El documento describe los procesos y materiales empleados en la fundición, incluyendo la preparación de la arena de moldeo, los aglutinantes, aglomerantes y aditivos. Explica los tipos de arena según su composición, granulometría y aplicación, así como los ensayos realizados para evaluar sus propiedades como la humedad, permeabilidad y resistencia. El objetivo es obtener una arena con las características adecuadas para moldear piezas fundidas de manera eficiente.

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

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