Preparacion De Arena Para Fundicion 3e2k4j

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LABORATORIO DE PROCESAMIENTO DE METALES

Departamento de Ingeniería de Materiales

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA DE MATERIALES

“PREPARACION DE ARENAS EN FUNDICION CURSO:

PROCESAMIENTO DE METALES

DOCENTE:

ING. JULIO PANTA

INTEGRANTES:

POSADA LEIVA, JAN POOL

CICLO:

VII

TURNO:

Lunes de 9:00 am-11:00 am 2019 TRUJILLO – PERÚ

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LABORATORIO Nº1 I. II.

TITULO: PREPARACION DE ARENAS EN FUNDICION OBJETIVOS:  Identificar los principales procesos para la preparación de arenas de molde y de noyos.

III.

FUNDAMENTO TEORICO 3.1.La Arena Es un mineral refractario, compuesto por partículas provenientes de la erosion o desintegración natural de las rocas siliceas y minerales, cuyo tamaño oscila entre los 0.05 mm y 2.0 mmExisten las arenas naturales, que son arenas que consisten de granos de cuarzo, de arcilla, de sedimentos, y de algo de materia orgánica, que ba combi Existen las arenas naturales, que son arenas que consisten de %y nados por la naturaleza. El contenido de arcilla puede llegar al 20 el tamaño de los granos de cuarzo oscila entre 100 y 8 más larga. Pueden ser redondeados, subangulares o angulares en cuanto a su forma; dependiendo de la historia geológica del depósito. Las particulas de arcilla, que normalmente es caolin, son placas hexagonales delgadas cuvo tamaño oscila entre 0,10 y 44 um. El sedimento consiste de ingredientes inertes, en su mayor parte es silice fina. La materia orgánica es probablemente el producto de la descomposición de la vegetación. Asi también están las arenas siliceas puras, cuyo contenido de arcilla puede egar al 2% y no poseen ninguna capacidad enlazante. Son las más abundantes y económicas. La arena silícea se encuentra en la naturaleza, en depósitos que se clasifican de acuerdo a su grupo estratigráfico, es decir, a su edad geológica, según la siguiente clasificación: Arenas Glaciales, formadas durante la era glacial, generalmente tienen un tamaño de grano medio a fino, que contienen 95 a 98 % de silice. Arenas Verduzcas, Ilamadas así por su ligero color verde, debido a la ñas cantidades de mineral conocido como glauconita: generalmente, estas arenas contienen sílice que oscila entre el 96 y el 99 % La plauconita es un silicato hidratado de potasio y hierro. En ciertos deposivos, la glauconita ha sido transportada y lavada, reemplazándose por limonita, que es un oxido hidratado de hierro, lo que hace que cambie su color a rojizo. Arenas Carboniferas Trituradas, que proviene de la trituración y procesamiento de piedra carbonífera; se obtiene arenas siliceas, que presentan una gran variedad de tamaño de grano.

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Arenas Terciarias, siempre se presentan acumuladas en los estuarios y en los ríos, generalmente son impuras.

Figura 1. Estructura de arena de sílices. 3.1.1.

Arenas de moldeo

Son mezclas de un agregado natural refractario (arena sílices) con aglomerantes (arcillas) y agua, que van a formar la cavidad del molde. El agregado natural puede ser cualquier material refractario, que se debe caracterizar por su estabilidad y por su resistencia a las temperaturas del metal fundido. Las arcillas más comúnmente usadas son las Bentonitas sódicas y cálcicas, así como las arcillas refractarias que contengan caolinita o illita 3.1.1.1. Propiedades de las arenas de moldeo. Para determinar la mayoría de las propiedades de las mezclas de arena de moldeo, es necesario construir una muestra cilíndrica patrón que mide 50 mm de diámetro por 50 mm de altura. Ella se construye al pesar una cierta cantidad de arena de moldeo recientemente preparada o almacenada convenientemente para que no pierda humedad, cuyo peso depende de las características de esa mezcla y que puede oscilar entre 140 y 160 gramos, se deposita en un molde metálico y se lleva al equipo para preparación de lo probeta patrón, donde se le deja caer tres veces, una masa apisonadora estando indicada su altura en una ranura colocada dentro de este equipo, existiendo dos ranuras a ambos lados de ella, que determinan los límites de tolerancias dimensionales de ella. 3.2. Resistencia a la compresión en verde. Es generada por los enlaces creados entre los granos de arena-el agua-la arcilla-el agua-los granos de arena. Es la compresión necesaria para producir ruptura de la muestra patrón de la arena de moldeo que contiene agua

