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DISEÑO
MODELO
PREPARACION DE ARENA
MOLDEO
FUSIÒN
COLADA
SOLIDIFICACION
DESMOLDEO:
ELIMINACIÒN DE BEBEDEROS Y MAZAROTAS
LIMPIEZA
MECANIZADO
TRATAMIENTOS TERMICOS
ESQUEMA DEL PROCESO DE FUNDICION:
ARENAS DE MOLDEO
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
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
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
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.
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.
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
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
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
la penetración del metal
Alquitrán de polvo, carbón
marino
Inhibir la reacción entre el metal
ye le molde
Sulfuros, acido bórico
Colapsabilidad y resistencia de los
defectos de expansión
Cereales, aserrín
Resumen de las adiciones
Arenas de moldeo
-Arena Base
-Aglutinante
-Agua
-Aditivos
-Humedad
-Permeabilidad
-Resistencia
-Finura
-Refractabilidad
-DurabilidadDegeneración de la arena
- Perdida de humedad
- Degradación de arcilla y aditivos
Resistenciaalacompresión
Permeabilidad
R
P
Tiempo de maxalado
5
- Perdidas de resistencia
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
Componente tubular para
comprimir la probeta de norma
AFS.
Instrumento para apisonar la
probeta de norma AFS
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.
Dimensiones de
la probeta
2”
2”
Análisis granulométrico
Los tamices mantienen una relación fija. Se utiliza 50 gramos secos. Se agita
aprox. 15 mins. Tamaño de la muestra: 50 gramos
Contenido en arcilla AFS 5,9 gamos ó 11,3%
Granos de arena: 44.1 gramos ó 88,2%
Núm. equiv. Cantidad de la muestra
de la serie de 50 gramos retenida
E.U.A. en el tamiz
Gramos Por ciento Multiplicador Producto
6 ninguno 0 3 0
12 ninguno 0 5 0
20 ninguno 0 10 0
30 ninguno 0 20 0
40 0,2 0,4 30 12
50 0,65 1,3 40 52
70 1,2 2,4 50 120
100 2,25 4,5 70 315
140 8,55 17,1 100 1,71
200 11,05 22,1 140 3,094
270 10,9 21,8 200 4,36
Charola 9,3 18,6 300 5,58
Total 44,1 68,2 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
tap
hv
P ..
.
=
.min/
1.50
2
presiòncmgr
P =
- Probeta normal
- Presión 10 gr/cm2
- 2000 cc de aire
Se toma el tiempo
presionsegcmgr
P 2
/
300
=
Sellos de
mercurio
Entrada de aire
Muestra
Dureza
TIPO DE MOLDE DUREZA
Muy blando 20-40
Blando 40-50
Mediano 50-70
Duro 70-85
Muy Duro 85-100
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.
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Arenas

  • 1. PROYECTO DISEÑO MODELO PREPARACION DE ARENA MOLDEO FUSIÒN COLADA SOLIDIFICACION DESMOLDEO: ELIMINACIÒN DE BEBEDEROS Y MAZAROTAS LIMPIEZA MECANIZADO TRATAMIENTOS TERMICOS ESQUEMA DEL PROCESO DE FUNDICION:
  • 2. ARENAS DE MOLDEO 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 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
  • 3. 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
  • 4. TIPOS DE ARENA DE MOLDEO 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. 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.
  • 5. 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
  • 6. 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
  • 7. 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
  • 8. 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
  • 9. 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 la penetración del metal Alquitrán de polvo, carbón marino Inhibir la reacción entre el metal ye le molde Sulfuros, acido bórico Colapsabilidad y resistencia de los defectos de expansión Cereales, aserrín Resumen de las adiciones
  • 10. Arenas de moldeo -Arena Base -Aglutinante -Agua -Aditivos -Humedad -Permeabilidad -Resistencia -Finura -Refractabilidad -DurabilidadDegeneración de la arena - Perdida de humedad - Degradación de arcilla y aditivos Resistenciaalacompresión Permeabilidad R P Tiempo de maxalado 5 - Perdidas de resistencia
  • 11. ENSAYOS 1. HUMEDAD 2. CONTENIDO DE ARCILLA 3. PERMEABILIDAD 4. RESISTENCIA 5. REFRACTARIEDAD 6. DUREZA
  • 12.
  • 13. 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
  • 14. Componente tubular para comprimir la probeta de norma AFS. Instrumento para apisonar la probeta de norma AFS 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. Dimensiones de la probeta 2” 2”
  • 15. Análisis granulométrico Los tamices mantienen una relación fija. Se utiliza 50 gramos secos. Se agita aprox. 15 mins. Tamaño de la muestra: 50 gramos Contenido en arcilla AFS 5,9 gamos ó 11,3% Granos de arena: 44.1 gramos ó 88,2% Núm. equiv. Cantidad de la muestra de la serie de 50 gramos retenida E.U.A. en el tamiz Gramos Por ciento Multiplicador Producto 6 ninguno 0 3 0 12 ninguno 0 5 0 20 ninguno 0 10 0 30 ninguno 0 20 0 40 0,2 0,4 30 12 50 0,65 1,3 40 52 70 1,2 2,4 50 120 100 2,25 4,5 70 315 140 8,55 17,1 100 1,71 200 11,05 22,1 140 3,094 270 10,9 21,8 200 4,36 Charola 9,3 18,6 300 5,58 Total 44,1 68,2 15,243 Número de finura de grano AFS=Producto total / Porcentaje total=15,243/88,2=173
  • 16. 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
  • 17. Permeabilidad tap hv P .. . = .min/ 1.50 2 presiòncmgr P = - Probeta normal - Presión 10 gr/cm2 - 2000 cc de aire Se toma el tiempo presionsegcmgr P 2 / 300 = Sellos de mercurio Entrada de aire Muestra
  • 18. Dureza TIPO DE MOLDE DUREZA Muy blando 20-40 Blando 40-50 Mediano 50-70 Duro 70-85 Muy Duro 85-100 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.
  • 19. Resistencia Manivela Resorte Mordaza fija Probeta de arenaTornillo Tuerca fija Sistema de resorte