Trabajo de Ensayos de Arenas (1)

PRIMER LABORATORIO UNI-FIM

“PRIMER LABORATORIO”

CURSO: PROCESOS DE MANUFACTURA MC216

INTEGRANTES:

RUIZ QUISPE FRANKIE 20122202A

HERRERA CAMPOS JONATHAN 20120220B

HUAMAN CHIPILI ELVIS 20120065G

DIAZ RIBEYRO ANDRE 20122664E

1


SECCIÓN: A

DATOS DE LABORATORIO

Los datos a utilizar serán:

-De los datos obtenidos por los demás grupos:

--3% de Bentonita:

HUMEDAD% ALTURA PESO GOLPES PERMEABILIDADTeorica real mm gr. Nro. Tiempo Nro.

3 2 50 154 3 50 14 4.65 50 156 3 49.5 15 4.6 50 160 3 49.8 1

RES-COM RES-CORT

4to Golpe

5to golpe

altura altura0.5 0.4 48.5 48

0.48 0.6 49 48.50.5 0.52 50.5 50

%de compa Permeabilidad despues del 5to golpetiempo Nro ∆ permeabi

1.0309 46.33 46.231.0204 45.43 45.43

0.99009 49.73 49.73

Las Gráficas Obtenidas:

---Resistencia a la compresión vs % de humedad

2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.50.465

0.47

0.475

0.48

0.485

0.49

0.495

0.5

0.505

2


---Resistencia al corte vs % de humedad

2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.50

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

---Permeabilidad vs % de humedad

2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.543

44

45

46

47

48

49

50

51

---% de compactación vs % de humedad

2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.50.96

0.97

0.98

0.99

1

1.01

1.02

1.03

1.04

3


-El grupo “Navaltrónicos” asumió el uso de 4% de Bentonita.

--Se presenta la siguiente tabla con los resultados obtenidos:


3 2.7 50 156 3 45.84 14 2.9 50 156 3 46.43 15 3.5 50 158 3 45.69 1

PERMEABILIDAD

RES-COM RES-CORT

4to Golpe

5to golpe

Tiempo Nro. altura altura45.84 1 0.6 0.85 50 49.546.43 1 0.55 0.75 49.5 4945.69 1 0.5 0.8 49 48.5


1 49.7 2 3.861.010101 49.07 2 2.641.0204082 48.73 2 3.04


2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.50.44

0.46

0.48

0.5

0.52

0.54

0.56

0.58

0.6

0.62

4



2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.50

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2


2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.50

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5


2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.50.985

0.99

0.995

1

1.005

1.01

1.015

1.02

1.025

5


--5% de Bentonita:


3 2 50 158 3 48.15 14 4.9 50 160 3 48.55 15 4.75 50 162 3 46.45 1

RES-COM RES-CORT

4to Golpe

5to golpe

altura altura0.6 1.1 49.5 490.6 0.65 49.5 49

0.65 0.8 49.5 49


1.0101 49.36 2.51291.0101 47.34 2.492271.0101 46.48 0.0645


2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.50.57

0.58

0.59

0.6

0.61

0.62

0.63

0.64

0.65

0.66

6



2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.50

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2


2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.50

0.5

1

1.5

2

2.5

3


2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.50

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

7


--6% de Bentonita:


