'. Gregoruttii Ricardo;- Alvar ez: Guillermo;

Transcripción

1 ' A'n,G.iIla3) '. Gregoruttii Ricardo;- Alvar ez: Guillermo; Ea arc.illa : se define como una roca generalmente plástica, constituida' esencialmente por silífecato.s' de aluminio hidratados. Ea. el aglomerante más.- cmpl'eac.o en arenas de-fundición sintéticas-, Tlpora: de arccillas- " - i Hay tres tipos de a r c i l l a s empleadas con laa- arenas.; de moldeo'):; 1 )' H' entonita: resul'. ta. n de residuos de erosión de cenizas vo.l'canicas.-. JÚZBbentonitas; se dividen en só:.dicas-: y calcicas.. Propieó.adles de la' bentonita 1 a )] Sódica: reacción básica= (( PHt= 9, 2 )) - iones absorbidos:: NaH~ err- a l t a concentración gran poder de su3pención ' elevada ox-panaión -volumétrica- I tenor, de humedad- menor que el necesario en o.tras. a r c i l l a s para obt'ener csraoteristicaa. semejantes Buen ace:badb s u p e r f i c i a l de las piezasgran Indices de plasticidada l t a resistencia a l'a?. compiresión. < ' t'ioc-otropíav (po.bitiva) -, b ); Calcicas.:: neaaoión acida (\H =x 6.,.2 )' \ ; iones.: absorbidos Ca-*^ y ('OHj,)r a l t a resistencia en estado verdeo y moderada en estado.1 seco buena.- 'c.olapsabilidad. b.uena permeabilidad ( / fácilmente mezclable 2)) Caolinltlca-s: -Tiene propiedades variables de acuerdo a su arreglo estruc.tu ' r a l. Presenta baja- capacidad de absorción de iones» Propiedades (( comparada co'n las bentonitas:): menon poder, aglomerante mayor tenor de humedadi menor permeabilidad menor dureza en verdemenor resistencia eh seco menor colapsabilidad. > 1 mejor acabado s u p e r f i c i a l (debido a su altio tenor de agua-.); 30,'' l l i t i c a :.' Estas ancillas; son empleadas como aglomerantes de.- arenas; da moldeo, mezcladas con otras: arcillas.. Presentan baja r e f r a c t a riedad y no siempre tienen sa-tiafactorias* propiedades aglomer.ant Emplao) de las a r c i l l a s B.entonita sódica: se usa en arenas de molde.o para metal'es/ de. alto:- punto' de fusión y. a l t a tensión s u p e r f i c i a l ( Pe- fundido, acer.0.1 y, piezas grandes ),. Bentonita Calcica: se emplea para metales no ferrosos,, Fe maleable y arenas de noyós., Cao 1 i n i t i c a : se - usa para me talles.- de bajo.:- punto de fusión y baja tensión sup e r f i c i a l. '