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LABORATORIO DE PROCESAMIENTO DE METALES Departamento de Ingeniería de Materiales suficiente para enlace de los granos de arena y que ha sido compactada por apisonado; se determina al efectuar la prueba en un equipo para ensayos de resistencia de arenas. Este ensayo debe ejecutarse inmediatamente después que la muestra patrón se haya extraído del tubo donde se le ha apisonado, porque la resistencia en verde de una arena, aumenta al empezar a secarse al aire. Esta propiedad es importante de tomar en cuenta cuando se requiere prevenir el colapso del molde al extraer el modelo; sin embargo, un aumento en la resistencia en verde produce reducción en la movilidad de las arenas de moldeo.

Figura 2. Resistencia a la compresión en arenas de moldeo.

En la fractura de un aglomerado a base de arena ya sea sílices o de otro tipo de arcilla, la rotura se efectúa a través de la fase arcilla-arcilla que une a cada grano de arena de manera individual. Todo esto indica que es la naturaleza de la fase arcilla-arcilla, la que determina las propiedades del aglomerado, al considerar constante los demás aglomerantes; por lo tanto, el efecto de emplear cantidades crecientes de arcilla, gradualmente la superficie de o entre los grumos ocurre cuando la capa de arcilla recubre a cada uno de los grandes constitutivos del sistema. Por estas razones, en función del porcentaje arcilla presente en las arenas de moldeo en verde se les co agregados saturados o insaturados de arcilla, cuando se hacen ensayos de resistencia la compresión en verde es importante tomar en cuenta que una arena de moldeo en verde puede estar o no saturada con arcilla, definiéndose esta condición como aquella que contiene un suficiente porcentaje de arcilla tal que cualquier incremento en su contenido, no causará incremento resistencia máxima a la compresión en verde, como se muestra en la figura 2 En esta figura, la abscisa se refiere al porcentaje de arcilla en la mezcla arena-arcilla en base seca; mientras que la ordenada corresponde a la máxima resistencia a la compresión en verde que se desarrolla con el aumento del contenido de agua añadida a la mezcla en seco. Esta figura indica que cuando la mezcla de arena de moldeo se satura, dicha arena está completamente enlazada. En ella, el

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área sombreada representa las variaciones en la resistencia máxima en verde de la mezcla debido a las características de el de ir aumentando de arena, lo que los considera que son pureza de la arcilla y de su fuente natural, así como del análisis granulométrico y de la eficiencia en la mezcla de la arena base y de otros factores. Los valores máximos se obtienen con los más severos mezclados. El porcentaje específico de arcilla requerido para saturación pureza y tipo de arcilla, de la arena base; y de los aditivos, depende de: la pureza y tipo de arcilla; de la arena base; y de los aditivos.

Las mezclas de arena sintética saturadas con arcilla, con de arcilla tipo bentonita tienen un porcentaje correspondiente a un punto de saturación entre 8 y 12 %. Las mezclas de a mezclas de arena en v pesos de piezas y de tipos de aleaciones. expansión de la despreciables cuando se usa una adecuada arena de moldeo. Como dichas arenas normalmente son de alta resistencia en verde, entre 1,02 kg/cm2 (14,0 psi) y 1,41 kg/cm2 (20,0 psi) de resistencia a la compresión en verde, ellas requieren de adecuados métodos de apisonado para desarrollar sus propiedades en el molde que preferiblemente alcancen valores de dureza sobre 85.

3.3.Densidad de conjunto (Bulk Density)

Está definida por la relación entre peso y la unidad de volumen de arena verde compactada por apisonado Cuando la arena está recién mezclada, su valor es bajo, aproximadamente 0.80 g/em3, mientras que el máximo valor después de moldeada puede ser como 1,84 g/cm3. La densidad de conjunto varia con la cantidad de de hidratación; a medida que aumenta la humedad en la arena de moldeo, la densidad de conjunto aumenta parcialmente y posteriormente minimo, para producir un nuevo incremento. El mínimo en la densidad de conjunto se alcanza con una cantidad de agua de hidratación tan alta corrida para máxima resistencia en verde. Estas diferencias son pequeñas para algunas arcillas minerales y apreciablemente grandes par superior a la requerí otras. la arena compactada, la masa de arena moldeada se compone de 60 a 65 % de sólidos y el balance son huecos Independientemente del tipo de arcilla enlazante en la arena, a medida que aumenta el trabajo requerido para compactarla hay un progresivo aumento en la densidad de conjunto. El valor limitante de la densidad de conjunto se alcanza al compactar , cuando sucede el o puntual entre todos los granos de arena a través de toda la masa.

