MTODO DE MOLDEO POR ARENA TRADICIONALGabriel Cortez1, Alex Pillana2, Ivn Torres3 y Jos A. Zhau4Escuela Superior Politcnica De ChimborazoPanamericana sur km 1 , Riobamba, EcuadorJose.zhau@gmail.com

Resumen

En el presente documento se hablara acerca del procedimiento para el moldeo por arena tradicional en cuanto a las propiedades que de poseer la arena para que no se produzca los defectos al momento de producir el moldeado de la pieza, los tipos de moldes ms utilizados y las caractersticas que posee cada uno de estos. Tambin se hablara de clasificacin de los moldes segn el material empleado y un breve procedimiento para obtener un molde por arena. Palabras claves: molde, agentes aglutinantes, permeabilidad, tamao, grano.

Abstract

In this document will talk about thermosets, elastomers and thermoplastic polymers in which will analyze the characteristics that possess each of these elements and applications are given within the industry. As also the properties of the material and the difference between each of them in terms of your specific application.

Keywords: termodeformables, thermosets, mechanical, fiber, carbon, resins.

1. 2. OBJETIVOS.

2.1. Objetivo general. Estudiar el proceso de obtencin de piezas empleando la tcnica de molde en arena tradicional.2.2. Objetivos especficos. Adquirir destrezas bsicas necesarias para la realizacin de un moldeo en arena. Identificar las caractersticas como es el caso del tamao de grano, distribucin de tamao de grano en la mezcla y la forma de los granos. Identificar las caractersticas y los defectos superficiales ms comunes que se distinguen despus de la extraccin del molde Identificar la proporcin tpica en volumen para la fabricacin de molde de arena.

3. FUNDAMENTO TERICO.

3.1. MTODO DE MOLDEO POR ARENA.La fabricacin de piezas metlicas de una forma y tamao definidos, fundiendo un metal o aleacin y vertindolo en moldes construidos previamente, es la tcnica que se designa con el nombre de conformacin por moldeo. Un molde es un recipiente que presenta una cavidad en la que se introduce el material en estado lquido que, al solidificarse, adopta la forma de la cavidad. A esta tcnica tambin se le llama fundicin o colada. Permite dar forma a muchos materiales con un buen acabado.Una vez que se ha realizado el diseo de la pieza que se desea fabricar, es necesario construir un modelo. Generalmente se elaboran en madera o yeso, de forma totalmente artesanal. A partir del modelo se construye el molde, que puede ser de arena; si la pieza es hueca es preciso fabricar tambin los machos o noyos, que son unas piezas que recubren los huecos interiores. En todos estos pasos se debe tener en cuenta el material elegido para la fabricacin de la pieza. El proceso de llenado del molde se conoce como colada.El desmoldeo consiste en extraer la pieza del molde una vez solidificada. En muchos casos, y fundamentalmente cuando se requiere precisin, deben realizarse tratamientos de acabado sobre las piezas obtenidas. Los materiales con los que se construyen las piezas suelen ser metales y aleaciones.

Figura 1. Cajas de moldeo. Fuente:

El mtodo de moldeo por arena emplea como tal una variedad llamada slice (SiO2). La arena se aglomera (compacta) gracias a la ayuda de agua y arcilla. Antes de nada, deben construirse o emplearse unas cajas de moldeo (de madera, acero,) que contendrn la arena compactada junto al modelo. Se emplean dos cajas: La caja superior y la inferior (o de fondo). Ambas se unen con clavijas durante el moldeo. Se rellena la caja inferior con arena y se compacta. Se introduce el modelo. El modelo est dividido en dos mitades. En este caso se introduce la mitad del modelo. Se repite el proceso con la otra mitad, incorporando un canal, llamado bebedero por el que entrar el metal fundido y tambin se deja otro canal llamado mazarota que asegura la evacuacin de los gases. Se abre el molde y se retiran los modelos. Se vuelven a unir las dos mitades sin olvidar los machos que ocupen el lugar de los huecos de la pieza final. Una vez secado el molde, se retiran las cajas de moldeo. Se vierte el metal fundido hasta rellenar el hueco originado por el modelo, dejando transcurrir el tiempo necesario para que el metal solidifique. A continuacin, se rompe el molde y se elimina la arena que haya quedado adherida a la pieza, incluido el macho.3.1.1. El molde debe poseer las siguientes caractersticas:

Debe ser lo suficientemente fuerte para sostener el peso del metal. Debe resistir la accin de la erosin del metal que fluye con rapidez durante la colada. Debe generar una cantidad mnima de gas cuando se llena con el metal fundido. Los gases contaminan el metal y pueden alterar el molde. Debe construirse de modo que cualquier gas que se forme pueda pasar a travs del cuerpo del molde mismo, ms bien que penetrar el metal. Debe ser suficientemente refractario para soportar la alta temperatura del metal y poderse desprender con limpieza del colado despus del enfriamiento.

