sábado, 9 de mayo de 2009

PRINCIPIOS BASICOS DE ARENAS

DEFINICIÓN:

DICCIONARIO WEBSTER: PARTICULAS RESULTANTES DE LA FRACTURA DE LAS ROCAS.

AFS: MATERIAL DE MINERAL MADRE CON UNA DIMENSION DE 0.05-2.0 mm.


FORMACIÓN:

EL PROCESO DE REDUCCIÓN DE ROCAS PUEDE SER DEBIDO A: AIRE, AGUA HIELO Y NIEVE, USUALMENTE SON LLAMADOS BANCOS DE ARENA.


CUANDO LOS DEPOSITOS SON LOCALIZADOS EN LAGOS, SE DICE QUE SON ARENAS DE LAGO.


TAMAÑOS Y FORMAS DE ARENA:

PARA DEFINIR EL TAMAÑO Y FORMA DE LA ARENA SE HICIERON INVESTIGACIONES PARA DETERMINAR EL TAMAÑO DE LA ARENA QUE GENERA MOLDES Y CORAZONES LO MAS CERCANO A LO IDEAL, ESTE ESTUDIO SE NORMALIZO A UN ESTANDAR QUE TODOS CONOCEMOS COMO “AFS” Y FUE LLAMADO “GRAIN FINES NUMBER” (NUMERO DE FINURA DE GRANO).


EL TAMAÑO SE DETERMINA HACIENDO PASAR 50 GRAMOS DE ARENA ATRAVEZ DE UNA SERIE DE TAMICES O CRIBAS NUMERADAS EN ASCENDENCIA COMO SIGUE: 4,6,8,12,16,20,30,40,50,70,100,140,200,270,-270. SIENDO LA MAS GRANDE LA #4 Y LA #270 LA MAS PEQUEÑA EN CUANTO A ABERTURA SE REFIERE.


EL CALCULO DE AFS ES EL SIGUIENTE:


MALLA

PESO RETENIDO

% RETENIDO

FACTOR

PRODUCTO

20

0.21

0.41

10

4.1

30

2.72

5.37

20

107.4

40

4.36

8.62

30

258.6

50

10.64

21.04

40

841.6

70

18.33

36.24

50

1812

100

8.63

17.06

70

1194.2

140

4.37

8.64

100

864

200

1.27

2.51

140

351.4

270

0.03

0.06

200

12

FONDO

0.01

0.02

300

6

TOTAL

50.57

99.97


5451.3

AFS




54.5


DEFINICIÓN DE MALLAS:

SE DICE QUE PARA QUE UNA MALLA SEA CONSIDERADA COMO TAL, DEBE RETENER AL MENOS EL 10% DEL PESO TOTAL DE A MUESTRA, DE ESTA DEFINICIÓN NACE EL CONCEPTO DE REFERIRSE A LA ARENA POR EL NUMERO DE MALLAS (2 MALLAS, 3MALLAS, 4 MALLAS ETC.)


LA UNICA REGLA PARA ESTA DEFINICIÓN ES QUE EL PORCENTAJE DEBE CUMPLIRSE EN MALLAS ADYACENTES.


OTRA CARACTERÍSTICA DE LA ARENA ES SU FORMA, EXISTEN BÁSICAMENTE 4 FORMAS: REDONDAS, COMPUESTAS, ANGULAR, Y SUBANGULAR, A EXCEPCION DE LAS ARENAS COMPUESTAS, TODAS LAS DEMAS FORMAS SON UTILIZADAS PARA LA FABRICACIÓN DE MOLDES Y CORAZONES.


ARENAS REDONDAS:

  • REQUIEREN MENOS CANTIDAD DE AGUTINANTES PORQUE TIENEN MENOR AREA SUPERFICIAL POR UNIDAD DE VOLUMEN.

  • PUEDEN SER FÁCILMENTE RECUBIERTAS

  • PRODUCEN MEJOR PERMEABILIDAD

  • COMO DESVENTAJA: REDUCEN LOS PUENTES DE UNION ENTRE GRANOS.


ARENAS ANGULARES:

  • PRODUCEN MENOR PERMEABILIDAD

  • INCREMENTAN LOS PUENTES DE UNION

  • REQUIEREN MAYOR CANTIDAD DE AGLUTINANTES

  • LAS ESQUINAS SON QUEBRADIZAS E INCREMENTAN LA PRODUCCIÓN DE FINOS


ARENAS SUBANGULARES:

  • EXHIBEN CARACTERÍSTICAS DE LOS DOS TIPOS ANTERIORES CON UNA PEQUEÑA DEGRADACIÓN


AREA SUPERFICIAL:

LAS ARENA TIENEN UN AREA SUPERFICIAL QUE INFLUYE DIRECTAMENTE EN EL CONSUMO DE AGLUTINANTES Y EN LA PERMEABILIDAD, ESTA AREA PUEDE CALCULARSE TEÓRICAMENTE PARTIENDO DE UN ANÁLISIS DE GRANULOMETRIA:


MALLA

PESO RETENIDO

% RETENIDO

FACTOR

PRODUCTO

20

0.21

0.41

20

9.84

30

2.72

5.37

40

214.8

40

4.36

8.62

60

517.20

50

10.64

21.04

90

1893.6

70

18.33

36.24

130

4711.20

100

8.63

17.06

190

3241.40

140

4.37

8.64

270

2332.80

200

1.27

2.51

400

1004.00

270

0.03

0.06

600

36.00

FONDO

0.01

0.02

900

18.00

TOTAL

50.57

99.97


13978.84

A. SUP.




195.76

AREA SUPERFICIAL= TOTAL PRODUCTO/TOTAL RETENIDO*1.4


ARENAS MINERALES


ARENA SILICA:

EL MAS COMUN DE LOS MINERALES UTILIZADOS EN LA FUNDICIÓN PARA PRODUCIR MOLDES Y CORAZONES ES LA SILICA (SiO2) SU FORMA MAS COMUN ES EL MINERAL DE CUARZO, ALGUNAS DE LAS RAZONES DE LA POPULARIDAD DE SU USO SON LAS SIGUIENTES:


  • LA MAS ABUNDANTE EN LA NATURALEZA

  • DE FACIL EXTRACCIÓN Y UNIVERSAL LOCALIZACIÓN

  • BAJO COSTO DE PRODUCCIÓN

  • DUREZA Y RESISTENCIA A LA ABRASIÓN SATISFACTORIA

  • DISPONIBLE EN UNA AMPLIA VARIEDAD DE TAMAÑO DE GRANO Y FORMA

  • RESISTENCIA AL METAL Y AL ATAQUE ACIDO DE LA ESCORIA ADECUADO

  • CONOCIDA COMO UN EXCELENTE REFRACTARIO Y EXCELENTE RESISTENCIA AL CALOR

  • LA SILICA EXHIBE UN DRÁSTICO CAMBIO EN EL VOLUMEN CUANDO SE INCREMENTA LA TEMPERATURA, LOS FUNDIDORES HAN APRENDIDO A COMPENSAR ESTE PROBLEMA ATRAVEZ DEL USO DE ADITIVOS ESPECIFICOS.


ARENA DE OLIVINA

EXISTE EN U.S.A. EN WASHINGTON Y CAROLINA DEL NORTE, SU MATERIAL MADRE ES EL MINERAL FORSTERITA (Mg2SiO4) Y FAYALITA (Fe2SiO4), PARA USO DE FUNDICIÓN SE SELECCIONA E MINERAL CON MAYOR PORCENTAJE DE FORSTERITA, DESPUÉS ES PASADA ATRAVEZ DE UN LAVADO PARA PULIR LAS ARISTAS.

  • MENOR EXPANSION TERMICA QUE LA SILICA

  • MAYOR CONDUCTIVIDAD TERMICA QUE LA SILICA


ARENA DE ZIRCONIO:

AUNQUE SU LOCALIZACIÓN ES A NIVEL MUNDIAL, ESTA SE ENCUENTRA EN PEQUEÑAS PROPORCIONES; LOS DEPOSITOS COMERCIALES ESTAN LOCALIZADOS EN FLORIDA Y AUSTRALIA:

  • ALTAMENTE REFRACTARIA

  • ALTA CONDUCTIVIDAD TERMICA

  • ALTA DENSIDAD

  • BAJA EXPANSION TERMICA

  • RESISTENCIA A SER HUMECTADA POR EL METAL


ARENA CROMITA:

LOS DEPOSITOS COMERCIALES ESTAN LOCALIZADOS PRINCIPALMENTE EN SUDÁFRICA Y REQUIERE DE LARGOS PROCESOS PARA PODER SER UTILIZADA EN FUNDICIÓN:

  • ALTA DENSIDAD

  • ALTA REFRACTARIEDAD

  • DIFÍCIL DE HUMECTAR POR EL METAL

  • MUY ESTABLE Y DIFÍCIL DE ROMPER O DESCOMPONERSE.

  • BAJA EXPANSION TERMICA

  • ALTA ABSORCIÓN Y TRANSFERENCIA DE CALOR


OTROS TIPOS DE ARENA:

  • ARENA DE SILICATO DE ALUMINIO, SUBPRODUCTO DEL MINADO DE TITANIO

  • ARENA DE CARBON, RESULTANTE DE A CALCINACIÓN DE CARBON DE PETROLEO


ARCILLAS:

LA RAZON POR LA QUE SE UTILIZA ARCILLA EN LA MEZCLA DE ARENA DE MOLDEO ES QUE ESTA SIRVE COMO AGLUTINANTE PARA LOS GRANOS DE ARENA, BÁSICAMENTE SE UTILIZAN 3 TIPOS DE ARCILLA.

