informe de arena en molde.docx

8/10/2019 Informe de Arena en Molde.docx

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UNIVERSIDAD DE ORIENTE

NCLEO ANZOTEGUIESCUELA DE INGENIERA Y CIENCIAS APLICADAS

DEPARTAMENTO DE MECNICA

SECCIN DE MATERIALES Y MANUFACTURA(LABORATORIO DE PROCESOS DE MANUFACTURA I)

Informe de la Prctica N 1:ESTUDIO DE LA RESISTENCIA A LA COMPRESIN Y AL CORTE DE

ARENA VERDE DE MOLDEO, VARIANDO EL PORCENTAJE DEHUMEDAD

Revisado Por: Realizado Por:Prof. Rmulo Nottaro Br. Cristian J. Gaetano A.

C.I. 20.874.920Seccin: 02

Puerto La Cruz, Noviembre de 2014


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RESUMEN

El estudio de las arenas de fundicin se realiz con el fin de determinar elporcentaje adecuado de humedad para la preparacin de un molde dearena, el material utilizado se le denomina arena verde, es reciclable y defcil moldeo. Para el estudio se construyeron probetas, compactadas adiferentes porcentajes de humedad y estas se probaron en un durmetrouniversal. Los datos obtenidos arrojaron que el valor ideal de humedad se

encontr en seis por ciento (6%), el cual se ubic dentro del rango terico.Es en dicho valor donde la combinacin de las propiedades mecnicas dela arena resultaron las ms convenientes, es decir, buena resistencia ypermeabilidad.


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NDICE

RESUMEN.......................................................... Error! Bookmark not defined. I. INTRODUCCIN............................................ Error! Bookmark not defined. II. OBJETIVOS .............................................. Error! Bookmark not defined.

2.1 Objetivos Generales: .............................. Error! Bookmark not defined. 2.2 Objetivos Especficos: ............................Error! Bookmark not defined.

III. M ARCO TERICO ...................................... Error! Bookmark not defined. IV. EQUIPOS, M ATERIALES YSUSTANCIAS .......Error! Bookmark not defined.

4.1 Equipos ............................................... Error! Bookmark not defined. 4.2 Materiales ........................................... Error! Bookmark not defined. 4.3 Sustancias .......................................... Error! Bookmark not defined.

V. PROCEDIMIENTOEXPERIMENTAL ...............Error! Bookmark not defined. VI. RESULTADOS ........................................... Error! Bookmark not defined. VII. ANLISIS DERESULTADOS ........................ Error! Bookmark not defined. VIII. CONCLUSIONES ................................................................................. 13IX. REFERENCIAS ....................................................................................... 14X. APNDICES ........................................................................................... 15

10.1 APNDICE A: EJEMPLOS DEC LCULOS ............................................. 1510.2 APNDICEB: ANEXOS ..................................................................... 16


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I. INTRODUCCIN

Para conocer lo efectiva que puede ser una arena cualquiera, con unporcentaje de humedad determinado, es decir cun grande puede ser suresistencia a fuerzas axiales comprensivas y cortantes, se procede aanalizar el ensayo de resistencias (a la comprensin y al corte) en arenas

de moldeo. El mtodo de moldeo por arena emplea como tal una variedadllamadas slice (SiO2). La arena se aglomera (compacta) gracias a la ayudade agua y arcilla.

El mtodo de fundicin en arena es especialmente adecuado para laobtencin de formas complicadas. En muchos casos este procedimiento esla nica solucin tcnica a la que se puede recurrir para moldear piezas conmachos de formas complejas.

Normalmente lo que se desea de un molde, es que sea capaz demantener su forma establecida hasta que el metal fundido se solidifique, laarena usada por excelencia actualmente para este tipo de prcticas es laarena slice, por sus propiedades refractarias, las cuales ayudan a soportarlas altas temperaturas que trae el metal fundido.

Para nuestro caso en particular, estudiaremos como la humedad puede

variar el comportamiento de la arena en relacin a las resistencias decompresin y corte que esta puede soportar.