3.1.2. Los moldes se clasifican segn los materiales usados.Moldes de arena en verde: Es el mtodo ms comn que consiste en la formacin del molde con arena hmeda, usada en ambos procedimientos. La llamada arena verde es simplemente arena que no se ha curado, es decir, que no se ha endurecido por horneado. El color natural de la arena va desde el blanco hasta el canela claro, pero con el uso se va ennegreciendo. La arena no tiene suficiente resistencia para conservar su forma, por ello se mezcla con un aglutinante para darle resistencia; luego se agrega un poco de agua para que se adhiera. Esta arena se puede volver a emplear solo aadiendo una cantidad determinada de aglutinante cuando se considere necesario. Moldes con capa seca: Dos mtodos son generalmente usados en la preparacin de moldes con capa seca. En uno la arena alrededor del modelo a una profundidad aproximada de 10 mm se mezcla con un compuesto de tal manera que se seca y se obtiene una superficie dura en el molde. El otro mtodo es hacer el molde entero de arena verde y luego cubrir su superficie con un rociador de tal manera que se endurezca la arena cuando el calor es aplicado. Los rociadores usados para este propsito contienen aceite de linaza, agua de melaza, almidn gelatinizado y soluciones liquidas similares. En ambos mtodos el molde debe secarse de dos maneras: por aire o por una antorcha para endurecer la superficie y eliminar el exceso de humedad.Moldes con arena seca: Estos moldes son hechos enteramente de arena comn de moldeo mezclada con un material aditivo similar al que se emplea en el mtodo anterior. Los moldes deben ser cocados totalmente antes de usarse, siendo las cajas de metal. Los moldes de arena seca mantienen esta forma cuando son vaciados y estn libres de turbulencias de gas debidas a la humedad.Moldes de arcilla: Los moldes de arcilla se usan para trabajos grandes. Primero se construye el molde con ladrillo o grandes partes de hierro. Luego, todas estas partes se emplastecen con una capa de mortero de arcilla, la forma del molde se empieza a obtener con una terraja o esqueleto del modelo. Luego se permite que el molde se seque completamente de tal manera que pueda resistir la presin completa del metal vaciado. Estos moldes requieren de mucho tiempo para hacerse y su uso no es muy extenso.Moldes furnico: El proceso es bueno para la fabricacin de moldes usando modelos y corazones desechables. La arena seca de grano agudo se mezcla con cido fosfrico el cual acta como un acelerador. La resina furnica es agregada y se mezcla de forma continua el tiempo suficiente para distribuir la resina. El material de arena empieza a endurecerse casi de inmediato al aire, pero el tiempo demora lo suficiente para permitir el moldeo. El material usualmente se endurece de una a dos horas, tiempo suficiente para permitir alojar los corazones y que puedan ser removidos en el molde. En uso con modelos desechables la arena de resina furnica puede ser empleada como una pared o cscara alrededor del modelo que estar soportado con arena de grano agudo o en verde o puede ser usada como el material completo del molde.Moldes de CO2: En este proceso la arena limpia se mezcla con silicato de sodio y es apisonada alrededor del modelo. Cuando el gas de CO2 es alimentado a presin en el molde, la arena mezclada se endurece. Piezas de fundicin lisas y de forma intrincada se pueden obtener por este mtodo, aunque el proceso fue desarrollado originalmente para la fabricacin de corazones.Moldes de metal: Los moldes de metal se usan principalmente en fundicin en matriz de aleaciones de bajo punto de fusin. Las piezas de fundicin se obtienen de formas exactas con una superficie fina, esto elimina mucho trabajo de maquinado.Moldes especiales: Plstico, cemento, papel, yeso, madera y hule todos estos son materiales usados en moldes para aplicaciones particulares.3.1.3. Tipos de Moldeo.A. Colada por gravedadB. Colada a presinC. Colada centrfugaD. Colada contina

A. Colada por gravedad.Se realiza vertiendo el metal fundido sobre un molde. El metal llena el molde por su propio peso. Hay tres tipos:1. Colada sobre moldes de arenaSe emplea slice (una arena muy pura) para hacer el molde, mezclada con arcilla y agua para aglomerar la arena. El proceso es el siguiente. Se fabrica el modelo dividido en dos mitades exactamente iguales Se introduce una mitad del modelo en la parte inferior del molde. Hay que dejar un canal de alimentacin del metal fundido que sale al exterior por el llamado bebedero (que tiene forma de embudo). Se recubre el modelo con arena, presionando fuertemente para que toda la arena quede compactada. Si es necesario se introduce el macho, que permitir que la pieza tenga agujeros. Se abre el molde y se extrae el modelo de su interior Se fabrica la parte superior del molde con idntico procedimiento Se cierran ambos moldes. Hay que dejar un respiradero para que salga el aire y los vapores (es la mazarota). Colocar el molde en posicin de llenado y verter el metal fundido. Dejar el tiempo necesario para que solidifique. Romper el molde, quitando de la pieza la arena que quede pegada. La arena se vuelve a reutilizar.Este es un proceso econmico, apto para temperaturas altas y todo tipo de metales, pero tiene el inconveniente de tenerse que realizar un molde para cada pieza.