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Al alcanzarse el máximo en la densidad de conjunto, la aplicación de mayores fuerzas no produce una mayor compactación; la compactación se mide como el incremento en la densidad de conjunto. Cuando se completa el moldeo, la densidad de conjunto alcanzada determina las propiedades de la arena moldeada. tarla, hay un progresivo aumento en la densidad de conjunto. E l valor A medida que ocurre la compactación de la arena sus propiedades mecánicas cambian, es decir, a medida que aumenta la densidad de la arena su resistencia a la compresión en verde, su resistencia al cizallamiento en verde. su resistencia a la tracción y su dureza del molde, aumentan. Esto significa que para aumentar la densidad de conjunto de un nivel a otro mayor, hay que realizar mayor trabajo para vencer la resistencia de la arena y producir un ento en la densidad. Esta es una propiedad importante porque se ve notablemente afectada por la capacidad de transferir calor, por el acabado superficial, y por la resistencia de las arenas para machos, entre otras propiedades. La densidad de conjunto de la arena de silice depende del análisis granulométrico y del empaquetamiento existente entre las particulas de arena. 3.4.Movilidad o friabilidad. Es la propiedad de una arena de moldeo que le permite fluir para conformar perfectamente la forma que tiene el modelo, con un minimo de apisonado, prensado (squeezing), o sacudido Golting). Ella mide la capacidad de una arena de moldeo de ser compactada a densidad uniforme; por lo tanto, la movilidad reune dos de las thes características fundamentales de las mezclas de arena de moldeo. Esta propiedad tiene una marcada influencia sobre las características de pegado de la arena de moldeo a las paredes tanto de las cajas como de los modelos y también afecta a la calidad y al tiempo de mezclado, durante la preparación de la mezcla de arena de moldeo. La movilidad está relacionada a la capacidad de la arena para formar terrones (lumpiness), estar dos propiedades, dependen de las fuerzas de enlace en los sitios de o entre los granos de arena. El aparente aumento inicial en la densidad de la arena, es debido a que hay una uniformidad en la compactación y por lo tanto, la mezcla de arena presenta una buena movilidad, es decir, un mínimo de formación de terrones. 3.5.Refractariedad También es denominada Estabilidad capacidad de una mezcla de arena para soportar el calor metal liquido, sin mostrar signos de ablandamiento o de fusión. Esta propiedad en una mezcla de arena, depende de la cantidad de grado que ellos son capaces de soportar el calor contenido liquido.

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3.6.Capacidad de evolución de gases. Es la propiedad de la arena de moldeo de generar gases y vapor al vaciar el metal. Se define en términos de la cantidad de vapor de agua y de gases por kilogramo de arena, que se producen durante el vaciado del metal. Los gases que evolucionan, se producen a consecuencia de la descomposición de los materiales orgánicos contenidos tanto en los enlazante como en el aserrín, el vapor de agua proviene de la evaporación de agua, al entrar en o con el metal líquido. Estos gases, tienden a escapar a través de los poros de la arena de moldeo. 3.7.Permeabilidad Es la propiedad de la arena de moldeo que permite que los os al vaciar, pasen a través de ella; y depende de la calidad y ad de arcilla y de cuarzo en la mezcla de arena. El indice de una arena de moldeo es una medida de la velocidad en la que el aire pasa a través de ella a unas deterninadas iciones de presión. Como la permeabilidad, normalizada por la AFS, Permeabilidad de mililitros/minuto American Foundrymen's Society, se determina al medir el tiempo necesario para que 2.000 cm3 de aire pasen a través de la muestra patrón mientras está confinada en el tubo a una presión de 10 g/em2, si se mide el tiempo, el número de permeabilidad se define como la velocidad en ml/min. de aire o de gases que pasan a través de un volumen de arena de una sección transversal de 1 cm2 y 1 cm de altura bajo una presión de 10 g/cm2. A mayor contenido de sílice en la mezcla de arena de moldeo y mayor tamaño de grano, mejor es la permeabilidad y viceversa. 3.8.Tipos de arena de moldeo 3.8.1. Arena de Relleno Es aquella que sirve para completar el molde, es la arena que procede del desmoldeo. Su preparación implica ruptura de terrones, separación de partículas etalicas, adicionar agua y mezclar. Los componenete de esta arena deben ser básicamente: *Tierra de chacra 50% *Arena del rio 32% *Polvo de Carbon 5% *Agua 13% La generación de arenas de relleno conlleva los siguientes pasos: *Limpieza de la arena de partículas metálicas, cerámicas y terrones endurecidos. *Cernido de la arena. *Adición de arcilla por capas de arena cernida, previamente disueltas en agua.

