Este documento describe los diferentes tipos de arcillas utilizadas en arenas de moldeo, incluyendo bentonita, caolinita y arcillas litíficas. Explica las propiedades y usos de cada tipo, así como su función de dar plasticidad y consistencia a la mezcla arena-arcilla-agua. También cubre temas como la identificación de arcillas, selección, poder aglomerante y el efecto de la temperatura de colada.

1. ' A'n,G.iIla3)
'. G r e g o r u t t i i Ricardo;-
A l v a r ez: G u i l l e r m o ;
Ea a r c . i l l a : s e d e f i n e como u n a r o c a g e n e r a l m e n t e p l á s t i c a , c o n s t i t u i d a '
e s e n c i a l m e n t e p o r silífEcato.s' de a l u m i n i o h i d r a t a d o s . Ea. e l a g l o m e r a n t e más.-
cmpl'eac.o en a r e n a s d e - f u n d i c i ó n sintéticas-,
Tlpora: de a r c c i l l a s - " - i
H a y t r e s t i p o s de a r c i l l a s e m p l e a d a s c o n l a a - arenas.; de moldeo'):;
1 )'¡ H ' e n t o n i t a : resul'.ta.n de r e s i d u o s de e r o s i ó n de c e n i z a s vo.l'canicas.-. JÚZB-
b e n t o n i t a s ; s e d i v i d e n en só:.dicas-: y c a l c i c a s . .
Propieó.adles de l a ' b e n t o n i t a 1
a )] S ó d i c a : r e a c c i ó n básica= (( PHt= 9 , 2 )) -
i o n e s a b s o r b i d o s : : NaH ~ err- a l t a c o n c e n t r a c i ó n
¡ g r a n p o d e r de su3pención '
e l e v a d a ox-panaión -volumétrica-
I t e n o r , de humedad- m e n o r que e l n e c e s a r i o e n o.tras. a r c i l l a s p a r a
o b t ' e n e r c s r a o t e r i s t i c a a . s e m e j a n t e s
¡ B u e n ace:badb s u p e r f i c i a l de l a s p i e z a s -
g r a n I n d i c e s de p l a s t i c i d a d -
a l t a r e s i s t e n c i a a l'a?. compiresión . <
' t'ioc-otropíav ( p o . B i t i v a ) • -, •
b ); C a l c i c a s . : : n e a a o i ó n a c i d a (H =x 6. ,.2 )'•
; iones.: a b s o r b i d o s Ca- *^ y ('OHj,)r
a l t a r e s i s t e n c i a e n e s t a d o v e r d e o y m o d e r a d a e n estado.1 s e c o
buena.- ' c . o l a p s a b i l i d a d .
b.uena p e r m e a b i l i d a d ( /
f á c i l m e n t e m e z c l a b l e
2)) C a o l i n l t l c a - s : -Tiene p r o p i e d a d e s v a r i a b l e s de a c u e r d o a s u a r r e g l o e s t r u c . t u
'•• • r a l . P r e s e n t a b a j a - c a p a c i d a d de a b s o r c i ó n de iones»
P r o p i e d a d e s (( c o m p a r a d a co'n l a s b e n t o n i t a s : ) : •
m e n o n p o d e r , a g l o m e r a n t e
m a y o r t e n o r de h u m e d a d i
m e n o r p e r m e a b i l i d a d
m e n o r d u r e z a e n v e r d e -
m e n o r r e s i s t e n c i a eh s e c o
m e n o r c o l a p s a b i l i d a d . > 1
m e j o r a c a b a d o s u p e r f i c i a l ( d e b i d o a s u a l t i o t e n o r d e agua-.);
30,'' l l i t i c a :.' E s t a s a n c i l l a s ; s o n e m p l e a d a s como a g l o m e r a n t e s de.- a r e n a s ; d a
m o l d e o , m e z c l a d a s c o n o t r a s : a r c i l l a s . . P r e s e n t a n b a j a r e f r a c t a —
r i e d a d y n o s i e m p r e t i e n e n s a - t i a f a c t o r i a s * p r o p i e d a d e s a g l o m e r . a n t
E m p l a o ) de l a s a r c i l l a s
B . e n t o n i t a s ó d i c a : s e u s a e n a r e n a s de molde.o p a r a metal'es/ de. a l t o : - p u n t o ' d e
f u s i ó n y. a l t a t e n s i ó n s u p e r f i c i a l ( Pe- f u n d i d o , acer.0.1 y,
p i e z a s g r a n d e s ),.