  • BENTONITA SODICA

  • BENTONITA CALCICA

  • KAOLINITA


TODAS ESTAS ARCILLAS PRESENTAN UNA MISMA ESTRUCTURA BASICA DE TAL FORMA QUE CUANDO SE REDUCEN TIENEN LA APARIENCIA DE PLANOS U HOJAS.


PROPIEDADES DE LAS ARCILLAS:

PROPIEDAD

BENTONITA SODICA

BENTONITA CALCICA

ARC. REFRACTARIA

COLOR

GRIS-AZUL BANCO

GRIS A AMARILLO

GRIS A CAFÉ

DENSIDAD

55-68

47-60

70-80

p.H.

8-10

7-10

4-5

VOLATILES A 900°F

1-3

2-5

1-3

VOLÁTILES A 1800°F

5-6

6-8

9-10

% ORGANICOS

<1.0

<1.0

APROX 1.0

TEMPERATURA DE DESTRUCCIÓN

1200-1500

600-700

600-1000

PUNTO DE FUSION (°F)

1900-2400

1900-2400

3000-3100


DEBIDO A CARACTERÍSTICAS DE EXPANSION Y LA FORMA PARTICULAR EN LA QUE LA ARCILLA RETIENE EL AGUA, EL TIEMPO OPTIMO DE MEZCLADO VARIA DE ARCILLA A ARCILLA Y ENTRE MEZCLAS.


COMO AFECTA LA ARCILLA EN LAS PROPIEDADES DE ARENA:

  • COMPACTABILIDAD: LA COMPACTABILIDAD CONTINUA AUMENTANDO A MEDIDA QUE LA HUMEDAD AUMENTA, EN LAS BENTONITAS SODICAS TIENDE A REDUCIRSE A MEDIDA QUE AUMENTA LA HUMEDAD DEBIDO A LA EXPANSION DE SU ESTRUCTURA.

  • RESISTENCIA EN VERDE: LA RESISTENCIA EN VERDE DISMINUYE A MEDIDA QUE LA HUMEDAD AUMENTA, DEPENDIENDO DE LA ARCILLA QUE SE UTILICE SERA LA RESISTENCIA EN VERDE OBTENIDA.


SELECCIÓN DE ARCILLA PARA USO EN LA FUNDICIÓN:

MAYOR RESISTENCIA EN VERDE (COMPRESIÓN)

BENTONITA CALCICA

BENTONITA SODICA

ARCILLA REFRACTARIA

MAYOR RESISTENCIA A LA TRACCIÓN

BENTONITA SODICA

BENTONITA CALCICA

ARCILLA REFRACTARIA

UTILIZAR MENOR CANTIDAD DE AGUA

BENTONITA CALCICA

BENTONITA SODICA

ARCILLA REFRACTARIA

MAYOR PERMEABILIDAD

BENTONITA SODICA

BENTONITA CALCICA

ARCILLA REFRACTARIA

MAYOR RESISTENCIA EN SECO

BENTONITA SODICA

ARCILLA REFRACTARIA

BENTONITA CALCICA

MAYOR RESISTENCIA EN CALIENTE

BENTONITA SODICA

ARCILLA REFRACTARIA

BENTONITA CALCICA

MAYOR DISGREGABILIDAD A ALTA TEMPERATURA

BENTONITA CALCICA

BENTONITA SODICA

ARCILLA REFRACTARIA

MAYOR DISGREGABIIDAD EN FRIO

BENTONITA SODICA

BENTONITA CALCICA

ARCILLA REFRACTARIA

MAYOR FLUIDEZ

BENTONITA CALCICA

BENTONITA SODICA

ARCILLA REFRACTARIA

MAYOR DEFORMACIÓN

BENTONITA SODICA

ARCILLA REFRCTARIA

BENTONITA CALCICA

AGLOMERANTE MAS REFRACTARIO

ARCILLA REFRACTARIA

BENTONITA SODICA

BENTONITA CALCICA



SELECCIÓN DE ARCILLA PARA REDUCIR DEFECTOS:

MENOS DARTAS

BENTONITA SODICA

BENTONITA CALCICA

ARCILLA REFRACTARIA

MENOS SOPLADO Y POROS

BENTONITA CALCICA

BENTONITA SODICA

ARCILLA REFRACTARIA

MENOS EROSION Y ARRASTRE DE ARENA

BENTONITA SODICA

ARCILLA REFRACTARIA

BENTONITA CALCICA

MENOS COLA DE RATA

ARCILLA REFRACTARIA

BENTONITA SODICA

BENTONITA CALCICA

MENOS PIEZAS AGRIETADAS

BENTONITA CALCICA

ARCILA REFRACTARIA

BENTONITA SODICA



EFECTO DE PORCENTAJE DE AGUA:

CUANDO EL AGUA EBULLE, LO HACE CON UN INCREMENTO DE VOLUMEN DEL ORDEN DE 1600 VECES. ESTA GRAN CANTIDAD DE GAS GENERADO TIENE QUE ENCONTRAR UNA SALIDA ADECUADA ATRAVEZ DE LOS GRANOS DE ARENA. SIN EMBARGO, CONFORME VA ATRAVESANDO A LA ARENA, ESTA AGUA SE VA ENFRIANDO Y CONDENSÁNDOSE EN UNA ZONA DE MAYOR HUMEDAD, EL EFECTO DE LA CANTIDAD DE AGUA EN LA PERMEABILIDAD ES GRANDE, YA QUE PUEDE BLOQUEAR LA SALIDA DE OTROS TIPOS DE GAS QUE SE GENERAN POR LA CALCINACIÓN DE MATERIALES ORGANICOS AÑADIDOS AL MOLDE.


LA CANTIDAD DE AGUA TIENE UN EFECTO GRANDE EN LA RESISTENCIA EN CALIENTE COMO SE VE EN LA SIGUIENTE GRAFICA:



POR OTRO LADO, LA INFLUENCIA DEL AGUA EN LA EXPANSION Y DEFORMACION A ALTAS TEMPERATURAS ES BASTANTE POCA.


SIN EMBARGO, LA CANTIDAD DE AGUA PUEDE TENER INFLUENCI A EN LA APARICION DE DARTAS Y COSTRA, EL MECANISMO DE INFLUENCIA ES EL SIGUIENTE:


CUANDO HAY GRANDES CONCENTRACIONES LOCALES DE AGUA, O CUANDO LA MEZCLA LLEVA UNA CANTIDAD DE AGUA DESPROPORCIONADA Y SI ADEMÁS, POR OTRAS CIRCUNSTANCIAS LA PERMEABILIDAD ES BAJA, EL VAPOR DE AGUA, AL GENERARSE EN GRANDES CANTIDADES Y NO ENCONTRAR SALIDA POR LA INADECUADA PERMEABILIDAD, PUEDE ATRAVESAR LAS PRIMERAS CAPAS DE ARCILLA Y ARENA, PERO AL SERLE IMPOSIBLE CONTINUAR SALIENDO AL EXTERIOR, REVIERTE SU DIRECCIÓN Y ENTONCES, EMPUJA LA PARTE DEL MOLDE SECO SOBRE LA SUPERFICIE DEL METAL INTRODUCIÉNDOLE EN EL Y GENERANDO UNA COSTRA O UNA DARTA.


PROPIEDADES DE LA ARENA DE MOLDEO:


LAS PROPIEDADES DE LA ARENA DE MOLDEO ESTAN DIRECTAMENTE RELACIONADAS CON LA CALIDAD DE LA PIEZA VACIADA, ESTO HACE QUE SU CONTROL SEA EL PRINCIPIO DE OPERACIÓN DE LAS LINEAS DE MOLDEO, A CONTINUACIÓN DESCRIBIREMOS LAS PRINCIPALES PROPIEDADES Y SU EFECTO EN LA CALIDAD DE LAS PIEZAS.


TEMPERATURA


ESTA SE REFIERE AL CALENTAMIENTO DE LA ARENA POR ACCION DEL METAL FUNDIDO QUE ES VACIADO EN ELLA. SE ENTIENDE POR ALTA TEMPERATURA CUANDO LA ARENA HA SOBREPASADO LOS 45°C DE TEMPERATURA, EN ESTUDIOS CONTROLADOS SE HA ENCONTRADO QUE HA ESTA TEMPERATURA (O POR ENCIMA DE ELLA), LA ACTIVACION DE LA BENTONITA SE VUELVE CADA VEZ MAS DIFÍCIL .


EL EFECTO DE LA TEMPERATURA DESENCADENA UNA SERIE DE DESCONTROLES QUE NO ES POSIBLE MEDIRLOS AL MOMENTO DE MEZCLAR.

  • LA ACTIVACION DE LA BENTONITA SE VUELVE DIFÍCIL Y, EL INCREMENTAR LAS ADICIONES DE ESTA NO NECESARIAMENTE INCREMENTA EL CONTENIDO DE ARCILLA UTIL.

