UNIVERSIDAD NCIONAL DE INGENIERIAFACULTAD DE INGENIERIA MECANICAAREA DE PROCESOS

LABORATORIO DE ENSAYOS DE ARENA PARA FUNDICIONMC214 A - B

Objetivo.- El presente laboratorio tiene como objetivo demostrar la variación de las propiedades de las arenas, con relación a la cantidad de sus componentes.

Equipos a Utilizar Balanza Lámpara de secado Juego de Probetas Apisonador Durometro Permeametro Extractor Equipo de resistencia

Materiales a Utilizar Sílice Bentonita Agua

Procedimiento ARENAS EN VERDE

Se toma una muestra seca de 500 gr. ( sílice + bentonita) determinando el % de Bentonita constante para cada grupo el cual debe de variar de acuerdo al tipo de arena a estudiar ( arena grasa, semigrasa, magra o silícea)

Se determina los porcentajes de humedad para cada miembro del grupo calculándose la cantidad de agua con la siguiente Formula

Peso de Agua = 500x % de humedad = gramos de agua 100 - % de humedad Se procede a verificar el % humedad real tomando 20 gr., de la mezcla y lleva a la

lámpara de secado aproximadamente 12 a 15 minutos, luego se procede a pesar nuevamente y por diferencia de pesos obtenemos el % de humedad real

Se procede a tomar el peso correspondiente entre 145 a 160 gr. de la mezcla para obtener la probeta de 50mm de diámetro por 50 mm de altura en el apisonador con tres golpes ( se deben obtener 3 probetas), no se permite tolerancias en la altura de la probeta.

En la primera probeta se mide la permeabilidad en el permeametro tomando el tiempo que se demora en pasar 2000cc de aire a través de la probeta, tener en cuenta la posición de la aguja para arenas en verde o arenas para almas

Una vez medida la permeabilidad se procede a extraer la probeta en el extractor Inmediatamente se coloca en el equipo de resistencia, en el cual se ha colocado las

mordazas para medir la Resistencia a la Compresión, se realiza la medición correspondiente

Con la segunda probeta obtenida se procede directamente a medir la Resistencia al corte

A la tercera probeta en el apisonador se le da 2 golpes adicionales tomando la variación de altura por cada golpe

Medir la permeabilidad después de los 5 golpes

ARENAS PARA ALMAS

Se toma una muestra seca de 800 gramos , se varia el % de Bentonita por cada grupo y el % de humedad por integrante en concordancia con porcentajes de arenas para almas

Se procede a tomar las muestras semejante a las indicaciones anteriores obteniéndose 4 probetas

Se procede a un proceso de secado en el horno o al medio ambiente Luego se procede a medir la Resistencia a la compresión, resistencia a la Tracción,

resistencia a la flexión , resistencia al corte Por sección se tomaran 2 aglutinantes diferentes a la bentonita y se realizara las

pruebas pertinentes

CUESTIONARIO

Con la finalidad de responder el siguiente cuestionario realizar los siguientes gráficosARENA EN VERDEPara los diferentes % s de aglutinante

Resistencia a la compresión vs % de humedad Resistencia al corte vs % de humedad Permeabilidad vs % de humedad % de compactación vs % de humedad

Manteniendo la humedad constante Resistencia a la compresión vs % bentonita Resistencia al corte vs % bentonita Permeabilidad vs % de bentonita % de compactación vs % de bentonita

Análogamente con el otro lubricante

ARENA PARA ALMAS Para los diferentes % s de aglutinante

Resistencia a la compresión vs. % de humedad Resistencia al corte vs, % de humedad Resistencia a la tracción vs % de humedad Resistencia a la Flexión vs. % de humedad

Arenas en Verde

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 serian 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

8. De acuerdo a los datos obtenidos en las preguntas anteriores y el Análisis de arena realizado indique usted que composición de arena utilizaría usted para fundir los siguientes productos y que % de arena analizada utilizaría