3 2 50 162 3 45.39 14 2.5 50 162 3 53 15 3.6 50 162 3 47.52 1

RES-COM RES-CORT

4to Golpe

5to golpe

altura altura1 0.8 49.5 49

0.5 0.4 49.5 490.6 0.4 49.5 49


1.010101 51.07 5.681.010101 55 21.010101 48.31 0.79


2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.50

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

8



2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.50

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9


2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.50

1

2

3

4

5

6


2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.50

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

9


CUESTIONARIO

1. Manteniendo la humedad constante, variando la bentonita y viceversa determine la composición óptima que resista

• Resistencia a la compresión

• Resistencia al corte

2. Como varia la plasticidad (resistencia al corte) variando los componentes de la arena.

3. Cuales serían los rangos óptimos de variación de la humedad y el aglutinante para tener una buena permeabilidad.

4. Considerando la clasificación de función del % de aglutinante indique usted como varían las propiedades.

5. Indique usted como varia el punto de templado en relación a los % de humedad y de bentonita

6. Indique usted como influye el % de bentonita y el % de humedad en la compactación de la arena y en la permeabilidad

7. Teniendo en cuenta el cuadro Nro. 1 , clasificar el tipo de bentonita utilizado en clase, así como las ventajas y desventajas de los diferentes tipos de bentonitas.

8. Tiene alguna influencia en las propiedades de las arenas el tamaño de grano de la sílice? Justifique su respuesta

10


SOLUCIÓN

1.

La combinación que presenta óptimas condiciones para la resistencia al corte es en la que se utilizó 3% de bentonita.

La combinación que presenta óptimas condiciones para la resistencia a la compresión es en la que se utilizó 5% de bentonita.

2.

En el principio, se observa una curva ascendente hasta el segundo punto, a partir de ahí, las gráficas muestran curvas descendentes igualmente hasta el segundo punto, en donde se tornan ascendentes.

3.

El aglutinante en un rango de 3-4 %, y la humedad entre 4-5 %.

4.

El aumento del aglutinante trae como consecuencia el aumento de la resistencia a la compresión.

5.

11


El siguiente cuadro muestra la variación del punto de templado:

6.

Compactación de Arenas: La variación de la humedad permite tener niveles de moldeo constante, en caso no suceda esto, significaría que el aglutinante se presenta en niveles excesivos.

Permeabilidad: Los niveles de humedad y aglutinante permite romper todos los grumos y separar al máximo los granos de sílice rebozados, para airear la arena y transmitirle la máxima permeabilidad.

7.

Se usó un mismo tipo de bentonita, la cual vario su porcentaje en peso con la muestra seca, de tal forma que mantenga el límite de humedad y se obtenga una mayor permeabilidad.

8.

El tamaño de grano de sílice tiene una notable influencia en la refractariedad (propiedad de ciertos materiales de resistir altas temperaturas sin descomponerse) , también presenta influencia sobre la cohesión (establecida por las cargas de ruptura por compresión y por tracción) de las arena.

12


Cuestionario de moldeo y colada

1. Teniendo en cuenta las características de su proyecto indique usted si la arena

utilizada cumplió su objetivo.

En la primera cumplió parcialmente su objetivo debido a que:

Ya que la arena fue lo suficiente plástica como para adquirir la figura del molde

sin desmoronarse.

La permeabilidad fue suficiente debido a que la pieza era pequeña por lo que

no fue necesario pincharla.

No se observó perforaciones del material fuera del molde.

En la segunda también cumplió muy poco su objetivo debido a que:

Ya que la arena no fue lo suficientemente plástica ya que se desmoronaron

algunas partes.

La permeabilidad de la arena fue suficiente ya que no se mostraron costras.

El barro que pusimos en el contorno del área de separación no fue suficiente

ya que al colocar el material fundido este se esparció por ese plano.

No hubo imperfecciones en la mitad que salió no hubo costras ni

protuberancias.

2. Indique si la ubicación de los bebederos y mazarota cumplieron su objetivo

13


El bebedero cumplió su objetivo ya que no se produjeron rechupes.

Se llenó totalmente la pieza con el material produciendo pocas perdidas.

Se ubicaron en los puntos calientes.

También al ser grande el bebedero ayuda a compensar la contracción del

material.

14


3. grafique la curva de enfriamiento de su proyecto:

15


4. Indique el tiempo de solidificación real

La regla de Chvorinov es una relación matemática formulada por Nicolas

Chvorinov en 1940 que, en procesos de fundición metalúrgica, relaciona el tiempo de

solidificación de una pieza con su volumen y superficie.

