Trabajo de Ensayos de Arenas (1)
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PRIMER LABORATORIO UNI-FIM
“PRIMER LABORATORIO”
CURSO: PROCESOS DE MANUFACTURA MC216
INTEGRANTES:
RUIZ QUISPE FRANKIE 20122202A
HERRERA CAMPOS JONATHAN 20120220B
HUAMAN CHIPILI ELVIS 20120065G
DIAZ RIBEYRO ANDRE 20122664E
1
PRIMER LABORATORIO UNI-FIM
SECCIÓN: A
DATOS DE LABORATORIO
Los datos a utilizar serán:
-De los datos obtenidos por los demás grupos:
--3% de Bentonita:
HUMEDAD% ALTURA PESO GOLPES PERMEABILIDADTeorica real mm gr. Nro. Tiempo Nro.
3 2 50 154 3 50 14 4.65 50 156 3 49.5 15 4.6 50 160 3 49.8 1
RES-COM RES-CORT
4to Golpe
5to golpe
altura altura0.5 0.4 48.5 48
0.48 0.6 49 48.50.5 0.52 50.5 50
%de compa Permeabilidad despues del 5to golpetiempo Nro ∆ permeabi
1.0309 46.33 46.231.0204 45.43 45.43
0.99009 49.73 49.73
Las Gráficas Obtenidas:
---Resistencia a la compresión vs % de humedad
2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.50.465
0.47
0.475
0.48
0.485
0.49
0.495
0.5
0.505
2
PRIMER LABORATORIO UNI-FIM
---Resistencia al corte vs % de humedad
2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.50
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
---Permeabilidad vs % de humedad
2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.543
44
45
46
47
48
49
50
51
---% de compactación vs % de humedad
2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.50.96
0.97
0.98
0.99
1
1.01
1.02
1.03
1.04
3
PRIMER LABORATORIO UNI-FIM
-El grupo “Navaltrónicos” asumió el uso de 4% de Bentonita.
--Se presenta la siguiente tabla con los resultados obtenidos:
HUMEDAD% ALTURA PESO GOLPES PERMEABILIDADTeorica real mm gr. Nro. Tiempo Nro.
3 2.7 50 156 3 45.84 14 2.9 50 156 3 46.43 15 3.5 50 158 3 45.69 1
PERMEABILIDAD
RES-COM RES-CORT
4to Golpe
5to golpe
Tiempo Nro. altura altura45.84 1 0.6 0.85 50 49.546.43 1 0.55 0.75 49.5 4945.69 1 0.5 0.8 49 48.5
%de compa Permeabilidad despues del 5to golpetiempo Nro ∆ permeabi
1 49.7 2 3.861.010101 49.07 2 2.641.0204082 48.73 2 3.04
---Resistencia a la compresión vs % de humedad
2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.50.44
0.46
0.48
0.5
0.52
0.54
0.56
0.58
0.6
0.62
4
PRIMER LABORATORIO UNI-FIM
---Resistencia al corte vs % de humedad
2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.50
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
---Permeabilidad vs % de humedad
2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.50
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
---% de compactación vs % de humedad
2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.50.985
0.99
0.995
1
1.005
1.01
1.015
1.02
1.025
5
PRIMER LABORATORIO UNI-FIM
--5% de Bentonita:
HUMEDAD% ALTURA PESO GOLPES PERMEABILIDADTeorica real mm gr. Nro. Tiempo Nro.
3 2 50 158 3 48.15 14 4.9 50 160 3 48.55 15 4.75 50 162 3 46.45 1
RES-COM RES-CORT
4to Golpe
5to golpe
altura altura0.6 1.1 49.5 490.6 0.65 49.5 49
0.65 0.8 49.5 49
%de compa Permeabilidad despues del 5to golpetiempo Nro ∆ permeabi
1.0101 49.36 2.51291.0101 47.34 2.492271.0101 46.48 0.0645
---Resistencia a la compresión vs % de humedad
2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.50.57
0.58
0.59
0.6
0.61
0.62
0.63
0.64
0.65
0.66
6
PRIMER LABORATORIO UNI-FIM
---Resistencia al corte vs % de humedad
2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.50
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
---Permeabilidad vs % de humedad
2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.50
0.5
1
1.5
2
2.5
3
---% de compactación vs % de humedad
2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.50
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
7
PRIMER LABORATORIO UNI-FIM
--6% de Bentonita:
HUMEDAD% ALTURA PESO GOLPES PERMEABILIDADTeorica real mm gr. Nro. Tiempo Nro.
