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Caracterización arenas de fundición

Determinación de humedad

Se determina por la pérdida de peso de una probeta de arena húmeda después de haberla

calentado durante un tiempo determinado a una temperatura entre 105 y 110 grados,

enfriándola hasta temperatura ambiente y pesándola finalmente.

Procedimiento

Pesamos una muestra de arena, esta tenía un peso de 50,04 gr.

Esta muestra fue llevada al horno el cual estaba a una temperatura de 110 grados, se dejó en

el horno hasta que su masa final se mantuviera constante, la masa final se mantuvo en un peso

de 49,92 gr.

A partir de la masa inicial y la masa final se puede calcular el porcentaje de humedad de la

arena utilizada para los moldes, esta viene dada por:

( )

 

Reemplazando nos da un valor de 0,24 % de humedad en la arena utilizada.

-La humedad es un aditivo de la arena extremadamente crítico que puede impactar

grandemente la calidad de los vaciados y la operación del equipo para preparación de arena.

Horno eléctrico OMEGALUX

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Determinación de la forma de los granos de arena

Para ello, observamos una muestra de arena a través de un microscopio.

Existen diferentes tipos de granos en las arenas de fundición que son:

-Arenas de grano redondo.

-Arenas de grano angular.

-Arenas de grano semiangulares.

-Arenas de grano aglomerados.

Para la muestra de arena utilizada corresponde a ser a Arenas de grano redondeado, podemos

destacar en estos lo siguiente:

-Aumentan la fluidez.

-Aumenta la colapsabilidad.

-Aumenta permeabilidad.

-Disminuye el % de Catalizador/ Resina para una resistencia determinada.

Microscopio LEITZ

Índice de expansión

Este índice de expansión entrega una medida de la capacidad de hinchamiento para aglomerar

granos de arena que tiene la bentonita y otras arcillas.

Procedimiento

Utilizamos dos probetas, una con muestra de bentonita y la otra con arena respectivamente,

hasta completar 40 ml aproximadamente, luego de esto se vierte agua hasta completar 100 ml

y esperar que esta difunda en las probetas.

Se pueden observar los cambios que van experimentando las probetas.

En la probeta con bentonita sufre una gran expansión la bentonita en presencia de agua.

En la probeta con arena se observa una nula o imperceptible expansión de esta.

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Densidad Aparente

Para calcular la densidad aparente utilizamos un cubo de un decímetro cúbico, esté será

llenado con arena de moldeo.

Se calcularon dos densidades aparentes la primera solo llenando el cubo y la segunda se

calculó llenando y apisonando a la vez la arena del cubo.Procedimiento

Llenar un cubo de un decímetro cubico, enrasar y pesar este. Nos da una masa de 1721,33 g.

Sabiendo que Densidad es:

 

Llenar un cubo de un decímetro cubico, enrasar, apisonar y pesar este. Nos da una masa de

1903,3 g.

Sabiendo que Densidad es:

 

Con estos valores se puede verificar que la densidad aparente es mayor cuando hay menos

espacios vacíos en el cubo.

Cubo utilizado para el cálculo de la densidad aparente.

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Determinación de arcillas AFS en arenas de moldeo

Se busca determinar la fracción de la arena que contiene partículas inferiores a los 0,020 mm

y que al estar dispersas en medio acuoso sedimentan con una velocidad inferior a 2,5 cm/min.

Procedimiento

Pesar una muestra de arena, la cual fue 50 gr aproximadamente, colocar está en un recipientecon 500 cc de agua.

Esta mezcla se agita durante 5 minutos por medio de un agitador constituido por una hélice y

un motor eléctrico, luego se adiciona agua nuevamente hasta completar 6 pulgadas sobre el

fondo del recipiente y se deja decantar por 10 minutos.

Después se sifonea el líquido hasta dejar sólo 1 pulgada en el fondo, se retiran 5 pulgadas de

esa columna liquida, la cual contiene sólidos finos en suspensión, se vuelve a completar 6

pulgadas con agua, para volver a agitar, decantar y volver a retirar agua, esto se repite tantas

veces que sea necesario, hasta que el líquido en las 5 pulgadas superiores no presente

suspensión.

