DETERMINACIÓN DE LAS PROPIEDADES DE FUNDICION DE UNA ARENA DE MOLDEO
DIANA CAROLINA ARDILA VANESSA GARCIA FONSECA KAREN LIZETH PINZON SHIRLEY VANESSA NAVAS NAVAS ERIKA TATIANA VARGAS JOHAN ANDRES VARGAS
PROFESOR: Ing. HUBER ALEXANDER ANAYA PALENCIA
UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER FACULTAD DE INGENIERIAS FISICOQUIMICAS LABORATORIO DE PROCESOS DE MOLDEO
INTRODUCCIÓN
En la preparación de moldes en la industria de la fundición se requieren materiales que desarrollen propiedades de cohesión, plasticidad y resistencia para reproducir el modelo de la pieza; deben ser refractarios, permeables para la evacuación de gases que se producen al vaciar el molde y ser disgregables para que faciliten el desprendimiento de la arena de la superficie de la pieza, estos materiales son las arenas sintéticas. Estas propiedades dependen de manera directa del porcentaje de humedad, por esto se realizó la practica en la que se va analizar la influencia del agua en la arena y como esta cambia las propiedades de la arena al hacer variar los porcentajes de agua Las arenas silceas naturales, se clasifican de acuerdo con su contenido de arcilla! arenas arcillosas naturales grasas, cuyo contenido de arcilla es superior al "#$; arenas arcillosas naturales magras, cuyo contenido de arcilla es del %$ al #$; arenas silceas cuyo contenido de arcilla es inferior al %$.
OBJETIVOS &razar las curvas caractersticas de fundición de una arena de moldeo, en función del porcentaje de agua y con base en los resultados obtenidos en el laboratorio, para determinar el porcentaje de agua óptimo. 'eterminar la compresibilidad, el valor de la permeabilidad ()* en verde y el valor de la compresión en la arena de contacto
MARCO TEÓRICO
PREPARACION PUNDICION
DE
PROBETAS
NORMA
PARA
ARENAS
DE
La probeta norma se utiliza para ensayos de permeabilidad en verde o en seco, dureza, resistencia al corte y compresión en verde o en seco. La importancia de seguir el procedimiento recomendado para obtener probetas de acuerdo como lo establecen las normas es determinante para obtener resultados reproducibles en los ensayos que se hagan. Las dimensiones y formas de las probetas para este tipo de ensayo, son cilndricas con di+metro de %,# mm, y longitud de %.# mm, el peso de la arena usada es de unos "% g en función del mismo contenido de aglutinantes
LA PERMEABILIDAD *e denomina permeabilidad de las arenas de moldeo a la facilidad que ofrecen de dejarse atravesar por aire y los gases que se desprenden al realizar la colada y que proceden! a. El aire procede el empuje del metal que lo desplaza al llenar el hueco del molde b. Los gases proceden de la propia masa de metal y de la arenas. Estos gases est+n formados principalmente por vapor de agua
LA COMPRESIBILIDAD La compresibilidad es una propiedad de la materia a la cual se debe que todos los cuerpos disminuyan de volumen al someterlos a una presión o compresión determinada manteniendo constantes otros par+metros.
ARENA PARA MOLDEO EN VERDE -on la cual se confeccionan moldes en los que se efectua la colada sin someterlos a ningun secado. Este tipo de arena implica un sistema de molde mas economico y permite producciones en serie y un empleo menor de cajas de moldeo. ( pesar de esto, no todas la piezas se pueden producir con el moldeo en verde, particularmente las piezas grandes son dificiles de hacer con este sistema
ARENA PARA MOLDEO EN SECO -on esta arena se hacen moldes que antes de la colada se someten a un secado,cuya finalidad es aumentar la cohesion de la arena, con el fin de que soporte mejor la accion mecanica del metal fundido, aumentar la permeabilidad y absorber parte de los gases que se producen en el curso de la colada
MEZCLADOR DE ARENAS SIMPSON La función de este molino es activar la bentonita disponible dentro de la arena. 'ebido a que una mezcla de agua y arcilla es en etremo tenaz, el molino utiliza ruedas que incorporan fuerzas tanto de compresión como de corte para activar las partculas de bentonita sobre los granos de arena.
Figura 1: mezclador de arena Simpson
RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN: *eg/n la (.).* la probeta se etrae del tubo y se lleva a la maquina universal de ensayos de resistencia, )igura ". En ella se aumenta la carga gradualmente por medio de un volante de mano hasta que la muestra desmorona. La presión 0fuerza dividida por el +rea del disco1 crece sobre las dos caras de la probeta hasta que se da una fisura y el cilindro se resquebraja.
Figura 2. Maquina universal de ensayos de resistencia
DETERMINACIÓN DE LA PERMEABILIDAD: La permeabilidad se epresa como el volumen de aire 0cm21 que pasa en la unidad de tiempo a través de la unidad de sección de la arena, y sometido a la unidad de presión. *e determina midiendo la velocidad del aire a través de una muestra normalizada de arena, y operando con la presión unidad. *e utiliza un medidor de permeabilidad como la )igura 3.