T S=K (VA )2

T S :Tiempode solidicación¿¿

V :Volumen(cm3) = 0.70615

A : Area(cm2) = 0.99964

K :Constantede velocidad del aluminio {2.5−3 }

Pieza: t = 1.49 min

5. Teniendo en cuenta que es una mezcla aluminio, calcule el coeficiente de

contracción real:

Lp Longitud de la pieza (mm)

Lm Longitud del modelo (mm)

Cs Contracción térmica lineal del metal, al enfriarse de la temperatura de fusión a temperatura ambiente

Pieza 1: CS=12.5 x 10−3

Pieza 2: CS=12.36 x 10−3

Lp = Lm (1 – Cs )

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6. Indique usted los defectos obtenidos en el proceso indicando la causa y la

solución.

En nuestra pieza obtuvimos los siguientes defectos:

Cavidad por contracción (rechupe): se debe a la contracción del metal que

impide el paso del metal que es necesario en la última región en solidificarse.

Este problema se arregla haciendo un mejor cálculo para la mazarota.

Puntos de alfiler: son numerosas cavidades pequeñas en la superficie debido

a la baja permeabilidad y un porcentaje alto de humedad.

Para solucionar este problema sería necesario bajar la humedad de la arena

combinándola con más arena seca y que los granos de la arena sea mas

uniforme.

Costras: son áreas rugosas en la superficie. Debido a que la arena presenta

baja plasticidad esta se desmorona quedando adheridas a la superficie. La

mejor manera de corregir este problema seria aumentando el aglutinante.

Penetración: esto sucede cuando el material tiene una alta fluidez esta puede

penetrar en el molde. Esta se puede prevenir haciendo una mejor

compactación del molde de arena.

7. Las características de la arena utilizada son las apropiadas para su proyecto:

Si ya que se pudo conseguir el diseño deseado para el moldeo.

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CUESTIONARIO DE ANÁLISIS DE ARENA

INDIQUE USTED LA COMPOSICIÓN DE LA MUESTRA ANALIZADA

La muestra analizada está compuesta por un 4% de bentonita y con un porcentaje de

humedad que varía del 3% al 5% para cada análisis experimental.

gr % humedad %sílice %aglutinantePeso muestra total 50.00 2 83.12 14.88Peso muestra seca 49.00 0 84.81 15.18

Peso de sílice 41.56 0 100.00 0Peso de bentonita 7.44 0 0 100.00

EN CORCONDANCIA CON LOS DATOS OBETENIDOS EN EL LABORATORIO,

CON RESPECTO A LA HUMEDAD INDIQUE.

- Si está dentro del rango que se pide para arenas en verde.

La humedad obtenida de la muestra de 50.00 g es del 2%. El rango en el que deben

estar las arenas en verde es del 3% al 6%.

Por lo tanto esta arena no es la adecuada para el trabajo de moldeo.

SEGÚN EL CONTENIDO DE AGLUTINANTE CLASIFICAR QUE TIPO DE ARENA

ES LA ANALIZADA (JUSTIFIQUE SU RESPUESTA)

Tipo de arena Porcentaje de arcillagrasa más del 18%

semigrasa 8 al 18%magra 5 al 8%silicea menos del 5%

18


El porcentaje en masa de la bentonita (arcilla) de la muestra total es del 14.88%. De

esta tabla según los rangos establecidos está ubicada en la clasificación de arena

semigrasa.

CUÁL ES EL TAMAÑO PROMEDIO DE GRANO DE LA MUESTRA ANALIZADA

(JUSTIFIQUE SU RESPUESTA). Y SI ES LA CORRECTA PARA UTILIZARLA

COMO ARENA DE CONTACTO.

