LAVADO DE ARENAS PARA FUNDICIONM.P.GOMEZ*, A. ZEA*

Escuela de Ingeniería de Materiales, Facultad de Ingeniería, Universidad del Valle, Cali, Colombia.

Entregado: 25 de Agosto 2015

RESUMEN: El objetivo de esta práctica de laboratorio es realizar el lavado de arenas para su utilización en el proceso de fundición, estas arenas vienen cargadas de impurezas y algunos desechos de tipo orgánico; para ello se utiliza agua y por medio de flotación y precipitación de dichas impurezas y arenas se logra realizar su separación; con el mecanismo de decantación.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Se procede con la arena suministrada para realizar el proceso de lavado, se llena la mitad de un balde con arena al cual se le suministra agua mediante una manguera hasta ser llenado, esta mezcla se deja reposar por aproximadamente 1 hora, durante este tiempo la arena se sedimenta, por acción de la gravedad haciendo posible la separación mediante un proceso de decantación en donde se elimina el agua cargada de impurezas. Este procedimiento se realizara hasta que el agua obtenida en la mezcla se encuentre lo más clara posible, aproximadamente 8 veces.

El procedimiento experimental se repite hasta haber limpiado la totalidad de la arena suministrada.

INTRODUCCION

En la preparación de moldes en la industria de la fundición se requieren materiales que desarrollen propiedades de cohesión, plasticidad y resistencia para reproducir el modelo de la pieza; deben ser refractario, permeables para la evacuación de gases que se producen al vaciar el molde y facilitar el desprendimiento de la arena de la superficie de la pieza, estos materiales son las arenas sintéticas o naturales.

Las arenas silíceas naturales, se clasifican de acuerdo con su contenido de arcilla: arenas arcillosas naturales, cuyo contenido de arcilla es superior al 18%; arenas

arcillosas naturales magras, cuyo contenido de arcilla es del 5% al 8%; arenas silíceas cuyo contenido de arcilla es inferior al 5%.

El origen común de las arenas de fundición, es el granito compuesto de feldespato, cuarzo y mica, el feldespato es un compuesto doble de aluminio y potasio, el silicato de aluminio al hidratarse, se convierte en arcilla, esto ha dado origen a los depósitos de arenas naturales.

Las arenas sintéticas son aquellas que se procesan por medios mecánicos para eliminar material impalpable (muy fino) y clasificarlas de acuerdo al tamaño de grano, el uso de estas arenas se ha incrementado debido a las ventajas que presentan con respecto a las arenas naturales, tiene mayor uniformidad, están exentas de material impalpable, el aglutinante se adiciona en cantidades previamente comprobadas, tienen mayor permeabilidad y alta refractariedad debido a su análisis químico que es 95% de sílice (Si02) y menos del 5% de impurezas.

En todos los ensayos se hace una evaluación de las propiedades de las mezclas de arena en forma normal y reproducible que permitan determinar las características de la mezcla.

El objetivo de las pruebas, en las arenas de fundición, es predecir el comportamiento de una mezcla de arena durante la operación de colado. Los ensayos deben presentar las condiciones de operación prácticas con las que se trabaja en la industria de la fundición, una relación constante de la calidad de la pieza fundida con las propiedades de la arena, es base sólida para la formulación adecuada de la arena de moldeo.

Desde un punto de vista general, la arena de moldeo debe ser fácilmente moldeable y producir piezas fundas libres de defectos, para considerarse como una buena opción de moldeo.

La AFS “Foundry Sand Handbook” establece condiciones estándar de prueba de las propiedades de la arena para fundición. Algunas de las más importantes de dichas propiedades incluyen:

1. Resistencia verde. Determinada por la mezcla con el agua, y debe tener la adecuada fuerza y plasticidad para un molde manejable.

2. Resistencia en Seco. La arena seca debe tener la propiedad de resistir la erosión y también la presión Metalostatica del metal fundido.

3. Resistencia al calor y estabilidad térmica.4. Permeabilidad.

INGRENDIENTES DE LA ARENA PARA MOLDEO

La arena de moldeo consiste en una mezcla de uno o más ingredientes. La arena verde es una mezcla que contiene arcilla y agua así como el principal

constituyente de la arena, SiO2. Estos tres componentes proveen la masa y la plasticidad requerida para que la arena de moldeo sea la adecuada. Igualmente otro tipo de materiales pueden agregarse a la arena para aportarle otras propiedades, de acuerdo al fin de la pieza a fundir.

La arena consiste en partículas granulares, esto es principalmente SiO2 de lo cual del 50 al 95% total es arena para moldeo. En las diferentes arenas de moldeo, las partículas pueden diferir de las siguientes maneras:

1. Tamaño de grano, distribución del tamaño de grano y forma del grano.2. Composición química.3. Estabilidad térmica.

En cuanto a la arcilla, las arenas de moldeo para procesos de fundición contienen alrededor de 2 a 50% de esta. Con una considerable cantidad de agua, es la principal fuente de resistencia y plasticidad para las arenas. La arcilla no es mas que lo que mantiene unidos los componentes en las arenas de moldeo. En los depósitos de mineral, la arcilla y la arena se mezclan en las proporciones tales que sean las adecuadas para proporcionar las propiedades de elasticidad y resistencia deseadas en la arena para conformar el molde de fundición. Muchos tipos de arcillas son utilizados para este fin, en general muchas de estas arcillas se consideran como agregados esencial es de rápida cristalización, usualmente en partículas en forma de placas que pueden ser clasificadas en base a su estructura y composición, como minerales de arcilla (Cuarzo, Pirita, Materia Orgánica.). Algunas arcillas están compuestas de partículas de un solo mineral de arcilla, mientras que otras son mezclas de estos.

Por el otro lado, el agua se encuentra alrededor del 1.5 a 8% en la arena, es el activador de la arcilla. Adicionalmente actúa como lubricante y hace la arena más plástica lo que la hace más manejable, sin embargo puede disminuir su resistencia y fuerza, por lo que es de sumo cuidado proporcionar adecuadamente las cantidades de arena y agua que se mezclan para realizar el molde.

Aunque lo más usual en las mezclas de arenas para fundición sea arena, agua y arcilla, existen agregados especiales que pueden añadirse para aportar a la arena una propiedad específica, algunos de los más usados son el asfalto, el carbón de mar, el grafito, sílice, perlita, óxido de hierro, entre otros.

REFERENCIAS

[1] HEINE,R., LOPER,C. Principles of Metal Casting. Molding Sands. Capítulo 5. Segunda Edición.

[2] Ensayos de Arenas de Moldeo. Disponible en la web: http://www.utp.edu.co/~publio17/laboratorio/ensayo_arena.htm

[3] Propiedades y ensayos de las arenas de moldeo. Disponible en web: file:///C:/Users/Alejandra/Downloads/ensayos%20de%20las%20arenas%20y%20tierras%20de%20moldeo.pdf