  • LA HUMEDAD EMPIEZA A MOSTRAR VARIACIÓN ENTRE BATCH Y BATCH Y AUN EN EL MISMO BATCH DEBIDO A QUE LA EVAPORACIÓN SE ACELERA, MODIFICAR EL TIEMPO DE MEZCLADO AYUDA UN POCO SIN EMBARGO, NO PUEDE MODIFICAR ENTERAMENTE AL VALOR DE LA TEMPERATURA.

  • LA FRIABILIDAD DE LA ARENA SE INCREMENTA ESPECIALMENTE EN GEOMETRÍAS AGUDAS (ESQUINAS) Y EN LOS PUNTOS CALIENTES POR CONFIGURACIÓN DE PIEZA LA EROSION ES MUY FRECUENTE.

  • LOS MOLDES SON MAS DIFICLES DE ELABORAR DEBIDO A QUE LA COHESIÓN DE LOS GRANOS SE VUELVE MAS DIFÍCIL A MEDIDA QUE AUMENTA LA FLUIDEZ DE LA ARENA.


PERMEABILIDAD


LA PERMEABILIDAD ES LA PROPIEDAD DE LA ARENA QUE PERMITE EL PASO DE LOS GASES DE FUSION DURANTE EL VACIADO DE LA PIEZA, ESTA DETERMINADA POR EL NUMERO DE FINURA A.F.S. Y LA DISTRIBUCIÓN DE LOS GRANOS DE ARENA, NO PUEDE SER MODIFICADA POR LA ACCION DIRECTA SOBRE ALGUNA PROPIEDAD, SALVO POR LA HUMEDAD EN EXCESO QUE TIENE LA CAPACIDAD DE CERRAR LOS INSTERSTICIOS (ESPACIOS VACIOS) DEJADOS POR LA ARENA.


EL EFECTO DE LA PERMEABILIDAD USUALMENTE SE DETECTA EN EL PRODUCTO FINAL Y NO EN EL PROCESO, A SABER:

  • PERMEABILIDADES MUY ALTAS SON INDICATIVOS DE UNA ARENA MUY GRUESA QUE PERMITE EL LIBRE PASO DE LOS GASES DE FUSION, PERO QUE TAMBIÉN QUEDA DESPROTEGIDA ANTE LA ACCION DEL METAL SOBRE LA ARENA, ESTO DESENCADENA EL PRINCIPIO DE PENETRACIÓN, ESTE TIPO DE ARENA ES MUY FACIL DE HUMECTAR Y DEMANDA CANTIDADES BAJAS DE HUMEDAD.

  • PERMEABILIDADES MUY BAJAS GENERAN UNA MEJOR SUPERFCIE DE PIEZA, PERO DESFAVORECEN LA SALIDA DE GASES DE FUSION GENERANDO PROBLEMAS DE SOPLADO, ESTE TIPO DE ARENA ES MUY DIFÍCIL DE HUMECTAR Y GENERALMENTE DEMANDA UNA MAYOR CANTIDAD DE AGUA.

  • LA FORMA DE CONTROL DE PERMEABILIDAD SE BASA EN EL PRINCIPIO DE AGREGAR ARENA MAS FINA O MAS GRUESA AL SISTEMA DE ARENAS, ESTAS ADICIONES MODIFICAN LOS PORCENTAJES DE RETENCION EN LAS DIFERENTES MALLAS, LA DESVENTAJA DE ESTA ADICION ES QUE, USUALMENTE SON ARENAS NUEVAS Y SE PROVOCA UNA CONDICION DE EXPANSION TERMICA QUE PUEDE OCASIONAR DEFECTOS DE EXPANSION.


COMPACTABILIDAD


LA COMPACTABILIDAD SE REFIERE A LA PROPIEDAD DE LA ARENA DE REDUCIR SU NIVEL DESPUÉS DE SER HUMECTADA, ESTA PROPIEDAD DETERMINA LA FLUIDEZ DEL MOLDE Y LA CAPACIDAD DEL MOLDE A SER FORMADO AUN EN CONFIGURACIONES DIFÍCILES O PROFUNDAS. MODIFICA A CASI TODAS LAS PROPIEDADES.


SU EFECTO ES DETECTADO CASI INMEDIATAMENTE DESDE LA FORMACIÓN DEL MOLDE.


  • LA COMPACTABILIDAD ESTA ASOCIADA A DEFECTOS DE EXPANSION Y DEFECTOS DE EROSION, SU CONTROL ES FUNDAMENTAL EN EL SISTEMA DE ARENAS.

  • LA VARIABLE DIRECTA QUE SE PUEDE ASOCIAR CON ESTA PROPIEDAD ES LA HUMEDAD, NO ESTA CONDICIONADA A NINGUNA OTRA.

  • SE ASOCIA A VARIACIONES DIMENSIONALES DE PIEZAS CUANDO SE TRABAJA A NIVELES ALTOS.

  • EN MOLDEO DE ALTA DENSIDAD, ES ESTA PROPIEDAD LA QUE ESTABLECE LOS PARÁMETROS DE CONTROL.







RESISTENCIA EN VERDE


ESTA PROPIEDAD ESTA REFERIDA A LA CAPACIDAD DE LA ARENA DE DESARROLLAR UNA RESISTENCIA INICIAL QUE SEA CAPAZ DE PRODUCIR UN MOLDE, ES LA BASE PARA EL DESARROLLO DE LA RESISTENCIA EN CALIENTE QUE FINALMENTE ES LA QUE SOPORTA LA SOLIDIFCIACION DE LA PIEZA VACIADA.


ESTA AFECTADA PRINCIPALMENTE POR EL NIVEL DE HUMEDAD, A MAYORES ONTENIDOS DE HUMEDAD LA RESISTENCIA EN VERDE TIENDE A DISMINUIR Y VICEVERSA.


LA ARCILLA UTIL ES OTRA DE LAS PROPIEDADES QUE LA MODIFICAN, SU RELACION ES DIRECTAMENTE PROPORCIONAL, A MAYOR ARCILLA UTIL, MAYOR RESISTENCIA Y VICEVERSA


HUMEDAD


ESTA PROPIEDAD SE REFIERE EXCLUSIVAMENTE A LA CANTIDAD DE AGUA QUE HA SIDO INTRODUCIDA A LA ARENA DE MOLDEO, ES UNA VARIABLE DEFINIDA A DISCRECIÓN DEL OPERADOR DEL MOLINO Y BASADO EN RESULTADOS DE COMPACTABILIDAD.


SE RELACIONA CON DEFECTOS TALES COMO PENETRACIÓN, SOPLADO, PORO ARENA DE MOLDEO, MOLDES ROTOS, ETC.


  • LA HUMEDAD ESTA RELACIONADA DIRECTAMENTE CON LA COMPACTABILIDAD, AREA SUPERFICIAL Y EL CONTENIDO DE ARCILLA UTIL.

  • NO NECESARIAMENTE LAS ARENA CATALOGADAS COMO “SECAS” TIENEN UNA BAJA HUMEDAD.

  • LA RESULTANTE DE SU UTILIZACIÓN ES LA GENERACIÓN DE VAPOR DE AGUA Y SU POSTERIOR REACCION CON GASES DE FUSION.



ARCILLA UTIL

ESTA BASADA EN LA CANTIDAD DE BENTONITA UTILIZADA Y/O DETECTADA A TRAVES DE ANÁLISIS, ESTA CANTIDAD VARIA DEPENDIENDO DE LOS REQUERIMIENTOS QUE SE TENGAN PARA LAS ARENAS DE MOLDEO, MODIFICA A LA PROPIEDAD DE RESISTENCIA EN VERDE Y HUMEDAD.


LA DEFINICIÓN DE LA CANTIDAD DE BENTONITA A UTILIZAR ESTA BASADA EN EL PRINCIPIO DE “TEMPER POINT”, ESTE SE EXPLICA A CONTINUACIÓN:





ESTA CURVA INDICA LA ACTIVACION DE LA BENTONITA, CUANDO UNA BENTONITA COMIENZA A SER HUMECTADA SE INICIA EL DESARROLLO DE SUS PROPIEDADES PLASTICAS, EL INCREMENTO DE ENERGIA EMPIEZA A MODIFICAR SUS PROPIEDADES MECANICAS, EL TEMPER POINT MIDE PRECISAMENTE ESTAS ULTIMAS, SIN EMBARGO, LA CAPACIDAD DE ABSORCIÓN DE AGUA DE LAS BENTONITAS TIENE UN LIMITE, ESTE LIMITE INDICA LA MÁXIMA CAPACIDAD DE ABSORCIÓN DE AGUA, CUANDO ESTE ES SOBREPASADO, LAS PROPIEDADES MECANICAS SUFREN UN DETERIORO POR SOBRESATURACIÓN DE AGUA QUE NO PUEDE ABSORVER.


LA ARCILLA UTIL DETERMINA, EN CONJUNTO CON OTRAS PROPIEDADES, LA CANTIDAD DE AGUA JUSTA PARA TEMPERAR LA ARENA ASI COMO LA RESISTENCIA EN VERDE QUE PODRA DESARROLLAR, POR SER MATERIALES CON UNA FINURA MAYOR A LA DE LA ARENA, ESTA RELACIONADA CON DEFECTOS DE ARRASTRE DE ARENA.