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*Adicion de polvo de carbón, también en cada capa de arena cernida. 3.8.2. Arena de o Es aquella que sirve para cubrir toda la superficie del modelo. Se prepara con arena fina, de grano uniforme y disperso, bentonita y agua. La proporción en volumen de arena/Bentonita es de 6:1 . 3.8.3. Arena para Noyos a) Proceso clásico: La arena para preparar noyos para este proceso, consiste en una mezcla de arena de rio, harina de pan y agua. b) Proceso CO2: Este proceso usa silicato de sodio como aglomerante y arena sílice de 99% de pureza como material refractario en proporción.

IV.

MATERIALES, EQUIPOS Y HERRAMIENTAS 4.1.MATERIALES *Arena gruesa *Arena fina *Arcilla *Agua *Tierra de chacra 4.2.HERRAMIENTAS *Palanas *Tamices *Combos, martillos.

V.

-

PROCEDIMIENTO

Mediante martillos y palanas se aplano la arena para posteriormente ser tamizada mediante mallas Se procedió a remover la arena del montículo con una palana para pasarla por una malla para obtener una arena fina. Se procedió a usar un galón de agua x cada kilogramo de arcilla , para otorgar plasticidad a nuestra arena. Se mezcló la arena con la arcilla en capas, y se removió la mezcla las veces necesarias hasta que la homogenización sea total

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VI.

RESULTADOS Y DISCUSION -

VII.

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Se determinó el proceso para la preparación de arena para el moldeado de fundición y se obtuvo una arena apta para el moldeado.

CUESTIONARIO 7.1 Esquematizar mediante una tabla las composiciones y porcentajes de los diferentes tipos de arena. Tabla Nº01 “Composiciones y porcentajes de arenas” Arena de relleno Arena de o Arena para Noyos -Tierra de chacra 50% -Arena del rio 32% -polvo de carbón 5% -Agua 13%

-Arena fina 86% -Bentonita 9% -Harina de pan 4% -Agua 1%

Proceso clásico: -Arena del rio 88% -Harina de pan 7% -Agua 5% Proceso en CO2: -Arena de sílice 93% -Silicato de sodio 6% -Agua 1% -Aserrín trozos

7.2. Establecer las diferencias entre los tipos de arena según su utilidad. La arena de rellena se usa para completar el molde, mientras que la arena de o sirve para cubrir toda la superficie del modelo y la arena para noyos es para querer agregarle una cavidad hueca a la pieza de fundicion 7.3. Sistematizar los pasos seguidos para a) Regenerar arenas de relleno -Limpieza de la arena de partículas metálicas, cerámicas y terrones endurecidos. -Cernido de la arena -Adición de arcilla por capas de arena cernida, previamente disuelta en agua. -Adición de polvo de carbón, también en cada capa de arena cernida. b) Preparar arenas de o -Se agrega a la arena fina bentonita -Se le adiciona agua y harina de pan VIII.

BIBLIOGRAFIA  D. Lucchesi (1973) “ Tecnologia de la fundición” Editorial LABOR S.A, BARCELONA. Primera edición  EDUARDO CAPELLO (1974) “Tecnologia de la fundición” Editorial GUSTAVO GULLI, Barcelona.  DOYLE-KEYSER-SINGER(1989) Tercera edición “Materiales y procesos de manufactura para ingenieros”

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IX.

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ANEXOS

Figura 3. Tamizado de arena

Figura 4. Malla para tamizado

Figura 5. Agregado de agua y arcilla a la arena fina

Figura 6. Mezcla de arcilla con arena

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Figura 7. Equipo de Trabajo