Monoblock de un auto Engranaje de diámetro de 7” Carcasa de una bomba de agua Grifos de un lavatorio Aros de las ruedas de los automóviles Llaves de compuerta de 8”

9. Indique usted si el tamaño del modelo o proyecto tiene alguna relación con la variación con la composición de la arena

Arenas para almas10. Indique usted como varían las propiedades de las arenas para almas en función de la

variación de Bentonita 11. Teniendo en cuenta que se realiza un proceso de secado, antes de realizar las pruebas ,

el % de humedad que influencia tiene en estas arenas12. Determine las características optimas de una arena para almas13. De acuerdo a lo ensayado cual arena es mas fuerte la arena en verde o la arena seca14. Si tuviera que realizar un proceso de fundición de materiales frágiles en caliente que

tipo de arena utilizaría ( verde o seca) indique el porque 15. Para elaborar un alma para una polea que propiedad mecánica es la que se debe

considerar prioritariamente

Nota : Utilice las curvas obtenidas en clase y las ideales (teóricas ) ver bibliografía Arenas en verde Porcentaje de Bentonita 3%, 4%, 5% y 6%

o Porcentaje de Humedad 3%, 4%, 5% , 6%, 7% y 8%o Arenas Secao Porcentaje de Bentonita 8%, 10%, 12%, 14%o Porcentaje de Humedad 6% 6.5 % 7% 7.5%---------10%

cuadro Nro. 1

Características de la Arena 100%bentonita

sodica

100%bentonitaCalcica

50 – 50Na - Ca

Resistencia a la compresión en verde 11,8 psi 14,3 psi 12,6 psiDeformación verde a resistencia máxima 1.3% 0,95% 1,1%

Resistencia a la tensión en húmedo 0,466 N/cm2 0,071 N/cm2 0,346 /cm2

Resistencia a la compresión en caliente 575 psi 110 psi 320 psi

Calculo de Permeabilidad

P = V. H / p.a.t

DondeV = Volumen desalojado 2000 cm3

p = presión en cm. de agua ( 10 cm. de agua)t = tiempo en minutosH = altura de la probetaa = área de la probeta en cm2

1. Productos pequeños (0 – 22 Kg.)Productos medianos (23 – 220 Kg.)Productos grandes (Mayores de 500 Kg.)

GLOSARIO

Arena de contacto: es la arena de buena calidad que se encuentra alrededor

del modelo para fundición y que tendrá contacto con el metal líquido que

conformará la pieza final deseada.

Arena de relleno: a diferencia de la arena de contacto, esta arena es de menor

calidad y de configuración distinta. La arena de relleno servirá para formar el resto

de la arena del molde para la pieza de fundición.

Corazón o Alma: Eje circular sólido elaborado con formulación de arenas para

hueco de masas de ingenio.

En verde: Indica pruebas realizadas con probeta en condiciones de humedad

según la formulación de la aplicación.

En seco: Indica pruebas realizadas con probeta en condiciones de cero humedad,

secada en horno.

Esfuerzo de compresión: es la fuerza por unidad de área aplicada sobre un

elemento haciendo que este se comprima. La unidad empleada en la máquina

universal de esfuerzos

Esfuerzo cortante: es el esfuerzo que actúa tangencialmente a la superficie del material. Dado también para la máquina universal

Esfuerzo en seco (dry): es el esfuerzo en compresión o cortante aplicado a una

probeta la cual ha sido secada por la acción de un horno hasta llegar a peso

constante.

Esfuerzo en verde (green): es el esfuerzo en compresión o cortante aplicado a

una probeta la cual contiene humedad, es decir formada por arena recién

preparada.

Friabilidad: parámetro que indica el grado de desgaste que puede sufrir la

superficie de la arena de un molde.

Moldabilidad o plasticidad: indica el grado o la capacidad en que la arena

tiende a llenar todos los espacios para formar el molde de la pieza.

Permeabilidad: indica la facilidad en la que los gases son evacuados del molde

durante la colada.