométrico
Los tamices mantienen una relación fija. Se utiliza 50 gramos secos. Se agita
Tamaño de la muestra: 50 gramos
aprox. 15 mins.
Contenido en arcilla AFS 5,9 gamos ó 11,3%
Granos de arena: 44.1 gramos ó 88,2%
Núm. equiv.
de la serie
E.U.A.
6
12
20
30
40
50
70
100
140
200
270
Charola
Total
Cantidad de la muestra
de 50 gramos retenida
en el tamiz
Gramos
Por ciento
ninguno
0
ninguno
0
ninguno
0
ninguno
0
0,2
0,4
0,65
1,3
1,2
2,4
2,25
4,5
8,55
17,1
11,05
22,1
10,9
21,8
9,3
18,6
44,1
68,2
Multiplicador
3
5
10
20
30
40
50
70
100
140
200
300
Producto
0
0
0
0
12
52
120
315
1,71
3,094
4,36
5,58
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
- Probeta normal
- Presión 10 gr/cm2
- 2000 cc de aire
Muestra
Sellos de
mercurio
Se toma el tiempo
P
P
P
v. h
p.a.t
50.1
gr / cm2 presiònmin.
300
gr / cm2 presionseg
Entrada de aire
Dureza
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.
TIPO DE MOLDE
DUREZA
Muy blando
20-40
Blando
40-50
Mediano
50-70
Duro
70-85
Muy Duro
85-100
Resistencia
Sistema de resorte
Tornillo
Probeta de arena
Manivela
Tuerca
fija
Resorte
Mordaza fija