CALCULOS MAS COMUNES:


CALCULO DE ADICION DE BENTONITA:

ESTE CALCULO ES SENCILLO Y AUXILIA EN CASOS EN LOS QUE SE TENGA QUE REALIZAR UN AJUSTE RAPIDO (HACIA ARRIBA O ABAJO) EN EL SISTEMA DE ARENA, ESTA BASADO EN LA EFICIENCIA Y CALIDAD DE LA BENTONITA UTIKLLIZADA:



ADICION= (ARCILLA DESEADA-ARCILLA REAL) X (LIBRAS DE ARENA )

(PUREZA) X (( EFICIENCIA (EN%) )


PROFUNDIDAD DE GRANO:


ESTE NUMERO DA UN INDICATIVO DE LA DIMENSION EXISTENTE ENTRE GRANO Y GRANO DE ARENA, ES IMPORTANTE YA QUE, ENTRE MAS SEPARADO ESTE EL GRNO DE ARENA, MAYOR INCIDENCIA DE PENETRACIÓN, LA FORMULA PARA CALCULARLO ES LA SIGUIENTE:


Dp= 0.0273* ((LN (0.123PERMABILIDAD))


EL VALOR PARA ASEGURAR UN BUEN ACABADO RELACIONADO UNICAMENTE CON LA ARENA DE MOLDEO ES DE 0.06-0.08 mm.


ARCILLA DISPONIBLE:


ESTE INDIC LA CANTIDD DE ARCILLA DE RETORNO QUE SE TIENE EN LA ARENA, SU CALCULO ES UN APROXIMADO DEL VALOR REAL , LA RAZON ES QUE PARA ESTE CALCULO SE UTILIZAN VARIABLES CUYOS APARATOS DE MEDICION TIENEN UN ERROR ALEATORIO.


EL CALCULO ES EL SIGUIENTE:


ARCILLA RETORNO= ((0.105*R. VERDE)+(1.316 * HUMEDAD)


PERMITE CONOCER EL CONTENIDO DE ARCILLA Y SIRVE PARA EL AJUSTE DE ARCILLA UTIL.



CUIDADOS BASICOS DE EQUIPOS DE MOLDEO:


MULTICOOLER:

EL PRINCIPIO DE OPERACIÓN DEL MULTICOOLER ES SUMAMENTE SENCILLO Y SE BASA EN LA PREMISA DE “INTRODUCIR AGUA Y AIRE FRIO, Y EXTRAER VAPOR DE AGUA CALIENTE”. ESTE SERIA EL CONCEPTO BASICO DE OPERACIÓN, SIN EMBARGO, EL CONCEPTO DE MANTENIMIENTO ES MUCHO MAS AMPLIO.


DADO QUE EL VOLUMEN DE METAL EN CADA PIEZA ES DIFERENTE, LA TEMPERATURA DE ENTRADA DE LA ARENA AL MULTICOOLER VARIA DE UNA PIEZA A OTRA.


ES IMPORTANTE OBSERVAR LOS SIGUIENTES SÍNTOMAS QUE SON INDICATIVOS DE UN DESBALANCEO EN LA OPERACIÓN DEL MULTICOOLER:


DURANTE LA OPERACIÓN:


  • EL DAMPER DEBE ESTAR OSCILANDO LEVEMENTE Y NO PERMANECER ESTATICO, SU FUNCIONAMIENTO INDICA LA OPERACIÓN DE BALANCEO ENTRE INYECCIÓN Y EXTRACCIÓN.

  • MOVIMIENTOS EN LA TEMPERATURA DE ARENA SIN CAUSA APARENTE, INDICAN TAMBIÉN UN MAL FUNCIONAMIENTO DEL MULTICOOLER.

  • OBSERVAR EL DIFERENCIAL DE PRESION Y EL FLUJO DE AGUA DAN UNA IDEA CORRECTA DEL FUNCIONAMIENTO INTERNO.

  • MANTENER LOS COLECTORES EN EL NIVEL MAS BAJO ASEGURA UNA OPERACIÓN MAS EFICIENTE DEL MULTICOOLER.


DURANTE LA LIMPIEZA:


  • LA LIMPIEZA DE SENSORES DE TEMPERATURA ASEGURAN UNA LECTURA DE TEMPERATURA REAL.

  • LA LIMPIEZA DE BOQUILLAS DE AGUA ASEGURAN LA CORRECTA INTRODUCCIÓN DE ESTA EN EL MULTICOOLER.

  • EL SELLO CORRECTO DE LAS COMPUERTAS ASEGURA LA NO FUGA DE AIRE Y ESTE SE INCORPORA AL 100% AL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO.

  • LA LIMPIEZA DE PAREDES GARANTIZA L NO FORMACIÓN DE BANCOS DE ARENA.


MOLINOS EIRICH:

EL PRINCIPIO DE OPERACIÓN DE LOS MOLINOS EIRICH ESTA BASADO EN EL CONCEPTO DE “ALTA INTENSIDAD”, EN TERMINOS SENCILLOS, SE REFIERE A QUE TODAS LAS PARTES DEL MOLINO AL MOMENTO DE MEZCLAR ESTAN EN MOVIMIENTO (INCLUIDA LA CUBA). ADICIONAL A ESTO LOS MOLINOS CUENTAN CON UN PROGRAMA DE CALCULO QUE PERMITE CONTROLAR LAS ADICIONES DE AGUA, ES RESTO DE ADICIONES ESTA BASADA EN EL PESO. LA SENSIBILIDAD DE LOS ELEMENTOS REQUIEREN DE UN CUIDADO ESPECIL COMO VEREMOS A CONTINUACIÓN:


DURANTE LA OPERACIÓN:


  • EL MOLINO NO DEBE TENER VIBRACIÓN EN LOS MOTORES, ESTE ES EL PRINCIPIO DE OPERACIÓN.

  • NO DEBE “ALARMAR” CONSTANTEMENTE EN ALGUNO DE SUS ELEMENTOS, ESTE ES UN INDICATIVO DE ALGUNA FALLA QUE, GENERALMENTE ES DE TIPO MECANICO, SI SE “RESETEA” LA FALLA LO UNICO QUE SE ESTARA PROVOCANDO ES QUE MOMENTÁNEAMENTE EL MOLINO NO LA DETECTE Y, EL RESETEO CONTINUO, CONDUCIRA INEVITABLEMENTE A LA FALLA TOTAL DEL MEZCLADOR.

  • EN CUANTO A LA ADICION DE AGUA, SI ESTA SE REALIZA EN EXCESO, USUALMENTE PENSAMOS QUE EL MOLINO SE “EQUIVOCA” EN LA ADICION Y HACEMOS AJUSTES INNECESARIOS TENIENDO COMO CONSECUENCIA UN DESCONTROL. TÉCNICAMENTE EL PROGRAMA DEL MOLINO NO SE PUEDE EQUIVOCAR YA QUE RESPONDE A LOS VALORES QUE RECIBE DE LOS SENSORES, USUALMENTE LA FALLA EN EL CASO DE ADICION DE AGUA ESTA EN LA LIMPIEZA DEL SENSOR, DURANTE LA OPERACIÓN ESTA LIMPIEZA SE PUEDE REALIZAR SUBIENDO Y BAJANDO EN FORMA MANUAL EL SENSOR.


DURANTE LA LIMPIEZA:


  • LA LIMPIEZA DE LAS BASCULAS ES DE PRIMORDIAL IMPORTANCIA, ESTAS DEBERAN ESTAR LIMPIAS PARA ASEGURAR EL CORRECTO FUNCIONAMIENTO.

  • LA LIMPIEZA DE LOS DUCTOS DE EXTRACCIÓN NATURAL ES DE VITAL IMPORTNCIA PARA ASEGURAR QUE LA TEMPERATURA EXTRA GENERADA DURANTE EL MEZCLADO ESTA SIENDO EXTRAIDA.

  • MANTENER LIMPIA LA MESA DOSIFICADORA ASEGURAMOS QUE LA ARENA QUE ESTA RECIBIENDO LA MAQUINA DE MOLDEO SERA SIEMPRE LA ULTIMA CARGA.

  • LA LIMPIEZA DEL INTERIOR DEL MOLINO Y LA CONDICION CORRECTA DE CADQA UNA DE SUS PARTES NOS ASEGURA LA CALIDAD DEL MEZCLADO Y, COMO CONSECUENCIA, LA CALIDAD DE LA ARENA.


MAQUINA DE MOLDEO:

LA MAQUINA DE MOLDEO CUENTA CON LA CARACTERÍSTICA DE PODER SOPLAR LA ARENA ANTES DE COMPACTAR POR VIA MECANICA, ESTO ASEGURA EL CORRECTO MOLDEO DE PIEZAS CON CONFIGURACIONES DIFÍCILES O MUY PROFUNDAS, SIN EMBARGO, NO ES CAPAZ POR SI SOLA DE GENERR LA CALIDAD DEL MOLDE, ESTOS SE LOGRA CON ALGUNOS CUIDADOS ADICIONALES:


DURANTE LA OPERACIÓN:

  • NO DEBE HABER FUGAS DE AIRE AL MOMENTO DE SOPLAR, ESTO CONDUCE A MOLDES FLOJOS QUE PERMITEN LA APARICION DE DEFECTOS POR MOVIMIENTO DE PAREDES, LA RAZON DE UNA FUGA ES EL DESGATE DEL MARCO DE LA ADOBERA O BIEN, EL DESGASTE MISMO DE LA ADOBERA EN SU LINEA DE PARTICIÓN.