B e n t o n i t a C a l c i c a : s e e m p l e a p a r a m e t a l e s no f e r r o s o s , , Fe m a l e a b l e y a r e n a s
de n o y ó s . ,
Cao 1 i n i t i c a : s e - u s a p a r a me talles.- de bajo.:- p u n t o de f u s i ó n y b a j a t e n s i ó n s u -
p e r f i c i a l . '

2. > G r e g o r . u t t - i ; Ricardo- .-
Alivarieíi GudTileDmo';
F u n c i ó n d e l a a a r c i l l a s • •
L ¿ f u n c i ó n de l a s a r c i l l a s ; es' d a r a l s i s t e m a a r e n a - a r c i l l a - a g u a - l'as-. c a n a c -
t e r i s t i e a s de- p l a s t i c i d a d y c o n s i s t e n c i a , q u e c o n s t i t u y e n l'as; c a r a a t e n i sáli-
c a s - t e c n o l ó g i c a s , d e l a m e z c l a .
La p l a s t i c i d a d e s u n a : ' p r o p i e d a d - p o r l a c u a l l a ? a r e n a c a m b i a , de: f o r m a - p e r : l a :
a c c i ó n d e - f u e r z a s e x t e r i o r e s , Está-, e v a l u a d a p o r e l p o r c e n t a j e - : d e d e f o r m a c i ó n
que. s u f r e e l cuerpo;, d e p r u e b a p a t r ó n a i l l e g a r a l l i m i t e do r e s i s t e n c i a &¡ la-,
r o t u r a - . L a d o n s i s t e n c i a i e s u n a c a r a c t e r í s t i c a p o r l a c u a l i a a r e n a 1 de..moldeo.-
a d q u i e r e ' : u n a d e t e r m i n a d a f o r m a , r e a c c i o n a n d o d e n t r o de? c i e r t o s , l i m i t e s ; a : lia.
a c c i ó n 1 d e f u e r z a s ^ - e x t e r n a s . E s t á m e d i d a e n e l l í m i t e de; f l u e n c i a : a Ha; c o m p r e -
sión: de- u n c u e r p o ) de-., p r u e b a p a t r ó n . -
I d e n t i f i c a c i ó n d e a r c i l l a s
A d e m á s d e l o s d a t o s o b t e n i d o s de l a p r a c t i c a s e u t i l i z a n t é c n i c a s d e l a b o r a -
t o r i o como análisis, químico , d e t e r m i n a c i ó n de l a c a p a c i d a d de: i n t e r c a m b i o : - ;
iónico.,; d i f r a c c i ó n de: r a y o s X-., a n á l i s i s morfológico^, a n á l i s i s t é r m i c o s y, die.-
f r a c c i o n e s granulomé.tricas. •
Elec<3jLón de- a r c i l l a s .
G e n e r a l m e n f e s o n e s c o g i d a s d e a c u e r d o a l a s p r o p i e d a d e s t e c n o l ó g i c a s que; l e
c o n f i e r e n a l a s a r e n a s ; de moldeo;. P a r a s u e l e c c i ó n s e p r o c e d e de. dos. f o r m a s . r
a ) ! E n u n m o l d e p a t r ó n s e h a c e una- - m e z c l a de. a r e n a - a r c i l l a : - a g u a : y s.e, d e t e r m i -
na-, su r e s i l i e n e i a . '
b )] Sé f i j a u n a d e t e r m i n a d a r e s i l i e n c i a y p o r t e n t a t i v a a - s e d e t e r m i n a el"1 t e n o r
de a r c i l l a mínimo; d e l a m e z c l a - que: s u p e r e e l ! v a l o r * d e r e s i l i e n c i a f i j a d o .