3 2 50 162 3 45.39 14 2.5 50 162 3 53 15 3.6 50 162 3 47.52 1
RES-COM RES-CORT
4to Golpe
5to golpe
altura altura1 0.8 49.5 49
0.5 0.4 49.5 490.6 0.4 49.5 49
%de compa Permeabilidad despues del 5to golpetiempo Nro ∆ permeabi
1.010101 51.07 5.681.010101 55 21.010101 48.31 0.79
---Resistencia a la compresión vs % de humedad
2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.50
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
8
PRIMER LABORATORIO UNI-FIM
---Resistencia al corte vs % de humedad
2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.50
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
---Permeabilidad vs % de humedad
2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.50
1
2
3
4
5
6
---% de compactación vs % de humedad
2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.50
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
9
PRIMER LABORATORIO UNI-FIM
CUESTIONARIO
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 serían 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 de los diferentes tipos de bentonitas.
8. Tiene alguna influencia en las propiedades de las arenas el tamaño de grano de la sílice? Justifique su respuesta
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PRIMER LABORATORIO UNI-FIM
SOLUCIÓN
1.
La combinación que presenta óptimas condiciones para la resistencia al corte es en la que se utilizó 3% de bentonita.
La combinación que presenta óptimas condiciones para la resistencia a la compresión es en la que se utilizó 5% de bentonita.
2.
En el principio, se observa una curva ascendente hasta el segundo punto, a partir de ahí, las gráficas muestran curvas descendentes igualmente hasta el segundo punto, en donde se tornan ascendentes.
3.
El aglutinante en un rango de 3-4 %, y la humedad entre 4-5 %.
4.
El aumento del aglutinante trae como consecuencia el aumento de la resistencia a la compresión.
5.
11
PRIMER LABORATORIO UNI-FIM
El siguiente cuadro muestra la variación del punto de templado:
6.
Compactación de Arenas: La variación de la humedad permite tener niveles de moldeo constante, en caso no suceda esto, significaría que el aglutinante se presenta en niveles excesivos.
Permeabilidad: Los niveles de humedad y aglutinante permite romper todos los grumos y separar al máximo los granos de sílice rebozados, para airear la arena y transmitirle la máxima permeabilidad.
7.
Se usó un mismo tipo de bentonita, la cual vario su porcentaje en peso con la muestra seca, de tal forma que mantenga el límite de humedad y se obtenga una mayor permeabilidad.
8.
El tamaño de grano de sílice tiene una notable influencia en la refractariedad (propiedad de ciertos materiales de resistir altas temperaturas sin descomponerse) , también presenta influencia sobre la cohesión (establecida por las cargas de ruptura por compresión y por tracción) de las arena.
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PRIMER LABORATORIO UNI-FIM
Cuestionario de moldeo y colada
1. Teniendo en cuenta las características de su proyecto indique usted si la arena
utilizada cumplió su objetivo.
En la primera cumplió parcialmente su objetivo debido a que:
Ya que la arena fue lo suficiente plástica como para adquirir la figura del molde
sin desmoronarse.
La permeabilidad fue suficiente debido a que la pieza era pequeña por lo que
no fue necesario pincharla.
No se observó perforaciones del material fuera del molde.
En la segunda también cumplió muy poco su objetivo debido a que:
Ya que la arena no fue lo suficientemente plástica ya que se desmoronaron
algunas partes.
La permeabilidad de la arena fue suficiente ya que no se mostraron costras.
El barro que pusimos en el contorno del área de separación no fue suficiente
ya que al colocar el material fundido este se esparció por ese plano.
No hubo imperfecciones en la mitad que salió no hubo costras ni
protuberancias.
2. Indique si la ubicación de los bebederos y mazarota cumplieron su objetivo
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PRIMER LABORATORIO UNI-FIM
El bebedero cumplió su objetivo ya que no se produjeron rechupes.
Se llenó totalmente la pieza con el material produciendo pocas perdidas.
Se ubicaron en los puntos calientes.
También al ser grande el bebedero ayuda a compensar la contracción del
material.