Figura 3. Permeámetro eléctrico
DETERMINACIÓN DE LA COMPACTABILIDAD: *e mide apisonando el etremo de una probeta sobre la que se deja caer tres veces un pisón.
RESULTADOS
PROCEDIMIENTO
Agregar 6% del peso de la arena en Bentonita [300g]
Se lleva al mezclador de arenas de moldeo durante 3 minutos.
Aadir poco a poco 0!5% de agua["5ml]! directamente so#re el mezclador.
$a cantidad de agua ue se va aadiendo varia en cada mezclado de la arena.
&s decir! para cada ensa'o realizado! se va aumentando o disminu'endo la cantidad de agua! dependiendo de la (orma ue va'a tomando la curva.
)ontornear las paredes del mezclador para prevenir la (ormaci*n de n*dulos.
A continuaci*n se retira la arena del mezclador.
Se tamiza la arena con la a'uda de una esp+tula.
Pesar 5 Kg de arena
squema 1. Procedimiento para la preparaci!n de la arena
. DETERMINACIÓN DE LA COMPACTACIÓN
Se de#e tamizar la arena! para el posterior llenado de la pro#eta .
Se u#ica la pro#eta en el apisonador de pro#etas A-S universal
Se realiza el ensa'o ' se toma la medida del % de compactaci*n .
squema 2. Procedimiento para el ensayo de compactaci!n
&ste ensa'o se repite por lo menos , veces m+s! de modo ue llegue a un punto en el cual disminu'a este valor.
!. DETERMINACIÓN DE LA PERMEABILIDAD Y LA COMPRESIÓN EN VERDE
squema 3. Procedimiento para el ensayo de permea"ilidad y compresi!n
MATERIALES Y EQUIPOS
4ezclador de arenas de moldeo. 'eterminador de humedad de las arenas. 5erme+metro. 4aquina universal para determina la resistencia de las arenas. (pisonador de probetas ()* &amiz 67 " 8ureta graduada
AN"LISIS Y RESULTADOS # AGUA
COMPRESIÓ N
PERMEABILIDA D
COMPACTACIÓN $#%
0,5 0,2
3!,3!1 6!56!,1!0 1!06!26!2 ,!/3!253!6 ,!",!",!6
22 /,3/,5/,1 /"/3/5 /0/"/" "00"0""00
//1 ///1 "6"1"6 32323631 50,,2 ,,,2
0,5 0,6 1 0,3
#a"la 1. $esultados o"tenidos en el la"oratorio
CUESTIONARIO Y CALCULOS
%H2O
COMPACTABILID AD
PERMEABILID AD AFS en verde
COMPRESION en verde
0!5 0." 0.5 0.6 /
/2 /2.33 "6.33 31.33 ,
2.33 /,5 /3.33 //.33
3.21 6.63 6.21 3.23
.2
9#.:
3.:
9.22
#a"la 2. Promedio de resultados o#tenidos en el la#oratorio.
). 4u porcentae de agua considera usted adecuado para su mezcla de moldeo! Si el proceso utilizado es el moldeo manual7! )ual para el moldeo a m+%uina de #aa presi*n7
'ependiendo del tipo de moldeo que se va a realizar, sea manual o a m+quina de baja presión se decide cual es la cantidad de agua que se debe usar para cada tipo de proceso, ya que esto se relaciona con el tipo de apisonado que se maneja para cada caso. -omo se sabe el apisonado en el moldeo manual no es tan homogéneo y preciso, es por esta razón que se debe usar una humedad mayor que en el moldeo a m+quina de baja presión, todo esto con el fin de solventar de una manera u otra la no precisión del apisonado y de esta manera obtener un molde de calidad y que tenga una gran compactación.
(dem+s en el apisonado a m+quina de baja presión el porcentaje de agua debe ser menor con respecto al del moldeo manual, debido a que en este caso es m+s precisa la m+quina al realizar la presión sobre el molde y as compactarlo de una mejor forma. En base a lo dicho anteriormente, podemos decir que el porcentaje de agua en el moldeo manual debe ser mayor que el usado en el moldeo a m+quina de baja presión, adem+s esto es importante como la permeabilidad que va ligada al porcentaje de humedad, y tal como se puede ver en la ta"la 2. La permeabilidad varia siendo creciente en el rango de .3<.: $ de humedad y tiende a ser constante de .:$ en adelante.
'. 5ara qué tipo de pieza recomendaras su arena de moldeo 0delgada, moderada o gruesa1, bronce y aceros= En primer lugar, podemos decir que el tipo de arena que se trabajó en el laboratorio, presenta una forma de grano subangular y que la cantidad de bentonita agregada es del : $, se puede entonces deducir con base en esto que el tipo de piezas que se pueden usar son delgadas o de tama>o moderado. Es importante tener en cuenta que este tipo de arena no es buena para el uso de piezas de gran tama>o y gruesas, esto se debe a que el porcentaje de bentonita de esta arena es bajo 0:$1, lo cual hace que no sea de gran ayuda para que la arena se aglomere y por consiguiente la efectividad al obtener el molde no ser+ de gran precisión.