Resiliencia:.-Es. u n I n d i c e , c o n v e n c i o n a i q u e r e p r e s e n t a - - e l l i m i t a " - de t r a b a j o / p o r
'deformación de l a arena-. Se.- o b t i e n e d u r a n t e e l e n s a y o de' d e f o r -
m a c i ó n d e l a . a r e n a . A m a y o r r e s i l i e n c i a , c o r r e s p o n d e una. mejou
a r c i l l a .
Nóta-T Por" s i m p l i f i c a c i ó n s e a c o s t u m b r a a n o t a r p a r a f i n e s de c o m p a r a c i ó n e l !
v a l l o r d e l a . r e s i s t e n c i a a l a c o m p r e s i ó n e n v e r d e e n l u g a r da- l a r e s i l i e n c i a ,
• P o d e r a g l o m e r a n t e
So d e b e a l a a c c i ó n de t r e s f u e r z a s - s i m u l t á n e a m e n t e ?
a ) . F u e r z a s electrostáticas, r e s u l t a n t e s de l a d i s o c i a c i ó n d e l a g u a
b ) F.üer¡zas de tensión' s u p e r f i c i a l (
c ),' F u e r z a s d e a t r a c c i ó n e n t r e partículas.
E f e c t o d e l a t e m p e r a t u r a - de c o l a d a s o b r e l a a r c i l l a -
1 Xüeshldratación:: a r e n a c a o l i n i t L - i c a - de 45© a 5.50 °'G:
a r e n a b e n t o n i t i c a . des 6.0Q a 7 0 0 °C:
2 ); Ait(¡raciones e n l a r e d c r i s t a l i n a - ^
3) .' líecristalización e n t r e 90Ó a 105.0 ° G .
4i] A b l a n d a m i e n t o d e l a a r c i l l a , e n t r e 1100,a 1500 °C:
5'.); F u s i ó n . • • .
P o r s o b r e l o s 1;00©°-C.' l'aa a r c i l l a s , e n t r a n e n u n a : z o n a p l á s t i c a y e s t o : pr.o-duce-
una- p é r d i d a d e : r e s i s t e n c i a . L a máxima' t e m p e r a t u r a - , a l c a n z a d a po<n l a - a r c i l l a d e
fúnd i c i o n d e p e n d e.- de--:: jr^r^-á-^i-1 1 1 ^* ^
clon-- • ' . •
l! a: d i s t a n c i a , de? l a z o n a c o n s i d e r a d a d e l molde. a-;. l a s u p e r f i c i e de- la- : p i e z a -
t e m p e r a t u r a d e c o l a d a . •.
r e l a c i ó n ,de s u p e r f i c i e . - da- c o n t a c t o - metal.amolde:-

3. ! •' A l l v a r e a . G u i l l e r m o ! ' ;
' ^ ' G r r e g o r u t t i H i c a r d o v -
A d i t i v o . B :
G e n e r a l m e n t e u n a a r e n a , de-, f u n d i c i ó n de a r e n a - y a r c i l l a no.) es. s u f i c i e n t e p a r a
hacBF'Un d e t e r m i n a d o t r a b a j o ) . T i e n e - n e c e s i d a d de c o n t e n e r a l g ú n e l e m e n t o ; más*
qua. l e p r o v e a de m e n o r e s c a r a c t e r í s t i c a s . Cada u n o c u m p l e con' d i s t i n t a s , e x i -
g e n c i a s t a l e s oomo r mejora d e l acabado: s u p e r f i c i a l , e l i m i n a - d e f e c t o . s de- s u p e r -
f i c i e . ' y m e j o r a d e t e r m i n a d a s p r o p i e d a d e s de l a s a r e n a s ; de; f u n d i c i ó n .