2 > Gregor.utt-i; Ricardo-.- Alivarieíi GudTileDmo'; Función de laa a r c i l l a s L función de las arcillas ; es' dar a l sistema arena-ar cilla-agua - l'as-. canac- t e r i s t i e a s de- plasticidad y consistencia, que constituyen l'as; car a ate n i sálicas - tecnológicas, de l a mezcla. La plasticidad es una:'propiedad- por l a cual la? arena cambia, de: forma- per: la : acción de- fuerzas exteriores, Está-, evaluada por el porcentaje-: de deformación que. sufre el cuerpo;, de prueba patrón ai l l e g a r a l l i m i t e do resistencia & la-, rotura-. La donsistenciai es una característica por l a cual i a arena 1 de..moldeo.- adquiere': una determinada forma, reaccionando dentro de? ciertos, limites; a: lia. acción1 de fuerzas^- externas. Está medida en el límite de; fluencia: a Ha; compresión: de- un cuerpo) de-., prueba patrón. - Identificación de a r c i l l a s Además de los datos obtenidos de l a practica se u t i l i z a n técnicas de laborat o r i o como análisis, químico, determinación de l a capacidad de: intercambio: -; iónico.,; difracción de: rayos X-., análisis morfológico^, análisis térmicos y, die.- fracciones granulomé.tricas. Elec<3jLón de- a r c i l l a s. Generalmenfe son escogidas de acuerdo a las propiedades tecnológicas que; l e confieren a las arenas; de moldeo;. Para su elección se procede de. dos. formas.r a)! En un molde patrón se hace una-- mezcla de. arena-arcilla:-agua: y s.e, determina-, su r e s i l i e n e i a. ' \ b )] Sé f i j a una determinada r e s i l i e n c i a y por tentativaa - se determina el"1 tenor de a r c i l l a mínimo; de l a mezcla- que: supere el! valor* de r e s i l i e n c i a fijado. Resiliencia:.-Es. un Indice, convencionai que representa-- el limita"- de trabajo/ por 'deformación de l a arena-. Se.- obtiene durante el ensayo de' deformación de la. arena. A mayor r e s i l i e n c i a, corresponde una. mejou a r c i l l a. Nóta-T Por" simplificación se acostumbra anotar para fines de comparación el! vallor de la. resistencia a l a compresión en verde en lugar da- l a r e s i l i e n c i a, Poder aglomerante So debe a l a acción de tres fuerzas - simultáneamente? a). Fuerzas electrostáticas, resultantes de l a disociación del agua b) F.üer zas de tensión' s u p e r f i c i a l ( c ),' Fuerzas de atracción entre partículas. Efecto de l a temperatura- de colada sobre l a a r c i l l a - 1 Xüeshldratación:: arena caolinitl-ica- de 45 a 5.50 'G: arena bentonit ica. des 6.0Q a 700 C: 2) ; Ait( raciones en l a red c r i s t a l i n a - ^ 3).' líecristalización entre 90Ó a G. 4i] Ablandamiento de l a a r c i l l a, entre 1100,a 1500 C: 5'.); Fusión.. 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 en u n a: z o n a p l á s t i c a y e s t o: pr.o-duceuna- pérdida de: resistencia. La máxima' temperatura-, alcanzada po<n la- a r c i l l a de fúnd ic ion depend e.- de--:: jr^r^-á-^i ^* ^ clon-- '. l!a: distancia, de? l a zona considerada del molde. a-;. l a superficie de- la -: piezatemperatura de colada.. relación,de superficie.- da- contacto- metal.amolde:-

3 ! ' Allvarea. Guillermo! ' ; ' ^ ' Grregorutti Hicardov- Aditivo.B: Generalmente una arena, de-, fundición de arena- y a r c i l l a no.) es. suficiente para hacbf'un determinado trabajo). Tiene- necesidad de contener algún elemento; más* qua. le provea de menores características. Cada uno cumple con' distintas, e x i gencias tales oomo r mejora del acabado: s u p e r f i c i a l, elimina- defecto.s de- superficie.'y mejora determinadas propiedades de las arenas; de; fundición. Polvo de madera- (aserrín'):: es.- adicionado con las siguientes finalidades: arí' Atenúa"! efectos de expansión b.) Mejora l a colapsabilidad: c:) F a c i l i t a el desmoldaje por'disminución de l a resistencia residual Además de ésto, también puede ser usada para.:- ampliar, los límites, de tenor de; humedad* de la. arena- sintética ^ reducción; de l a resistencia" en caliente aumentar l a fluidez y l a densidadmejorar e.-l acabado s u p e r f i c i a l de las. piezas PoDvo 'ae. 'fear^n:: Constituye uno de los elementos que el fundidor, tisa p a r a m e j o r a r e l acabado 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 atenuar- l o.s- 'de.fect'.o.s provenientes.- do;, la- expanción térmica- de l a s i l i c e. Puede-, dentro? deciertos IdmitesFp, proveen urna? atmosfera det- gases reductores; dentro del! rabl'de. Oxido de Fe.: "Se presenta como hematita,. es usado para lia confección; de f i l t r o s de escorias ( ' usado-- en el' canal de colada para evitoor la-. intr'p.du.cción de-.: impurezas en; l a pieza).'. También es.-ugado pe.ra noyos de piezas; dec Fe fundido Presenta los. siguientes e.feárto:s. so.bre las. arenas -:: alifa resistencia a l a compresión en verde baja fluidez.- disminuye l a expansión aumentar l a deformación en caliente. 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 Caol míticas.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 c a r a c t e i í s t i c a s s e m ej a n t e s 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. B1 ece i ó n de 1 a s a re i 11 as: 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 "(d e la caoliuilica e n d e '15(1-55Ü C b) Alteración en la red cristalina c) Ablandamiento de la arcilla entre 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.