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II. OBJETIVOS

2.1 Objetivo general:

2.1.1 Estudiar el comportamiento de las propiedades mecnicas de laarena de moldeo.

2.2 Objetivos especficos

2.2.1 Determinar la influencia de la humedad en la resistencia alcorte de la arena de moldeo.

2.2.2 Determinar la influencia de la humedad en la resistencia acompresin de la arena de moldeo.

2.2.3 Analizar el comportamiento de las propiedades mecnicas de laarena de moldeo.

2.2.4 Determinar el porcentaje de humedad ptimo para laconfeccin de moldes de arena verde.

2.2.5 Adquirir las destrezas bsicas necesarias para la realizacin deuna caja de moldeo en arena.


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III. MARCO TERICO

La arena de moldeo es la mezcla preparada en base a una arenageneralmente Slice, aglutinante y agua que se emplea en la fabricacin departes de un molde, en estas arenas de moldeo los aglutinantes sonarcillas. Este mtodo es el ms econmico para fabricar piezas fundidas ytiene mayor flexibilidad para tamaos y formas especficamente, lasaleaciones de bronce y aluminio presentan dificultad en colarse en moldesde arena verde (es decir, que contienen humedad) debido a las altastendencias de oxidacin de los aleantes y la posibilidad de una superficiecon agujeros finos y porosidades en la pieza fundida y acabada.

Los defectos causados por la alta humedad en los moldes de arenaverde pueden ser minimizados por el empleo de moldes secos. Cuando sehace la fundicin en moldes de arena verde, el contenido de humedad sercontrolado, ser lo ms bajo posible para evitar los pinoles y porosidad. Laexcesiva humedad puede contribuir a la formacin de superficies oxidadas.

Clasificacin de las arenas de moldeo por su origen:

1. Naturales o tierras de moldeo.2. Sintticas.

Por la humedad que tengan:

Verdes o magras: se emplean para obtener piezas pequeas elcontenido en arcilla es bajo y la humedad de estas permanececonstante.

Secas o grasas: se han obtenido a base de un secado controladopara mejorar la permeabilidad.


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Por su aplicacin en el moldeo:

De revestimiento o de contacto: en contacto con la pieza.

De relleno.

Segn su utilizacin:

Para molde.

Para macho.

Las arenas de fundicin son Slice (SiO2) o Slice mezclado con otrosminerales. La arena debe tener buenas propiedades refractarias, es decir,capacidad para soportar temperaturas altas sin que se funda o sufra algnotro tipo de degradacin. Otras caractersticas importantes de la arena sonel tamao de grano, su distribucin en la mezcla y la forma de los granosindividuales. Los granos pequeos dan una mejor superficie al terminado dela pieza fundida, pero los de tamao grande son ms permeables (parapermitir el escape de los gases durante el vertido) los moldes elaboradoscon granos irregulares tienden a ser ms fuertes que los hechos con granosredondeados debido a la imbricacin, aunque esta tiende a restringir lapermeabilidad. Al hacer el molde, los granos de arena se mantienen unidospor una mezcla de agua y arcilla adhesiva. Una mezcla comn (el volumen)es de 90% de arena, 3% de agua y 7% de arcilla. Para mantener a la arcillaen su sitio se emplean distintos agentes adhesivos como resinas orgnicas(por ejemplo resinas fenlicas) y aglutinantes inorgnicos (por ejemplo

silicato de sodio y fosfato). Adems de la arena y el aglutinante, enocasiones se agregan aditivos a la mezcla a fin de mejorar propiedadestales como la resistencia o la permeabilidad del molde.


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IV. EQUIPOS, MATERIALES Y SUSTANCIAS

4.1 Equipos:

4.1.1 Mquina Universal de Ensayo.

- Marca: Harry W. Dieferth Co.- Apreciacin: 0,1 psi.- Capacidad: 18 psi.

4.1.2 Compactador.

- Marca: Harry W. Dieferth Co.- Serial N 28313.