P o l v o de m a d e r a - (aserrín'):: es.- a d i c i o n a d o c o n l a s s i g u i e n t e s f i n a l i d a d e s :
arí' Atenúa"! e f e c t o s de e x p a n s i ó n
b.) M e j o r a l a c o l a p s a b i l i d a d :
c:) F a c i l i t a e l d e s m o l d a j e p o r ' d i s m i n u c i ó n d e l a r e s i s t e n c i a r e s i d u a l
A d e m á s de ésto , también p u e d e s e r u s a d a para.:-
• a m p l i a r , l o s límites, de t e n o r de; humedad* de l a . a r e n a - s i n t é t i c a ^
reducción; de l a r e s i s t e n c i a " en c a l i e n t e
a u m e n t a r l a f l u i d e z y l a d e n s i d a d -
m e j o r a r e.-l a c a b a d o s u p e r f i c i a l de l a s . p i e z a s
PoDvo 'ae. 'fear^n:: C o n s t i t u y e u n o de l o s e l e m e n t o s q u e e l f u n d i d o r , t i s a
p a r a m e j o r a r e l a c a b a d o s u p e r f i c i a l de; l a s p i e z a s f u n d i d a s y a t e n u a r - l¡o.s-
'de.fect'.o.s p r o v e n i e n t e s . - do;, l a - e x p a n c i ó n térmica- de l a s i l i c e . Puede-, d e n t r o ? de-
c i e r t o s I d m i t e s F p , p r o v e e n urna? a t m o s f e r a det- g a s e s r e d u c t o r e s ; d e n t r o d e l ! rabl'de.
• O x i d o de Fe.: "Se p r e s e n t a como h e m a t i t a , . es u s a d o p a r a lia confección; de
f i l t r o s de e s c o r i a s (¡' usado-- en e l ' c a n a l de c o l a d a p a r a e v i t o o r la-. intr'p.du.cción
de-.: i m p u r e z a s en; l a pieza).'. T a m b i é n es.-UGado pe.ra n o y o s de p i e z a s ; dec Fe f u n d i d o
P r e s e n t a los. s i g u i e n t e s e.feárto:s. so.bre l a s . a r e n a s - : :
alifa r e s i s t e n c i a a l a c o m p r e s i ó n en v e r d e
b a j a f l u i d e z . -
d i s m i n u y e l a e x p a n s i ó n
a u m e n t a r l a d e f o r m a c i ó n e n c a l i e n t e .
i

4. Arcillas de moldeo
Para aglomerar las (ierras sintéticas de moldeo se utilizan arcillas minerales cuyo mayor
constituyente es el. silicato de aluminio hidratado.
Existen tres tipos de arcillas empleadas en Jas arenas de moldeo:
• Bentonita
• Caolmíticas
• .Míticas
Bentonita: Es la arcilla más usada en fundiciones, teniendo su origen en la transformación
natural de cenizas volcánicas, poseyendo un 70 % mínimo de montmorillonita.
Se las dividen en sódicas, calcicas y calcicas activadas. •
Todas las arcillas desarrollan propiedades adhesivas y cohesivas cuando se las mezcla con
agua y dichas propiedades depende de la cantidad de agua adicionada. La relación de la
arcilla al agua es crítico ,si la cantidad de agua es baja las propiedades cohesivas son
aumentadas y ¡a arcilla tiende a pegarse ella misma, en lugar de pegarse a los granos de
arena. Por otro lado sí la cantidad de agua es alta sucede lo contrario. La forma de evaluar la
eficacia de la arcilla es por medio del ensayo de corte en verde. Cuando se le adiciona el
agua al mezclar la arena con la arcilla, el agua es absorbida por la arcilla hasta alcanzar su
máxima capacidad. La adición de una mayor cantidad de agua no contribuye a un aumento
de resistencia. Ver íig 1
Tempcring water, % Tnmpríf ¡nt| wnlcr, %
Fig 1 Bentonita Caolines
III ligante dado por el sistema arcilla- agua se puede explicar en términos de área de
superficie específica, las partículas de arcillas mantienen absorbidas cationes en su
superficie, la unión de las partículas de arcilla por medio de los cationes es débil y es
posible.el intercambio de iones por la presencia de un adecuado electrolito. Por lo tanto las
partículas de arcillas y los iones son ro'dendos por campos de fuerza eléctricos directamente
de los dipolos del agua y liga la red de agua. La fuerza del campo decrece cuando se
incrementa la distancia desde la superficie de la arcilla y esto hace que los dipolos estén más
cercanos a la superficie de la arcilla ligándola más fuertemente. Más allá de la distancia en la
cual el campo de fuerza es efectivo, el agua se comporta como un líquido y no liga. Hay una
cantidad de agua idea! en las cuales toda el agua se polariza y activa el proceso de pegado, si
se adiciona menor cantidad baja la resistencia, lo mismo ocurre si se adiciona mayor
•cantidad ( fig 1).