  • EL PISTON GUIS DEBE SUBIR SIEMPRE EN POSICIÓN PARALELA, EL SALIRSE DE ESTA POSICIÓN PUEDE OCASIONAR DEFECTOS TALES COMO MOLDES FRACTURADOS.

  • LOS PARÁMETROS DE OPERACIÓN DEBEN SER SIEMPRE LOS MISMOS DE ACUERDO A LA PIEZA, EL MODIFICARLOS PARA SOPORTAR ALGUN PROBLEMA DE LINEA SOLO LO LLEVARA A PROBLEMAS EN PIEZAS.


DURANTE LA LIMPIEZA:


  • VERIFICAR QUE LOS BUJES DE LA MAQUINA NO ESTEN DESGASTADOS, ESTOS BUJES MARCAN LA REFERENCIA DE CENTRO DE MAQUINA CONTRA ADOBERA Y POR LO TANTO, ESTAN LIGADOS ÍNTIMAMENTE AL DIMENSIONAL DE LA PIEZAS.

  • VERIFICAR QUE EL MARCO DE MAQUNA ESTE EN BUENAS CONDICIONES, ESTO GARANTIZA EL SELLO CONTRA ADOBERA Y LA NO PERDIDA DE AIRE.



FÍSICA DE DEFECTOS DE PENETRACIÓN Y MODELO DE PENETRACIÓN.


LA FÍSICA DE LA PENETRACIÓN FUE DESCRITA A TRAVÉS DE UN BALANCE DE PRESIONES ENTRE PRESIÓN DINÁMICA, PRESIÓN METALOSTATICA, PRESIÓN DE FRICCIÓN Y PRESIÓN CAPILAR. EN LA INTEFASE MOLDE-METAL, LA PRESIÓN CAPILAR PROMUEVE LA PENETRACIÓN ESPONTANEA CUANDO EL LIQUIDO HUMECTA LA ARENA, PERO SE OPONE CUANDO EL METAL LIQUIDO NO HUMECTA LOS AGREGADOS DEL MOLDE.


LA HUMECTACION ENTRE EL METAL LIQUIDO Y LA ARENA SE OBTIENE CUANDO SE FORMA OXIDO EN LA INTERFASE METAL-ARENA COMO RESULTADO DE UNA ATMOSFERA OXIDANTE. SE ENCONTRO QUE LOS MAYORES CONSTITUYENTES EN LA ATMOSFERA DEL MOLDE FUEROS HIDROGENO Y MONOXIDO DE CARBON, LOS GASES (H2O,CO2,O2) REACCIONAN PREFERENTEMENTE EON EL CARBON DISUELTO EN EL METAL PARA FORMAR UNA ATMOSFERA REDUCTORA EN LA INTERFASE DE LA PIEZA.


LA PENETRACION SE PUEDE DIVIDIR EN 3 TIPOS


PENETRACION DINAMICA

PENETRACION METALOSTATICA

PENETRACION POR EXPANSION


1.- SUPERFICIE RUGOSA

EL METAL LIQUIDO HA PENETRADO LA SUPERFICIE DEL MOLDE MAS ALLA DEL PUNTO MEDIO DE LOS GRANOS Y NO REACCIONA QUIMICAMENTE CON LA ARENA


2.- BURN-IN

EL METAL LIQUIDO HA PENETRADO LA SUPERFICIE MAS ALLA DEL PUNTO MEDIO DE LOS GRANOS Y HA REACCIONADO CON LA ARENA PRODUCIENDO FAYALITA (FEO.SIO2).


3.- BURN-ON

ES SIMILAR AL BURN-IN PERO EL PRODUCTO ES UNA FAYALITA VITREA QUE NO PUEDE SER LIMPIADA FACILMENTE


4.- PENETRACION DE METAL

EL METAL HA PENETRADO MAS ALLA DE LOS PRIMEROS GRANOS DE ARENA Y ESTOS SON FUERTEMENTE ADHERIDOS A LA SUPERFICIE DE LA PIEZA.


PENETRACION MECANICA:


LA PENETRACION MECANICA FUE DEFINIDA COMO EL TRANSPORTE DEL METAL FUNDIDO DENTRO DE LOS INSTERSTICIOS DE LOS AGREGADOS DEL MOLDE A CAUSA DE UNA EXCESIVA PRESION METALOSTATICA.


SI EL HIERRO LIQUIDO NO HUMECTA LA SILICA, EL HIERRO NO PUEDE PENETRAR DENTRO DE LOS ESPACIOS VACIOS ENTRE LOS GRANOS DE ARENA PORQUE LA PRESION APLICADA NO ES SUFICIENTE. LA PENETRACION METLOSTATICA CRITICA PARA CAUSAR LA PENETRACION ES UNA FUNCION DIRECTA DE LA ENERGIA SUPERFICIAL METAL-VAPOR Y EL ANGULO DE CONTACTO ENTRE LA ARENA Y EL METAL.


EN GENERAL, LA COMPOSICION QUIMICA ES UN FACTOR IMPORTANTE EN EL CONTROL DE LA PENETRACION. LA PRESION DE GASES INVOLUCRADA DURANTE EL LLENADO DE MOLDE Y LA SOLIDIFICACION DEL METAL PUEDE AFECTAR A LA PENETRACION Y OPONERSE A ELLA.


PENETRACION DE METAL Y FUSION CON LA ARENA


DESCRIPCION:

LA PENETRACION DE METAL ES UNA CONDICION EN QUE EL METAL U OXIDOS METALICOS HAN LLENADO LOS ESPACIOS QUE HAY ENTRE LOS GRANOS DE ARENA SIN DESPLAZARLOS, O POR CAMBIOS QUIMICOS DE LA SILICE O DE LOS AGLUTINATES EMPLEADOS. EN MOLDES O CORAZONES CONVENCIONALES ESTO PUEDE TENER LUGAR PORQUE LA ARENA TIENE UN GRANO MUY ABIERTO, O POR POROSIDAD DE SU SUPERFICIE. EN MOLDES DE ALTA DENSIDAD, EL OXIDO DE HIERRO SE COMBINA FACILMENTE CON LA SILICE PARA FORMAR FAYALITA, QUE ES FLUIDA A UNOS CUANTOS CIENTOS DE GRADOS MANOS QUE LA TEMPERATURA DE METAL ORIGINAL. GENERALMENTE, CUANTO MAS ALTO SEA EL CONTENIDO DE HUMEDAD LIBRE EN LA CARA DE CONTACTO ARENA-METAL MAYOR SERA ESTE FENOMENO. LA FUSION ES UN DEFECTO RELACIONADAO CON LA SUPERFICIE QUE TIENE UNA APARIENCIA TOSCA BRILLANTE, RESULTANTE DE OXIDOS METALICOS QUE ACTUAN COMO UN FUNDENTE SOBRE LA ARENA, O DE FUSION A BAJA TEMPERATURA DE AGLUTINANTES QUE DEJAN HUECOS EN LA SUPERFICIE. UNA OPERACIÓN CONTROLADA PUEDE RESULTAR EN UNA COSTRA DURA O CAPA FUNDIDA QUE SE DESPRENDE DE LA PIEZA DEJANDO UN ACABADO LISO, SI LA FUSION PROGRESA, RESULTA EN PENETRACION.


PENTRACION METALICA: TIPOS Y FACTORES DE CONTRIBUCION.


ESTA INTERPRETACION ES APLICADA A LAS PIEZAS HECHAS EN PROCESO DE ARENA EN VERDE, ESPECIFICAMENTE A LA FAMILIA DE PIEZAS DE HIERRO GRIS.


TIPO 1: PENETRACION MECANICA EN METAL LIQUIDO:

  • ESTRUCTURA ABIERTA DE GRANOS DE MOLDE AL USAR UNA DISTRIBUCION DE GRANOS DE ARENA CON AMPLIOS ESPACIOS POROSOS DESPUES DE LA COMPACTACION.

  • COMPACTACION NO UNIFORME DE LA ARENA DEBIDO A L DISEÑO PATRON

  • ALTA PRESION FERROSTATICA DURANTE EL VACIADO.

  • ALTO SHOCK DE VACIADO Y ALTA TEMPERATURA DE METAL.

  • ALTO CONTENIDO DE ORGANICOS EN LA ARENA DE MOLDEO

  • ALTA HUMEDAD CONTENIDA COMBINADA CON ALTO CONTENIDO DE BENTONITA SODICA.


TIPO 2: PENETRACON POR REACCION:

  • CONDICIONES DE OXIDACION EN EL MOLDE DURANTE EL VACIADO.

  • EXCESIVAS PELICULAS DE OXIDOS METALICOS Y CONDICIONES QUE PUEDAN CREARLOS

  • ALTO CONTENIDO DE HUMEDAD EN LA ARENA DE MOLDEO.

  • ELEMENTOS DE REACCION EN LA ARENA DE MOLDEO COMBINADOS CON EL METAL VACIADO.