4.1.3 Balanza.- Marca: Fisher Scientific.- Apreciacin: 0, 05 lb.- Capacidad: 100 lb

4.1.4 Cilindro Graduado

- Capacidad: 100 ml

- Apreciacin: 1 ml.4.2 Materiales:

4.2.1 Mordaza de corte.

4.2.2 Mordaza de compresin.

4.2.3 Arena verde de moldeo. Cantidad: 20lbs (9,07 Kg).

4.2.4 Tamizador.

4.2.5 Molde cilndrico (probetero).

4.2.6 Mortero (pistilo de laboratorio).

4.2.7 Bebedero.

4.3 Sustancias:

4.3.1Agua.


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VI. RESULTADOS

Tabla 6.1. Porcentaje de humedad vs resistencia (compresin y corte)

%H VH2OCalculado(ml)

VH2OAgregado(ml)

R. Compresin(psi) R. Corte(psi)

- - - R1 R2 R3 Rprom. R1 R2 R3 Rprom. 2 92,6 92,6 1,4 1,5 1,3 1,4 0,8 0,7 0,6 0,7

4 189,2 96,6 2,4 2,6 2,2 2,4 0,7 1,2 1,1 16 289,8 100,6 3,8 3,1 3,4 3,4 1,3 1,5 1,6 1,58 394,8 105 2,9 3,0 2,8 2,9 0,9 1,1 0,8 0,9

10 504 109,6 2,2 2,3 1,9 2,1 0,6 0,8 0,7 0,70 619,1 114,7

Fig. 6.1. Curva de resistencia a compresin vs porcentaje de humedad

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

0 2 4 6 8 10 12

R. Compresin(psi)

R. Compresin(psi)


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Fig. 6.2. Curva de resistencia al cortes vs porcentaje de humedad

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

0 2 4 6 8 10 12

R. Corte(psi)

R. Corte(psi)


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VII. ANALISIS DE RESULTADOS

En la Figura 6.1 y 6.2, porcentaje de humedad vs resistencia (a compresiny al corte) se observ que el punto ptimo de la arena de moldeo utilizadaen la realizacin de la prctica, se encuentra cuando el porcentaje dehumedad es de 6 %, lo cual concuerda con la teora ya que esta explica quela resistencia de la arena es mxima cuando dicho porcentaje se encuentraentre 6% y 8%. Es importante mencionar que un exceso de humedad en la

arena disminuye su permeabilidad produciendo la saturacin de la misma ya la vez se llenan los poros, lo cual dificulta el escape de los gases.

En ambas grficas tambin se observaron que cuando se alcanz el 6%de humedad en la arena, se obtuvo un punto ptimo tanto de la resistenciaa compresin como al corte. La diferencia entre estas resistencias radica enque, la resistencia a compresin acta perpendicularmente a la seccintransversal de la probeta a fracturar en la mquina universal de ensayo,mientras que la resistencia al corte por su parte, acta paralelamente a laseccin transversal de la misma.

Br. Cristian Gaetano

C.I: 20.874.920


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VIII. CONCLUSIONES

1) Existe un rango de valores en el que se alcanza el punto ptimo de laarena el cual se encuentra entre 6% y 8%.

2) La arena utilizada en la realizacin de la prctica ya haba sidoempleada en otras ocasiones lo cual influy en los resultadosobtenidos.

3) Un exceso de humedad tiende a disminuir la resistencia de la arena.4) La arena que posee granos angulosos tiene mayor volumen de poros

lo cual facilita el escape de los gases.5) Se requiere que para la ejecucin de la prctica se cuente con una

balanza con la finalidad de pesar la cantidad de arena requerida.6) El porcentaje de humedad en la arena tiene el mismo efecto tanto en

la resistencia al corte como a la compresin.7) Se requiere que la manija de la maquina universal de ensayo se

encuentre en buen estado para que la velocidad de aplicacin de lafuerza sea constante.

8) Es importante conocer el porcentaje de humedad presente en laarena antes de comenzar a realizar la prctica para no cometererrores al momento de agregar los volmenes de aguaespecificados.