Retirada la arcilla de la muestra se procede a sacar el residuo en una estufa a 105-110 grados

de temperatura, hasta peso constante y enfriarse antes de conocer su peso final.El cálculo del contenido de arcilla AFS se realiza con ayuda de la siguiente fórmula:

  ( )

 

Para los datos obtenidos en el laboratorio la masa inicial fue de 50,00 gr y la masa final fue de

49,90 gr.

Reemplazando en la formula nos da:

  ()

= 0,2%

Conjunto Dietert lavador de arena.

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Determinación de humedad optima en una mezcla en verde.

Una arena de moldeo cuyo aglomerante es una arcilla, debe llevar como tercer constituyente

agua en una cantidad en estricta relación con el contenido y tipo de arcilla. Esta cantidad de

agua es la que se conoce como humedad óptima. Ella equivale al agua necesaria para producir

el máximo de hinchamiento de la arcilla ya que, se ha constatado que a este máximo

corresponden las mejores propiedades mecánicas de la arena de moldeo.

Procedimiento

Se mezcla arena y arcilla, se pone en operación. Después de mezclarse por 3 minutos se agrega

agua en una cantidad que equivalga al ½ % en peso. Se continúa mezclando durante 5 minutos

al cabo de los cuales se extrae una muestra de arena la que rápidamente se hace pasar por el

tamiz de ½, el que está colocado sobre un embudo y éste sobre el depósito cúbico.

Cuando el cubo se llena se enrasa repitiéndose la operación descrita anteriormente.El peso de la segunda muestra será menor o el volumen específico mayor pues la arcilla se ha

hinchado más que en el primer caso. Repitiéndose la operación hasta llegar al 6% de humedad

(En la experiencia solo llegamos a un 4% de humedad debido a razones de tiempo) se verá que

el volumen específico llegará a un máximo y después comenzara a decrecer. El valor máximo

corresponderá a la humedad óptima y las mejores propiedades mecánicas.

Los resultados obtenidos son los siguientes:

Porcentaje de agua Dureza Compresión (gr)

0,5  ____  ____1,0 55 B ____

1,5 80 B 2700

2,0 40 C 4700

3,0 65 C 3900

4,0 55 C 3200

De la tabla se puede deducir que el porcentaje óptimo de agua para una mezcla de arena 3,5 %

bentonita es de 2,0 %. En este porcentaje de humedad alcanza máxima compresión.

Cubo, Cono y Tamiz de ½

Martinete y

cilindros para

probetas

normalizadas

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Fusión centrifugada en molde permanente de silicona.

Se desea obtener piezas metálicas en material Zamak-5, mediante fusión centrifuga utilizando

un molde permanente de silicona.

Para este caso se usara la técnica de colada mediante gravedad en un molde permanente de

silicona que gira a una velocidad de 800 rpm siendo el propósito alcanzar gran velocidad deentrada del material para producir piezas pequeñas y entrar en los pequeños ángulos de

ataque.

Para esta experiencia se usó la aleación Zamak-5, aleación en base zinc con 4%Al, 1%Cu y

0.05%Mg.

La temperatura de fusión del Zamak-5 es de 410 °C y la temperatura de trabajo utilizada fue de

550°C.

Para ayudar a que el material no baje su temperatura y tengo una posible solidificación en el

traslado hacia el equipo, la cuchara se sobrecaliente a 500º C de manera de evitar estas

complicaciones.

Para la colada se utilizó un molde permanente de silicona que contiene 60 unidades, cada

pieza a fabricar pesa 2 gramos. La cantidad de material usado por colada fueron 300 [g].

Procedimiento

-Fusión de zamak-5 en recipiente de acero inoxidable a una temperatura de 550 grados C en

horno eléctrico Lucifer.

-Calentamiento de la cuchara a 500 grados, para evitar enfriamiento.

-Instalar molde en calce y fijarlo con presión de aire desde el compresor.

-Conectar equipo centrifugador y trabajar a 800 RPM.

-Realizar la colada con cuchara y cantidad de material exacto, tanto como para llenar el molde,

como para evitar que salte el exceso.

-Desconectar el equipo.

-Abrir el plato centrifugador y sacar el molde con las piezas.

.

Molde de Silicona.

Lingote de Zamak, recipiente de acero Equipo Centrifugador

Inoxidable y cuchara para colada.