2. Colada por coquilla.Las coquillas son moldes metlicos permanentes (normalmente de acero o fundicin gris) que, al contrario que el mtodo de moldeo con arena, permite obtener un nmero muy elevado de piezas iguales utilizando el mismo molde. Las coquillas son mucho ms caras que los moldes de arena, pero resulta rentable si se fabrican con ellas un nmero elevado de piezas (hasta miles). Presenta otra ventaja, al ser el molde metlico, la velocidad a la que se enfra la pieza es mayor., adems, la precisin de la piezas obtenidas es mayor. El proceso de fabricacin por coquilla es el siguiente Se precalienta la coquilla, que normalmente consta de dos partes. Se vierte el metal y se llena la cavidad. Se deja enfriar el contenido hasta que se solidifique. Se abre el molde y se extrae la pieza.

3. Colada por cera perdida.Se emplea para fabricar objetos artsticos o de forma muy compleja y pequea. El procedimiento es el siguiente: Se crea un modelo de cera. Se cubre el modelo con arena especial o yeso, dejando orificios pertinentes para el llenado del metal y para la salida de los gases. Se deja secar el molde para que adquiera la forma del modelo. Se calienta el molde y se derrite la cera que se retira. Se llena el molde del metal y se extrae la pieza rompiendo el molde.

B. Colada por presin o inyeccin.Se lleva a cabo introduciendo la masa metlica fundida en el interior del molde forzando la entrada en el mismo. En este mtodo se emplean moldes permanentes. El metal se inyecta en el molde por medio de una mquina, que suele ser un mbolo. Los moldes son coquillas, aunque se suelen denominar matrices. Este mtodo presenta la ventaja de que pueden fabricarse piezas de formas complicadas de una manera bastante econmica y de gran precisin.

C. Moldeo por fuerza centrfuga.Este tipo de colada se realiza haciendo girar el molde alrededor de un eje, con lo que la fuerza centrfuga obliga al metal fundido a rellenar todas las cavidades del mismo. Se emplea fundamentalmente para moldear piezas de revolucin (por ejemplo tubos), sin necesidad de emplear machos El espesor del tubo estar en funcin de la cantidad de metal colado.

D. Colada contina.Consiste en llenar un recipiente de metal fundido procedente de los hornos de fundicin. El metal cae por un orificio, se solidifica y se obtiene una tira continua de seccin semejante a la del molde. Esta tira cae en vertical y va avanzando para ser cortada posteriormente.

4. EQUIPOS AY MATERIALES A UTILIZAR.

Modelos (Pieza de madera que se divide en 2 Partes). Arena de moldeo. Caja de molde (Posee una parte superior e inferior). 2 Compactadores de metal. 2 Cucharas para agarra la arena. Pala. Fuelle (soplador). Tamiz. Tablero.

5. PROCEDIMIENTO.

5.1. Colocar el tablero que va servir de apoyo para para la caja de molde.5.2. Ubicar la caja inferior en forma inversa.5.3. Colocar la parte inferior del molde en la caja inferior.5.4. Agregar la en la pieza de moldeo la arena de superficie.5.5. Colocar la arena de moldeo en la caja inferior.

6. CLCULOS Y RESULTADOS.

Para le proceso de moldeo la arena debe ser de slice o slice con un tamao granular medio de 0,15 0,20 mm mezclado con otros minerales. Los parmetros ms importantes que se debe tomar en cuenta en los moldes son:1. Resistencia a la compresin y a la flexin.2. El grado de fisura de la arena de slice que va a proporcionar a la superficie de la pieza un grado superficial.3. La permeabilidad que va a permitir una mejor o peor salida de gases. La arena debe presentar bunas propiedades refractarias y varios indicadores para determinar la calidad de la arena para el moldeo como es resistencia, capacidad del molde para mantener la forma y soportar la erosin causada por el flujo del metal lquido, dependiendo del tamao de grano, las cualidades adhesivas del aglutinante y otros factores. Permeabilidad permite que el aire caliente y gases de funcin pasen por los poros de la arena. Estabilidad trmica esto permite que no exista el agrietamiento y encorvamiento en contacto del material fundido.

7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. Los granos pequeos proporcionan mejor acabado superficial en la proceso de moldeo. Los moldeos hechos de granos irregulares tienden a ser ms fuertes que los moldes de granos redondos debido a los entrelazados de los granos, pero esto tiene a resistir la permeabilidad. La proporcin tpica de arena (en volumen) es de 90% de arena, 3% de agua y 7% de arcilla, se puede tomar otros agentes aglutinantes en lugar de las arcillas. El molde de arena seca proporciona un mejor control dimensional en la fundicin que los moldes de arena verde.