5. Propiedades de la bentonita:
a) Sódicas: Reacción básica ( 1M I - 9,2) ¡
Iones absorbidos: Na' en al tu concentración
(irán poder de suspensión
Llevada expansióivvoliimclricaí capacidad de hincluimiento)
Tenor de humedad menor que el necesario en otras arcillas para obtener
ca ractei•íst icas sem ej a ntes
Buen acabado superficial de las piezas
Gran índice de plasticidad
Alta resistencia a la compresión
b)Cálcicas: Reacción áe¡da( PU!~ 6,2)
Iones absorbidos CV~ y ( OI I)'"
Alta resistencia en estado verde y moderada en estado seco
Buena eolapsabilidad
Buena permeabilidad-
Fácilmente mezcla ble
2) Caolmítica: Tiene propiedades variables de acuerdo a su arreglo estructural,
presentando baja capacidad de absorción de iones.
Comparación con bis bentonitas: Menor poder aglomerante
Mayor tenor de humedad
Menor permeabilidad
Menor dureza en verde
Menor resistencia en seco
Menor eolapsabilidad
Mejor acabado superficial ( debido a su alto tenor de
agua)
3) llílieas: listas arcillas son empleadas como aglomerantes de arenas de moldeo,
mezcladas con otras arcillas, presentando baja refractariedad y no siempre tienen
satisfactorias propiedades aglomerantes.
Empleo de las arcillas;
Bentonita sódica: Se usa en las arenas de moldeo para metales de alto punto de fusión y
alta tensión superficial ( Fundición de hierro, aceros )
Bentonita calcica; Se emplea para metales no ferrosos y tierras para noyos.
Caoliníticas: Se usa para metales de bajo punto de fusión y baja-tensión superficial.
i
Función de las arcillas:
La función de las arcillases proveer al sistema arena-arcilla-agua las
características de plasticidad y consistencia, que constituyen las características
tecnológicas de la mezcla. , •• '
La plasticidad es una propiedad por la cual la arena cambia de forma por la
acción de fuerzas exteriores. Está evaluada po,r el porcentaje de deformación que sufre el
cuerpo de prueba patrón al llegar al limite de resistencia a la rotura.
La consistencia es una característica por la cual la arena de moldeo adquiere una
determinada forma, reaccionando dentro de determinados límites a la acción de fuerzas
externas. Está medida en el limite de fluencia a la compresión de un cuerpo de prueba
patrón,
Identificación de las arcillas:

6. Además de los dalos obtenidos de la práctica, se utilizan técnicas de laboratorio
como; análisisquímico, determinación de la capacidad de intercambio iónico, difracción
de rayos equis, análisis morfológico, análisis térmico y de fracciones granulomclricas.
B1ece ión de 1as are i11as:
Generalmente son elegidas de acuerdo a las propiedades tecnológicas que le
confiere a las tierras de moldeo. Para su elección se procede de dos formas:
a) En un probetero se hace una mezcla de arc-na-arcüla-agua y se
determina su resiliencia
b) Se fija una determinada resiliencia y por tentativa se determina el tenor
de arcilla mínimo de la mezcla que supere el valor de resiliencia lijado.
Por simplificación se acostumbra a tomar para fines^cfomparativos el valor de la resistencia a
la compresión en verde en lugar de la resiliencia.
Poder aglomerante:
Se debe a la acción de tres fuerzas simultáneamente
a)Fu.erzas electrostáticas resultante de la disociación del agua
b)Fuerzas de tensión superficial
c)Fucrzas de atracción entre partículas
Efecto de la temperatura de colada sobre la arcilla:
a) Dcshidralación de la bentonita cutre 600-700 " ( d e la caoliuilica ende '15(1-
55Ü°C
b) Alteración en la red cristalina
c) Ablandamiento de la arcilla entre 1 100 a 1500 °C
d) Fusión
Por sobre los 1000nC las arcillas entran en una zona plástica y esto produce una perdida de
resistencia. La máxima temperatura alcanzada por la zona de fusión depende de: la distancia
de la zona considerada del molde a la superficie de la pieza, de la temperatura de colada, y
de la relación de superficie de contacto metal molde.