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PRIMER LABORATORIO UNI-FIM
3. grafique la curva de enfriamiento de su proyecto:
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PRIMER LABORATORIO UNI-FIM
4. Indique el tiempo de solidificación real
La regla de Chvorinov es una relación matemática formulada por Nicolas
Chvorinov en 1940 que, en procesos de fundición metalúrgica, relaciona el tiempo de
solidificación de una pieza con su volumen y superficie.
T S=K (VA )2
T S :Tiempode solidicación¿¿
V :Volumen(cm3) = 0.70615
A : Area(cm2) = 0.99964
K :Constantede velocidad del aluminio {2.5−3 }
Pieza: t = 1.49 min
5. Teniendo en cuenta que es una mezcla aluminio, calcule el coeficiente de
contracción real:
Lp Longitud de la pieza (mm)
Lm Longitud del modelo (mm)
Cs Contracción térmica lineal del metal, al enfriarse de la temperatura de fusión a temperatura ambiente
Pieza 1: CS=12.5 x 10−3
Pieza 2: CS=12.36 x 10−3
Lp = Lm (1 – Cs )
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PRIMER LABORATORIO UNI-FIM
6. Indique usted los defectos obtenidos en el proceso indicando la causa y la
solución.
En nuestra pieza obtuvimos los siguientes defectos:
Cavidad por contracción (rechupe): se debe a la contracción del metal que
impide el paso del metal que es necesario en la última región en solidificarse.
Este problema se arregla haciendo un mejor cálculo para la mazarota.
Puntos de alfiler: son numerosas cavidades pequeñas en la superficie debido
a la baja permeabilidad y un porcentaje alto de humedad.
Para solucionar este problema sería necesario bajar la humedad de la arena
combinándola con más arena seca y que los granos de la arena sea mas
uniforme.
Costras: son áreas rugosas en la superficie. Debido a que la arena presenta
baja plasticidad esta se desmorona quedando adheridas a la superficie. La
mejor manera de corregir este problema seria aumentando el aglutinante.
Penetración: esto sucede cuando el material tiene una alta fluidez esta puede
penetrar en el molde. Esta se puede prevenir haciendo una mejor
compactación del molde de arena.
7. Las características de la arena utilizada son las apropiadas para su proyecto:
Si ya que se pudo conseguir el diseño deseado para el moldeo.
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PRIMER LABORATORIO UNI-FIM
CUESTIONARIO DE ANÁLISIS DE ARENA
INDIQUE USTED LA COMPOSICIÓN DE LA MUESTRA ANALIZADA
La muestra analizada está compuesta por un 4% de bentonita y con un porcentaje de
humedad que varía del 3% al 5% para cada análisis experimental.
gr % humedad %sílice %aglutinantePeso muestra total 50.00 2 83.12 14.88Peso muestra seca 49.00 0 84.81 15.18
Peso de sílice 41.56 0 100.00 0Peso de bentonita 7.44 0 0 100.00
EN CORCONDANCIA CON LOS DATOS OBETENIDOS EN EL LABORATORIO,
CON RESPECTO A LA HUMEDAD INDIQUE.
- Si está dentro del rango que se pide para arenas en verde.
La humedad obtenida de la muestra de 50.00 g es del 2%. El rango en el que deben
estar las arenas en verde es del 3% al 6%.
Por lo tanto esta arena no es la adecuada para el trabajo de moldeo.
SEGÚN EL CONTENIDO DE AGLUTINANTE CLASIFICAR QUE TIPO DE ARENA
ES LA ANALIZADA (JUSTIFIQUE SU RESPUESTA)
Tipo de arena Porcentaje de arcillagrasa más del 18%
semigrasa 8 al 18%magra 5 al 8%silicea menos del 5%
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PRIMER LABORATORIO UNI-FIM
El porcentaje en masa de la bentonita (arcilla) de la muestra total es del 14.88%. De
esta tabla según los rangos establecidos está ubicada en la clasificación de arena
semigrasa.
CUÁL ES EL TAMAÑO PROMEDIO DE GRANO DE LA MUESTRA ANALIZADA
(JUSTIFIQUE SU RESPUESTA). Y SI ES LA CORRECTA PARA UTILIZARLA
COMO ARENA DE CONTACTO.