  • EXCESIVA TEMPERATURA DE VACIADO

  • EXCESIVOS CONTENIDOS DE FAYALITA (SILICATO DE HIERRO FE3SIO4)


TIPO 3: PENETRACION EN ESTADO DE VAPOR:

SI LAS CONDICIONES DE LA PENETRACION METALICA NO SON CORREGIDAS, LA PENETRACION EN ESTADO DE VAPOR SE INCREMENTA.

  • ALTAS CONDICIONES DE OXIDACION EN EL MOLDE CAUSADAS PREDOMINANTEMENTE POR CONTENIDOS DE HUMEDAD.

  • VENTEO INSUFICIENTE DEL MOLDE Y/O CORAZON.

  • ALTA PRESION INTERNA DEL MOLDE Y/O CORAZON DURANTE Y DESPUES DEL VACIADO.

  • EXCESIVA ALTURA FERROSTATICA (LAS PAREDES VERTICALES SON MAS AFECTADAS).

  • EXCESIVA TEMPERATRUA DE VACIADOCOMBINADA CON EL SHOCK DE VACIADO.


TIPO 4 : PENETRACION POR EXPLOSION DE AGUA:

LA DIFERENCIA MAS COMUN COMPARANDO LA PENETRACION EN ESTADO DE VAPOR CON LA PENETRACION POR EXPLOSION DE AGUA ES EL INCREMENTO EN LAS DIMENSIONES DE LA PIEZA EN LAS LINEAS DE PARTICION.

  • USO DE ARENA DE MOLDEO CALIENTE CREANDO CONDENSACION EN EL MOLDE.

  • INSUFICIENTE MEZCLADO DE LA ARENA CAUSANDO UNA POBRE DISTRIBUCION DE TEMPERADO.

  • USO EXCESIVO DE ADITIVOS ORGANICOS.

  • PERMEABILIDAD INADECUADA CREANDO PRESION EXCESIVA EN EL MOLDE.

  • PRACTICAS DE MOLDEO INEFECTIVAS NO REDUCEN LA PRESION EN AREAS CRITICAS.

  • PRODUCIR MOLDES DE EXCEPCIONAL DUREZA, SI UNA DUREZA DE 90”B” ES ADECUADA PARA MANTENER LAS DIMENSIONES DE LAS PIEZAS, INCREMENTAR LA DENSIDAD DEL MOLDE ES UN FACTOR PRIMARIO.

  • RANGOS EXCESIVOS DE VACIADO INCREMENTAN EL SHOCK DE VACIADO LOS CUALES ACELERAN LAS CONDICIONES DE EXPLOSION DE AGUA.


TIPO 5 : PENETRACION POR EXUDACION EUTECTICA:

ESTE TIPO DE PENETRACION OCURRE MAYORMENTE EN PIEZAS DE HIERRO GRIS.

  • PARA EL HIERRO GRIS, EL CARBON EQUIVALENTE CERCANO A LA MAXIMA COMPOSICION EUTECTICA ES LA CAUSA PRINCIPAL DE LA PENETRACION POR EXUDACION. LA PRESION DE EXPANSION DEBIDO A LA FORMACION DE LAMINILLAS DE GRAFITO PUEDE SER CONTRARRESTADA POR LA COMPOSICION DE LA ARENA O LA COMPACTACION.

  • EL CONTROL DE CONTENIDOS DE FOSFORO EN EL METAL ES EL SEGUNDO FACTOR DE INFLUENCIA, PERO NO ELIMINA ENTERAMENTE LA CONDICION.

  • FORMAS DE MOLIBDENO CON BAJO PUNTO DE FUSIONEUTECTICA INFLUYEN EN EL GRADO DE PENETRACION POR EXUDACION EUTECTICA.

  • TIPO DE INOCULACION, TIEMPO Y PROCEDIMIENTOS PARA INOCULAR EL METAL TIENEN INFLUENCIA.

  • LA GEOMETRIA DE LA PIEZA, CAVIDADES CONCAVAS, ANGULOS DE REENTRADA Y PUNTOS CALIENTES LOCALIZADOS EN SECCIONES MASIVAS, SON DONDE GENERALMENTE APARECE LA PENETRACION POR EXUDACION EUTECTICA.

  • EL USO ACERTADO DE TIPOS DE INOCULACION TIENE ALGUNA INFLUENCIA EN LA REDUCCION DEL PROBLEMA.

  • EXCEPCIONAL DUREZA DE MOLDE DEBIDO A LA DILATACION DE MOLDE GENERALMENTE INCREMENTA LA PENETRACION POR EXUDACION DEBIDO A LA CONTRACCION DEL METAL.


PENETRACION EN METAL LIQUIDO:


DESCRIPCION:

LA PENETRACION MECANICA ES UN FENOMENO DE TRANSPORTE DE MASA EN EL CUAL EL METAL LIQUIDO ENTRA EN LOS ESPACIOS VACIOS DEL MOLDE COMPACTADO DEBIDO A LA PRESION O FUERZA CAPILARES.


CARACTERISTICAS:

LAS CONDICIONES DEL TIPO 1 PUEDEN AFECTAR TODOS LOS OTROS TIPOS DE PENETRACION, LAS SOLUCIONES SON SIMPLES, HACER CALCULOS PARA DETERMINAR LOS ESPACIOS PORORSOS DEL MOLDE O CORAZON PARA PODER DAR LA MAXIMA DENSIDAD COMPACTADA. LA CANTIDAD DE AGLUTINANTES, ADITIVOS Y EL GRADO DE COMPACTACION SON MEDIBLES. LA ARENA AGREGADA PUEDE SER MEDIDA POR LA GFN DE LA AFS.


AGREGADO DEL MOLDE:

PUEDE SER AGREGADA OTRA ARENA QUE NO SEA SILICA TALES COMO ZIRCONIO, CROMITA U OLIVINA; LA CONDUCTIVIDAD TERMICA DEL AGREGADO ES IMPORTANTE, EL AGREGADO PUEDE CERRAR LOS ESPACIOS VACIOS DISPONIBLES.

LA BENTONITA PUEDE SER DURABLE Y NO SER FUNDIDA PREMATURAMENTE. EL USO DE ADICIONES CONTROLADAS DE CARBON MARINO CONTRIBUYEN BENEFICAMENTE PARA REDUCIR LA PENETRACION MECANICA DEL METAL. EL CARBON PUEDE CONTENER APROXIMADAMENTE 25-30% DE PARTICULAS FINAS QUE LLENAN LOS ESPACIOS VACIOS, CUANDO EL CARBON MARINO ES CALENTADO, ESTE SE EXPANDE Y LAS PARICULAS DE CARBON CIERRAN LOS ESPACIOS VACIOS. LA ATMOSFERA REDUCTORA CREADA POR EL CARBONDURANTE EL VACIADO ES MUY DESEABLE PARA REDUCIR LA PENETRACION POR REACCION QUIMICA.


COMPACTACION:

LA DENSIDAD UNIFORME DEL MOLDE Y CORAZON PARA RESISTIR LA PENETRACION POR METAL LIQUIDO CUANDO LA ARENA DE MOLDEO ES COMPACTADA A UNA ALTA DENSIDAD, EL USO EXCESIVO DE CARBON MARINO PUEDE PRODUCIR UNA CONDICION LLAMADA “PENETRACION EN MOLDE DURO” TIPO 1”C”. LA EXPANSION DE LA SILICA Y DEL CARBON MARINO A ALTAS DENSIDADES DE MOLDE PUEDE DESARROLLAR PRESION EN LA INTERFASE MOLDE-METAL. LA PRESION DE ESTA EXPANSION EN EL METAL FUNDIDO PUEDE INFLUIR EN LOS DEFECTOS “PENETRACION INTERNA” Y “PENETRACION EXTERNA”, ESTO SUCEDE EN MOLDES SUAVES CON DUREZAS O DENSIDADES MENORES A 90”B”.


TIPO 1”A” (PENETRACION EXTERNA):

LA SUPERFICIE DE UNA PIEZA PUEDE TENER GRANOS DE ARENA QUIMICAMENTE AGLUTINADOS Y ESTOS AGLUTINANTES TIENEN UNA REACCION EN LA INTERFASE MOLDE-METAL DE LOC CUAL PUEDE RESULTAR UNO O DOS DEFECTOS DE ACABADO. CUANDO EL RANGO DE ENFRIAMIENTO ES BAJO, LA FASE SOLIDA PRODUCIDA POR LA REACCION MOLDE-METAL PUEDE SER FAYALITA CRISTALINA (FESIO4), UN EXCESO DE OXIDO DE HIERRO O SILICIO. ESTE DEFECTO ES LLAMADO “PENETRACION EXTERNA”. LA SUPERFICIE DE LA PIEZA TIENE UN ACABADO RUGOSO EL CUAL ES DESIGNADO “SUPERFICIE RUGOSA”. ESTE DEFECTO PUEDE SER CAUSADO POR UNA PEQUEÑA CANTIDAD DE FINOS RETENIDOS EN EL SISTEMA DE ARENAS Y NO PUEDDEN SER DETECTADOS POR ANALISIS. ESTOS FINOS PUEDEN COMBINARSE CON LA ARCILLA INERTE Y ACUMULARSE EN LOS GRANOS DE ARENA. EN MUCHOS DE LOS CASOS ESTA CONDICION DESAPARECE AL ADICIONAR ARENA NUEVA AL SISTEMA.