Br. Cristian Gaetano

C.I: 20.874.920


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IX. REFERENCIAS

[1] Efecto de la humedad en la arena de moldeo .[Disponibleen:http://books.google.co.ve/books?id=I-hsKRVkzsAC&pg=PA904&lpg=PA904&dq=efecto+de+la+humedad+en+la+arena+de+moldeo&source=bl&ots=jD7M5_s5D8&sig=UV-jo-ZnFVal6JZNdgywe1rDlQo&hl=es&sa=X&ei=0OD9UNCSLKrz0gHwlYHAAw&ved=0CCoQ6AEwAA#v=onepage&q=efecto%20de%20la%20humedad%20en%20la%20arena%20de%20moldeo&f=false]

[2] Lawrence E. Doyle., Carl A. Keyser., James L. Leach., George F.Schrader y., Morse B. Singer (1988) Materiales y Procesos deManufactura para Ingenieros . Tercera Edicin, p.p. 133 -162. EditorialPrentice Hall.
http://books.google.co.ve/books?id=I-hsKRVkzsAC&pg=PA904&lpg=PA904&dq=efecto+de+la+humedad+en+la+arena+de+moldeo&source=bl&ots=jD7M5_s5D8&sig=UV-jo-ZnFVal6JZNdgywe1rDlQo&hl=es&sa=X&ei=0OD9UNCSLKrz0gHwlYHAAw&ved=0CCoQ6AEwAA#v=onepage&q=efecto%20de%20la%20humedad%20en%20la%20arena%20de%20moldeo&f=falsehttp://books.google.co.ve/books?id=I-hsKRVkzsAC&pg=PA904&lpg=PA904&dq=efecto+de+la+humedad+en+la+arena+de+moldeo&source=bl&ots=jD7M5_s5D8&sig=UV-jo-ZnFVal6JZNdgywe1rDlQo&hl=es&sa=X&ei=0OD9UNCSLKrz0gHwlYHAAw&ved=0CCoQ6AEwAA#v=onepage&q=efecto%20de%20la%20humedad%20en%20la%20arena%20de%20moldeo&f=falsehttp://books.google.co.ve/books?id=I-hsKRVkzsAC&pg=PA904&lpg=PA904&dq=efecto+de+la+humedad+en+la+arena+de+moldeo&source=bl&ots=jD7M5_s5D8&sig=UV-jo-ZnFVal6JZNdgywe1rDlQo&hl=es&sa=X&ei=0OD9UNCSLKrz0gHwlYHAAw&ved=0CCoQ6AEwAA#v=onepage&q=efecto%20de%20la%20humedad%20en%20la%20arena%20de%20moldeo&f=falsehttp://books.google.co.ve/books?id=I-hsKRVkzsAC&pg=PA904&lpg=PA904&dq=efecto+de+la+humedad+en+la+arena+de+moldeo&source=bl&ots=jD7M5_s5D8&sig=UV-jo-ZnFVal6JZNdgywe1rDlQo&hl=es&sa=X&ei=0OD9UNCSLKrz0gHwlYHAAw&ved=0CCoQ6AEwAA#v=onepage&q=efecto%20de%20la%20humedad%20en%20la%20arena%20de%20moldeo&f=falsehttp://books.google.co.ve/books?id=I-hsKRVkzsAC&pg=PA904&lpg=PA904&dq=efecto+de+la+humedad+en+la+arena+de+moldeo&source=bl&ots=jD7M5_s5D8&sig=UV-jo-ZnFVal6JZNdgywe1rDlQo&hl=es&sa=X&ei=0OD9UNCSLKrz0gHwlYHAAw&ved=0CCoQ6AEwAA#v=onepage&q=efecto%20de%20la%20humedad%20en%20la%20arena%20de%20moldeo&f=falsehttp://books.google.co.ve/books?id=I-hsKRVkzsAC&pg=PA904&lpg=PA904&dq=efecto+de+la+humedad+en+la+arena+de+moldeo&source=bl&ots=jD7M5_s5D8&sig=UV-jo-ZnFVal6JZNdgywe1rDlQo&hl=es&sa=X&ei=0OD9UNCSLKrz0gHwlYHAAw&ved=0CCoQ6AEwAA#v=onepage&q=efecto%20de%20la%20humedad%20en%20la%20arena%20de%20moldeo&f=falsehttp://books.google.co.ve/books?id=I-hsKRVkzsAC&pg=PA904&lpg=PA904&dq=efecto+de+la+humedad+en+la+arena+de+moldeo&source=bl&ots=jD7M5_s5D8&sig=UV-jo-ZnFVal6JZNdgywe1rDlQo&hl=es&sa=X&ei=0OD9UNCSLKrz0gHwlYHAAw&ved=0CCoQ6AEwAA#v=onepage&q=efecto%20de%20la%20humedad%20en%20la%20arena%20de%20moldeo&f=falsehttp://books.google.co.ve/books?id=I-hsKRVkzsAC&pg=PA904&lpg=PA904&dq=efecto+de+la+humedad+en+la+arena+de+moldeo&source=bl&ots=jD7M5_s5D8&sig=UV-jo-ZnFVal6JZNdgywe1rDlQo&hl=es&sa=X&ei=0OD9UNCSLKrz0gHwlYHAAw&ved=0CCoQ6AEwAA#v=onepage&q=efecto%20de%20la%20humedad%20en%20la%20arena%20de%20moldeo&f=falsehttp://books.google.co.ve/books?id=I-hsKRVkzsAC&pg=PA904&lpg=PA904&dq=efecto+de+la+humedad+en+la+arena+de+moldeo&source=bl&ots=jD7M5_s5D8&sig=UV-jo-ZnFVal6JZNdgywe1rDlQo&hl=es&sa=X&ei=0OD9UNCSLKrz0gHwlYHAAw&ved=0CCoQ6AEwAA#v=onepage&q=efecto%20de%20la%20humedad%20en%20la%20arena%20de%20moldeo&f=falsehttp://books.google.co.ve/books?id=I-hsKRVkzsAC&pg=PA904&lpg=PA904&dq=efecto+de+la+humedad+en+la+arena+de+moldeo&source=bl&ots=jD7M5_s5D8&sig=UV-jo-ZnFVal6JZNdgywe1rDlQo&hl=es&sa=X&ei=0OD9UNCSLKrz0gHwlYHAAw&ved=0CCoQ6AEwAA#v=onepage&q=efecto%20de%20la%20humedad%20en%20la%20arena%20de%20moldeo&f=falsehttp://books.google.co.ve/books?id=I-hsKRVkzsAC&pg=PA904&lpg=PA904&dq=efecto+de+la+humedad+en+la+arena+de+moldeo&source=bl&ots=jD7M5_s5D8&sig=UV-jo-ZnFVal6JZNdgywe1rDlQo&hl=es&sa=X&ei=0OD9UNCSLKrz0gHwlYHAAw&ved=0CCoQ6AEwAA#v=onepage&q=efecto%20de%20la%20humedad%20en%20la%20arena%20de%20moldeo&f=falsehttp://books.google.co.ve/books?id=I-hsKRVkzsAC&pg=PA904&lpg=PA904&dq=efecto+de+la+humedad+en+la+arena+de+moldeo&source=bl&ots=jD7M5_s5D8&sig=UV-jo-ZnFVal6JZNdgywe1rDlQo&hl=es&sa=X&ei=0OD9UNCSLKrz0gHwlYHAAw&ved=0CCoQ6AEwAA#v=onepage&q=efecto%20de%20la%20humedad%20en%20la%20arena%20de%20moldeo&f=false


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X. APNDICES

10.1 Apndice A: Muestra de clculos

% humedad = 2, 4, 6, 8, 10

Masa de arena = 9,07 Kg

(Ec.10.1.1)

(Ec. 10.1.2)

Sustituyendo los valores correspondientes en la Ec. 10.1.1 se obtiene:

Kg

Luego se introduce el valor obtenido de en la Ec. 10.1.2 para obtenerel volumen de agua que se agregar.


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