Malla N° g K Pi K*Pi1 0 3 0.0000 02 0.02 5 0.0005 0.00253 0.67 9 0.0166 0.14944 6.83 20 0.1700 3.45 5.63 30 0.1400 4.26 5.08 40 0.1260 5.047 7.95 50 0.1970 9.858 8.97 70 0.2230 15.619 3.69 100 0.0920 9.2
10 0 116 0.0000 011 1.25 140 0.0310 4.34
FONDO 0.08 300 0.0020 0.6MASA TOTAL 40.17 1.0000 52.3919
IF = ∑ Pi x Ki
∑ Pi IF = 52.3919
Tipo de arena IF según AFS Tamaño de granoMuy gruesa Inferior a 18 1 a 2 mm
Gruesa entre 18 y 35 0.5 a 1 mmMedia entre 35 y 60 0.25 a 0.5 mmFina entre 60 y 150 0.10 a 0.25 mm
Finísima mayor de 150 menores a 0.1 mm
Las arenas de contacto deben ser de fácil moldeo, que las partículas de arena deben
quedar muy bien juntas al momento del moldeo (cohesión) y un buen carácter
refractario. Las características físicas no solo rigen el tamaño del grano sino también
de la forma y de la composición de la arena (humedad, sílice y bentonita).
Para que haya buena cohesión en la arena la forma del grano debe ser angular y algo
alargado, pero la de este grano es redondeada, esferoidal, circular, amorfo.
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PRIMER LABORATORIO UNI-FIM
Por lo tanto no es la adecuada para ser una arena de contacto.
TENIENDO EN CUENTA LA DISTRIBUCIÓN DE LOS GRANOS EN LA MALLA
INDIQUE USTED CÓMO INFLUYE EN LA COHESIÓN DE LA ARENA (JUSTIFIQUE
SU RESPUESTA).
No se puede precisar la cohesión porque los granos de silicio tienden a cambiar al
mezclarse.
Si este tamizado se tratara de arena, no solo el tamaño de grano influye en la
cohesión sino también la forma del grano es determinante en la cohesión de arena.
Pero entre más fina sea, más angular e imperfecta sea el grano de la arena, mejor
cohesión presentarán en la ejecución del moldeo.
INDIQUE USTED DE ACUERDO A LOS LABORATORIOS REALIZADOS SI 2
ARENAS CON EL MISMO ÍNDICE DE FINURA PUEDEN TENER DIFERENTE
GRANULOMETRÍA. EXPLIQUE SU RESPUESTA.
Sí, ya que el índice de finura se obtiene tras el análisis de todos los granos de
diferentes tamaños, en cambio, la granulometría se obtiene con el grano de mayor
tamaño, por lo que puede haber dos arenas de diferente granulometría pero con el
mismo índice de finura.
CUÁL ES LA DIFERENCIA ENTRE LA ARENA DE CONTACTO Y LA ARENA DE
RELLENO
La arena de contacto es la arena que se apisiona contra la cara del modelo y que
forma la cara del molde. Suele ser una mezcla de arena vieja y arena nueva, o con
otros materiales aglutinantes que se prepara para el uso atemperándola primero con la
correcta cantidad de agua. Luego se muele y se criba para obtener una arena fina y
bien aglutinada que pueda producir una impresión lisa y firme del modelo contra el que
se apisiona, y que no se desmorone o sea arrastrada cuando entra el metal líquido en
el molde.
La arena de relleno es la arena procedente de los moldes ya colados y que vuelve a
utilizarse otra vez para preparar arenas de contacto y, sobretodo, para completar el
llenado del molde detrás de la arena de revestimiento.
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PRIMER LABORATORIO UNI-FIM
¿AL VARIAR EL PORCENTAJE DE HUMEDAD ALGUNA DE LAS CURVAS
OBTENIDAS VARIARÍAN?
No se puede determinar la variación de la curva al variar el porcentaje de humedad
debido a que el tamizado se realizó con sílice puro, sin bentonita ni agua.
COMO INFLUYE EL PORCENTAJE DE BENTONITA EN EL IF
El índice de finura se calculó con sílice pura, el tamizado se realizó solamente con
sílice, en este caso el porcentaje de bentonita no altera las gráficas de sílice
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 120
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
CURVA ACUMLATIVA
g
21