POSIBLES CAUSAS:

  • REACCION QUIMICA MOLDE-METAL (FORMACION DE FAYALITA)

  • CONDICIONES DE OXIDACION EN EL MOLDE.

  • REFRACTARIEDAD INSUFICIENTE DE LA ARENA

  • COMPACTACION INADECUADA DEL MOLDE.

  • PROPIEDADES DE HUMECTACION DE LA ARENA (POR EL METAL)

  • EXCESIVA TEMPEATURA DE VACIADO


TIPO 1”B”: (PENETRACION INTERNA)


ESTA CONDICION SE GENERA DE LA SIGUIENTE MANERA: CUANDO EL RANGO DE ENFRIAMIENTO ES RAPIDO, LA FASE SOLIDA FORMADA EN LA SUPERFICIE DE LA PIEZA TIENDE A SER UN SILICATO DE HIERRO NO CRISTALINO CON UNA PEQUEÑA CANTIDAD DE OXIDO DE HIERRO Y SILICIO DISPERSADO, COMO ESTA CONDICION SE ADHIERE FUERTEMENTE A LA PIEZA, DESPUES DE LA LIMPIEZA LA SUPERFICIE DE LA PIEZA PUEDE SER RUGOSA. LOS GRANOS DE ARENA RECICLADA EN LOS SISTEMAS DE MOLDEO PUEDEN TENER CONTENIDOS DE FAYALITA O METAL OXIDADO. LA SUPERFICIE OXIDADA DEL METAL Y LOS GRANOS DE ARENA JUEGAN UN PAPEL IMPORTANTE. CUANDO ESTOS OXIDOS REACCIONAN FUNCIONAN COMO UN ADHESIVO O PEGAMENTO APRISIONANDO LA ARENA FUERTEMENTE EN EL METAL. EL OXIDO O ESCORIA PUEDEN ENTRAR EN EL MOLDE DIRECTAMENTE CON EL METAL. CUANDO TRANSCURRE MUCHO TIEMPO EN EL VACIADODEL METAL AL MOLDE, LA ACUMULACION DE OXIDO Y LA INFLUENCIA DE LA ESCORIA GENERAN UN IMPACTO RELEVANTE. LA PENETRACION ES TAMBIEN OCASIONADA POR PRESION YA QUE ESTA JUEGA UN PAPEL IMPORTANTE. UN BUEN VENTEO PUEDE LIBERAR LA PRESION EN EL MOLDE AL SER LLENADO, UNA CORRECTA COLOCACION DEL SISTEMA DE VENTEO CON LAS CARACTERISTICAS DE MOLDEO Y FUNDICION PRODUCEN PIEZAS LIBRES DE PENETRACION.


POSIBLES CAUSAS:

  • TEMPERATURA DE SINTERIZACION DE LA ARENA BAJA.

  • ALTA TEMPERATURA DE VACIADO.

  • PUNTOS CALIENTES

  • REACCION DE ESCORIFICACION EN LA ARENA DE MOLDEO POR OXIDOS O SULFATOS EN EL METAL LIQUIDO.

  • CONDICIONES DE OXIDACION EN EL MOLDE.


SOLUCIONES:

  • INCREMENTAR LA COMPACTABILIDAD DEL MOLDE.

  • ADICION DE ARENA NUEVA.

  • INCREMENTAR CONTENIDO DE VOLATILES

  • BAJAR TEMPERATURA DE VACIADO.

  • CONTROLAR LA GENERACION DE OXIDOS DE METAL.


CONDICIONES QUE INCREMENTAN LA PRESION EN EL MOLDE POR CORAZON.

  • DIAMETROS PEQUEÑOS EN EL CORAZON.

  • ALTA DENSIDAD O MUCHA DUREZA EN LA SUPERFICIE DEL CORAZON.

  • BAJA PERMEABILIDAD O ARENA FINA.

  • CORAZONES NO CURADOS.

  • INSUFICIENTE VENTEO.


PENETRACION EN MOLDE DURO.

ESTE TIPO DE PENETRACION ES DEFINIDA COMO UN GRADO SEVERO DE PENETRACION DE METAL EN LA ARENA MIXTURADA, EL CUAL ES RELACIONADO CON UNA ALTA DUREZA EN LA COMPACTACION DEL MOLDE. ESTO NO ES NECESARIAMENTE RELACIONADO A LA ATMOSFERA DEL MOLDE U OXIDO DE METAL SOBRE LA SUPERFICIE. ESTO ES LO OPUESTO A LA PENETRACION POR EXUDACION EUTECTICA EN LA CUAL LA PRESION ES DEBIDA A LA EXPANSION DE LA ARENA O LA DURACION DEL CICLO DE SOLIDIFICACION.


APARIENCIA:

UNA SUPERFICIE RUGOSA APARECE EN LAS SUPERFICIES PLANAS.


OCURRENCIA:

  • SUCEDE EN LA ARENA DE MOLDEO CON COMPACTACIONES SOBRE 90”B”

  • PIEZAS DISEÑADAS CON ALTAS SUPERFICIES GEOMETRICAMENTE PLANAS.


CAUSAS:

  • PRESION DE EXPANSION DEL MOLDE O AGREGADO DEL MOLDE

  • EXCESIVA COMPACTACION DE MOLDE POR LASA MAQUINAS DE MOLDEO.

  • INSUFICIENTE CONTENIDO DE BENTONITA , GENERALMENTE BENTONITA SODICA.


PENETRACION POR REACCION QUIMICA.

LA PENETRACION POR REACCION QUIMICA PUEDE SER DEFINIDA COMO UN PROCESO DONDE EL METAL ES OXIDADO POR LA ATMOSFERA PRESENTE EN LA INTEFASE MOLDE-METAL Y LA OXIDACION FORMADA SUBSECUENTEMENTE REACCIONA CON LOS AGREGADOS DEL MOLDE.

LA PENETRACION POR REACCION QUIMICA ES LA MAS DIFICIL DE IDENTIFICAR POR LOS DIFERENTES CONTENIDOS DE OXIDOS EN LA REACCION CON LOS GRANOS DE ARENA. MUCHAS CONDICIONES CREAN UNA ATMOSFERA OXIDANTE EN EL MOLDE CONTRIBUYENDO AL INICIO DE LA PENETRACION EXTERNA Y MAS TARDE LA SEVERA REACCION QUIMICA CAUSA LA ADHESION DE LA ARENA A LA SUPERFICIE DE LA PIEZA.

MUCHA DE LA PENETRACION POR REACCION QUIMICA OCURRE DONDE EL MOLDE Y EL CORAZON PRESENTAN CONTENIDOS DE OXIDOS Y QUE DEBIDO A LAS CONDICIONES PROMUEVEN LA REACCION QUIMICA.

SI LA ARENA DE MOLDEO CONTIENE CANTIDADES INUSUALES DE ORGANICOS ( TALES COMO EL MATERIAL DEL COLECTOR DE POLVOS), MAS DEL 5% DE COMBUSTIBLES Y EL MOLDE ES APISONADO O COMPACTADO POR ARRIBA DE 90”B” DE DUREZA.

LA PENETYRACION POR REACCION QUIMICA PUEDE TAMBIEN SUCEDER TIEMPO DESPUES DE QUE EL MOLDE ES VACIADO, ESPECIALMENTE EN TAMBORES DE FRENOS Y MONOBLOCKS. LA PENETRACION PUEDE SER ELIMINADA O REDUCIDA AMPLIAMENTE REMOVIENDO LAS GRAPAS DEL MOLDE JUSTO DESPUES DEL VACIADO.


PENETRACION EN ESTADO DE VAPOR:

LA PENETRACION EN ESTADO DE VAPOR OCURRE CUANDO LOS VAPORES DEL METAL SON FORMADOS A PRESIONES Y TEMPERATURAS EXTERMAS. EL VAPOR SE CONDENSA DENTRO DEL MOLDE Y EN LAS AREAS FRIAS DE LA INTERFASE MOLDE-METAL Y LA INTERFASE CORAZON-METAL.

ADICIONAR ARENA NUEVA AYUDA GRANDEMENTE EN LA SOLUCION DEL PROBLEMA. LA HUMEDAD LIBRE, ESPECIALMENTE CON CANTIDADES GRANDES DE BENTONITA GENERA UNA PRESION QUE INFLUYE EN ESTE TIPO DE PENETRACION.

EL PRINCIPAL CAMINO PARA INDICAR SI EL PROBLEMA ES O NO CAUSADO POR VAPOR DE METAL ES EL ANALISIS QUIMICO DEL METAL PENETRADO, EN MUCHOS DE LOS CASOS, ESPECIALMENTE EN EL CASO DEL HIERRO GRIS, EL CONTENIDO DE CARBON ES BAJO.

LA PRESION INTERNA ES UNA CONDICION FUNDAMENTAL PARA CREAR LA PENETRACION EN ESTADO DE VAPOR. LA PRESION PUEDE SER ELIMINADA CON UN VENTEO CORRECTO. LAS ALTAS COMPACTACIONES DE CORAZONES Y MOLDES, LOS CUALES NORMALMENTE REDUCEN LA PENETRACION MECANICA EN ESTADO LIQUIDO, DESARROLLAN UNA GRAN PRESION EN LA SUPERFICIE DEL MOLDE DEBIDO A LA INHABILIDAD DE LOS GASES PARA PODER ESCAPAR RAPIDAMENTE DEL MOLDE.