Malla N° g K Pi K*Pi1 0 3 0.0000 02 0.02 5 0.0005 0.00253 0.67 9 0.0166 0.14944 6.83 20 0.1700 3.45 5.63 30 0.1400 4.26 5.08 40 0.1260 5.047 7.95 50 0.1970 9.858 8.97 70 0.2230 15.619 3.69 100 0.0920 9.2

10 0 116 0.0000 011 1.25 140 0.0310 4.34

FONDO 0.08 300 0.0020 0.6MASA TOTAL 40.17 1.0000 52.3919

IF = ∑ Pi x Ki

∑ Pi IF = 52.3919

Tipo de arena IF según AFS Tamaño de granoMuy gruesa Inferior a 18 1 a 2 mm

Gruesa entre 18 y 35 0.5 a 1 mmMedia entre 35 y 60 0.25 a 0.5 mmFina entre 60 y 150 0.10 a 0.25 mm

Finísima mayor de 150 menores a 0.1 mm

Las arenas de contacto deben ser de fácil moldeo, que las partículas de arena deben

quedar muy bien juntas al momento del moldeo (cohesión) y un buen carácter

refractario. Las características físicas no solo rigen el tamaño del grano sino también

de la forma y de la composición de la arena (humedad, sílice y bentonita).

Para que haya buena cohesión en la arena la forma del grano debe ser angular y algo

alargado, pero la de este grano es redondeada, esferoidal, circular, amorfo.

19


Por lo tanto no es la adecuada para ser una arena de contacto.

TENIENDO EN CUENTA LA DISTRIBUCIÓN DE LOS GRANOS EN LA MALLA

INDIQUE USTED CÓMO INFLUYE EN LA COHESIÓN DE LA ARENA (JUSTIFIQUE

SU RESPUESTA).

No se puede precisar la cohesión porque los granos de silicio tienden a cambiar al

mezclarse.

Si este tamizado se tratara de arena, no solo el tamaño de grano influye en la

cohesión sino también la forma del grano es determinante en la cohesión de arena.

Pero entre más fina sea, más angular e imperfecta sea el grano de la arena, mejor

cohesión presentarán en la ejecución del moldeo.

INDIQUE USTED DE ACUERDO A LOS LABORATORIOS REALIZADOS SI 2

ARENAS CON EL MISMO ÍNDICE DE FINURA PUEDEN TENER DIFERENTE

GRANULOMETRÍA. EXPLIQUE SU RESPUESTA.

Sí, ya que el índice de finura se obtiene tras el análisis de todos los granos de

diferentes tamaños, en cambio, la granulometría se obtiene con el grano de mayor

tamaño, por lo que puede haber dos arenas de diferente granulometría pero con el

mismo índice de finura.

CUÁL ES LA DIFERENCIA ENTRE LA ARENA DE CONTACTO Y LA ARENA DE

RELLENO

La arena de contacto es la arena que se apisiona contra la cara del modelo y que

forma la cara del molde. Suele ser una mezcla de arena vieja y arena nueva, o con

otros materiales aglutinantes que se prepara para el uso atemperándola primero con la

correcta cantidad de agua. Luego se muele y se criba para obtener una arena fina y

bien aglutinada que pueda producir una impresión lisa y firme del modelo contra el que

se apisiona, y que no se desmorone o sea arrastrada cuando entra el metal líquido en

el molde.

La arena de relleno es la arena procedente de los moldes ya colados y que vuelve a

utilizarse otra vez para preparar arenas de contacto y, sobretodo, para completar el

llenado del molde detrás de la arena de revestimiento.

20


¿AL VARIAR EL PORCENTAJE DE HUMEDAD ALGUNA DE LAS CURVAS

OBTENIDAS VARIARÍAN?

No se puede determinar la variación de la curva al variar el porcentaje de humedad

debido a que el tamizado se realizó con sílice puro, sin bentonita ni agua.

COMO INFLUYE EL PORCENTAJE DE BENTONITA EN EL IF

El índice de finura se calculó con sílice pura, el tamizado se realizó solamente con

sílice, en este caso el porcentaje de bentonita no altera las gráficas de sílice

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 120

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

CURVA ACUMLATIVA

g

21

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