LA PENETRACION EN ESTADO DE VAPOR PREVALECE EN LOS MOLDES CON PAREDES VERTICALES, CON MULTIPLES CAVIDADES ESPECIALEMTNE EN LA PARTE BAJA DEL MOLDE. LA RAZON DE ESTO ES LA PRESION FERROSTATICA LA CUAL ACOMPAÑA AL MOLDE VERTICAL. TAMBIEN LAS ADICIONES GENERAN PRESION LA CUAL PUEDE SER ACUMULATIVA. EL VACIADO RAPIDO, Y LAS PIEZAS DISEÑADAS DONDE HAY IMPACTO DE VACIADO O SHOCKS DE VACIADO PUEDEN CAUSAR CONDICIONES EN LAS CUALES LA PENETRACION EN ESTADO DE VAPOR PUEDE OCURRIR.


PENETRACION POR EXPLOSION DE AGUA.

ESTE TIPO DE PENETRACION ES UN PROCESO DEONDE EL METAL FUNDIDO COLISIONA CON LA PARED DEL MOLDE CON UNA CIERTA FUERZA CRITICA, CAUSANDO UNA EVAPORACION EXPLOSIVA DEL AGUA PRESENTE EN LA INTERFASE GRANOS DE ARENA-METAL SUPERFICIAL. ESTO NECESARIAMENTE FORZA AL LIQUIDO A INTRODUCIRSE EN LOS ESPACIOS POROSOS DEL AGREGADO DEL MOLDE. UNA OXIDACION Y UNA REACCION QUIMICA OCURREN SIMULTANMEAMENTE. ESTO PROVOCA LA FUSION DE LA ARENA DE MOLDEO A LA SUPERFICIE DE LA PIEZA.

BAJO CIERTAS CIRCUNSTANCIAS, TALES COMO LA CONFIGHURACION DE LOS MOLDES, LA BASE DE FLUJO DE METAL Y SUVELOCIDAD, LA EVAPORACION EXPLOSIVA DEL AGUA PRESENTE EN LA CARA DEL MOLDE GENERA FUERZAS EXPLOSIVAS QUE PUEDEN FORZAR AL METAL LIQUIDO A PENETRAR GRAN DISTANCIA DENTRO DEL MOLDE. UNA CAUSA ES EL MITURADO INSUFICIENTE EN LA CUAL EL AGUA NO ESTA COMPLETAMENTE MEZCLADO DENTRO DE LOS AGLUTINATES Y SE INCREMENTA LA SUSCEPTIBILIDAD DE LA EXPLOSION DE AGUA. COMUNMENTE, LAS ARENAS CALIENTES DE MOLDES NO SON BIEN MIXTURADAS Y ESTA ES UNA DE LAS PRINCIPALES CAUSAS DE LA PENETRACION POR EXPLOSION DE AGUA. UNA CONTRIBUCION SECUNDARIA ES QUE CUANDO EL CONTENIDO DE HUMEDAD ES ALTO, SON EXCESIVOS LOS ADITIVOS ORGANICOS, ESTOS ADITIVOS SIEMPRE REQUIEREN MAYOR AGUA PARA EL GRADO DE TEMPERADO, Y MAYOR CANTIDAD DE ADITIVOS ORGANICOS NO CONTRIBUYEN AL PROCESO DE AGLUTINACION.

UNA BUENA DISTRIBUCION DE GRANOS ES RECOMENDABLE PARA DETENER LA PENETRACION TIPO 1 (PENETRACION EN METAL LIQUIDO). LA RAZON ES QUE UNA BAJA PERMEABILIDAD RESTRINGE LE FLUJO DE GAS O AIRE EN EL CUAL UNA RESTRICCION EN LA COMPRESION (CAUSADA DURANTE EL VACIADO) PUEDE CONSTRUIR UNA PRESION DINAMICA. CUANDO ESTOS GASES SON COMPRIMIDOS E INFLAMADOS, LA EXPLOSION OCURRE. TENIENDO UNA BUENA PERMEABILIDAD SE PUEDEN REDUCIR LAS CONDICIONES DE PENETRACION POR EXPLOSION DE AGUA. UN ADECUADO VENTEO ES SIEMPRE DE PRIMORDIAL IMPORTANCIA PARA REDUCIR LA PENETRACION POR EXPLOSION DE AGUA Y LA PENETRACION EN ESTADO DE VAPOR.

LA PENETRACION POR EXPLOSION DE AGUA VA ACOMPAÑADAD MYORMENTE POR UNA ALTA PRESION DE LA ARENA EN VERDE Y CUANDO SE PRODUCEN MOLDES CON ALTA DENSIDAD.

COMO LOS MOLDES SON HECHOS CON DUREZAS SUPERIORES A LOS 90”B” MUCHOS DE LOS ESPACIOS POROSOS SON COMPLETAMENTE LLENADOS POR LA BENTONITA, AGUA Y/O ADITIVOS, ESTA CONDICION PRODUCE UNA BAJA PERMEABILIDAD EN LA INTERFASE MOLDE-METAL Y PRODUCE UNA CONDENSACION QUE COMIENZA A IMPACTAR AL RECIBIR EL METAL FUNDIDO.


PENETRACION POR EXPLOSION DE MOLDE.

OCURRE DESPUES DE QUE EL MOLDE HA SIDO VACIADO. LA PRESION ES ACUMULADA Y A UNA TEMPERATURA CRITICA UNA EXPLOSION OCURRE DEBIDO A LAS RESTRICCIONES DDE COMPACTACION DE MOLDE Y DE LA IGNICION Y QUEMADO DE ADITIVOS ORGANICOS DEL METAL O CORAZON.

UNA DE LAS PRINCIPALES RAZONES REPORTADOS EN ESTE CAMPO ES LA ALTA DUREZA DE MOLDE COMBINADO CON UNA BAJA HUMEDAD. EN EL MOMENTO QUE LA CAVIDAD DE LA PIEZA ES LLENADA CON METAL FUNDICO, UNA EXPLOSION OCURRE Y DESARROLLA UN SHCK TERMICO. ESTE TIPO DE PENTERACIONES GENERALMENTE FACIL DE REMOVER PORQUE EL METAL NO PENETRA PROFUNDAMENTE. LA EXPLOSION PUEDE OCURRIR DESPUES DEL CICLO DE VACIADO.

ESTA PENETRACION OCURRE EN ZONAS DELGADAS Y EL TAMAÑO DE LAS PIEZAS NO APARECE COMO FACTOR DE INFLUENCIA.


CAUSAS APARENTES Y RECOMENDACIONES PARA ESTE TIPO DE PENETRACION

  • BAJOS CONTENIDOS DE ARCILLA ACTIVA, GENERALMENTE INFERIORES A 7%

  • ALTO CONTENIDO DE HUMEDAD.

  • EXCESIVA DENSIDAD DE MOLDE O COMPACTACION DE LA ARENA DE MOLDEO.

  • FINOS EN LA SUPERFICIE DE LA PIEZA , ESTO GENERALMENTE INCREMENTA LA COMPRESION EN VERDE A BAJOS NIVELES DE HUMEDAD, SIEMPRE Y CUANDO LA BAJA PERMEABILIDAD DE LA ARENA SEA MUY SUSCEPTIBLE. MANTENER ALGUNOS FINOS EN LA MALLA 140-200 ES DESEABLE PARA REDUCIR LAS CONDICIONES DE LA PENETRACION MECANICA.

  • VENTEO INADECUADO.


MEDIDAS PREVENTIVAS PARA LA PENETRACION POR EXPLOSION DE MOLDE

  • MANTENER UNA BUENA ARCILLA PARA PODER MANTENER UNA COMPACTABILIDAD ACEPTABLE.

  • REDUCIR LA COMPACTACION EN LOS LUGARES DONDE LA DENSIDAD DE MOLDE NO ES ALTA. UNA ALTA DUREZA DE MOLDE GENERA BAJA PERMEABILIDAD EN LA SUPERFICIE .

  • LA CONDICION DE ARENA CALIENTE.


PENETRACION POR EXUDACION EUTECTICA:

ESTA PENETRACION OCURRE DURANTE LA SOLIDIFICACION DE LA PIEZA CUANDO LA PRESION RESULTANTE DE LAS FUERZA DE GRAFITIZACION ES ALTA Y EL METAL LIQUIDO ENTRA EN LOS INSTERSTICIOS DE LA SUPERFICIE DEL MOLDE. ESTO GENERA PROBLEMAS DE MOLDEO DEBIDO A LA LOCALIZACION Y CONCENTRACION DE CIERTAS AREAS DEL DISEÑO DE LA PIEZA. LA CAUSA PRINCIPAL DE LA PENETRACION POR EXUDACION EUTECTICA ES LA PRECIPITACION DEL GRAFITO DURANTE EL ENFRIAMIENTO DE LA PIEZA DE HIERRO. CUANDO LAS HOJUELAS DE GRAFITO SON FORMADAS HAY UNA PRESION DE EXPANSION INTERNA. ESTE ES UNO DE LOS TIPOS DE PENETRACION METALICA QUE OCURRE DEBIDO A LA QUIMICA DEL METAL.