Info 1- Indice Finura 3w213

Universidad Nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Geológica Minera y Metalúrgica “Indice de finura – arcillas AFS”

Curso:

Solidificación

Profesor: Aliaga Ingaruca Over. Alumno:

Romero Mera Emilio.

INTRODUCCIÓN Dentro de la industria de la Fundición, en la preparación de moldes es necesario contar con materiales que cuenten con propiedades como: cohesión, plasticidad y resistencia para poder reproducir las piezas de moldeo. Además deben ser buenos refractarios, permeables para evacuación de gases que se producen al vaciar al molde el metal y fáciles de disgregar para poder retirar la pieza del molde. Un material que cumple las alternativas de propiedades mencionadas, son las arenas sintéticas. Las arenas sintéticas son aquellas que se procesan por medios mecánicos para eliminar el material impalpable (muy fino) y clasificarlas de acuerdo al tamaño de grano, el uso de estas arenas se ha incrementado debido a las ventajas que presentan con respecto a las arenas naturales, tiene mayor uniformidad, están exentas de material impalpable, el aglutinante se adiciona en cantidades previamente comprobadas, tienen mayor permeabilidad y alta refractariedad debido a su análisis químico que es 95% de sílice (Si0 2) y menos del 5% de impurezas. Hablar del índice de finura de las arenas es muy importante en el campo de la preparación de los moldes con arena en la fundición, para ello a continuación se explicara el modo de determinar el índice de finura de cierta arena.

OBJETIVOS ➢ Calcular en índice de finura AFS. ➢ Graficar la multiplicación de los pesos de la arena retenida en cada tamiz con su respectivo multiplicador Vs tamaño de partícula. ➢ Determinar la forma de los granos.

MATERIALES Y EQUIPOS ● Equipo para medir el peso con su juego de pesas ● Una brocha ● 9 tamices AFS N° ( 30, 40, 50, 70, 100, 140, 200, 270, +270) ● Tamizador de arena por sacudidas

FUNDAMENTO TEÓRICO Para determinar el índice de finura AFS de la arena se requiere eliminar las sustancias arcillosas de la arena. La arcilla que se elimina se considera arcilla AFS con un tamaño de partícula menor de 20 micras. La finura de una arena es una rápida referencia para describir el tamaño medio de una partícula de una muestra de arena. Existen dos definiciones para describir este parámetro de las arenas de moldeo. Es el número equivalente a un tamiz que tenga ese número de mallas por pulgada lineal, por el cual pasaría justamente el 100% de la arena si la misma tuviera un tamaño de grano uniforme (es decir que todos los granos contenidos en la arena fueran exactamente del mismo tamaño), y así este Número o índice de grano, también equivale al grano medio (MK).2. Es el número equivalente a un tamiz por el cual pasaría el 50% de la arena y retendría el 50% restante. Esto es por lo tanto también, el tamaño medio MK de los granos contenidos en la arena y el índice de finura. Según la revista FUNDI press, el cálculo del índice de finura se emplean las proporciones en peso de las fracciones individuales de los tamices. Estas proporciones en peso son multiplicadas por los factores multiplicadores correspondientes, descritos en la Tabla N° 1. La suma de los productos es dividido entre el peso total de la muestra:

Índice de Finura AFS =

∑

𝑔𝑖𝑥𝑀 𝑔

De acuerdo a la finura de las arenas para su empleo en fundición, se pueden clasificar en cinco grandes grupos, lo que se puede ver en la Figura N°1.

Proceso Experimental

FIGURA N° 1. Clasificación de las arenas de acuerdo a su índice de finura.

TABLA N° 1. Factores multiplicadores para cada tamiz. Las arenas muy gruesas son empleadas fundamentalmente en la fabricación de calderas y radiadores, donde se necesita una gran permeabilidad. Las arenas medias son las arenas estándar para la fabricación de moldes y machos para su empleo en las fundiciones de base hierro grafíticas. Las arenas finas son frecuentemente empleadas para la fabricación de las arenas pre-revestidas (proceso de cáscara) producciones de pequeñas piezas altamente aleadas, y cuando se requieren piezas de poco espesor que necesitan de un gran acabado superficial.

PROCEDIMIENTO Cabe mencionar que la arena en estudio corresponde al grupo A, no requería del proceso de eliminación de la arcilla AFS. 1.- Pesamos 50 gr. de la muestra y se colocamos sobre la parte superior de un juego de tamices, según serie americana AFS usados en los equipos de control DIETERT. (m30, m40, m50, m70, m100, m140, m200, m270 y –m270). 2.- Colocamos los tamices en el dispositivo agitador durante 15 minutos. Luego pesamos el material retenido sobre cada una de las mallas. 3.- El índice de finura AFS se determina:

IFG – AFS =

𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 ( % 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑥 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑚𝑢𝑙𝑡𝑖𝑝𝑙𝑖𝑐𝑎𝑑𝑜𝑟 ) % 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑔𝑟𝑎𝑛𝑜 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜

CALCULOS Y RESULTADOS Los datos obtenidos se muestran a continuación en la siguiente tabla: Tamiz N° m30 m40 m50 m70 m100 m140 m200 m270 + 270

0.59 0.42 0.297 0.21 0.149 0.105 0.074 0.053 fondo

peso retenido (gr) % retenido % acumulado multiplicador producto 3.326 6.6817 6.6817 20 36.527 7.510 15.087 30 218.560 14.860 2.208 40 862.224 12.784 50 1361.743 7.906 70 1705.984 2.360 100 1137.456 0.728 140 571.932 0.184 200 303.589 0.120 100.000 300 224.688 49.778 6422.701

TABLA N° 2. Resultados de datos para determinar el índice de finura. Error cometido durante el pesaje: %𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 =

𝑃𝑒𝑠𝑜𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 − 𝑃𝑒𝑠𝑜𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑥 100% 𝑃𝑒𝑠𝑜𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙

%𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 =

50 − 49.936 𝑥 100% 50

%𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 = 0.128% Cálculo del índice de finura:

IFG – AFS =

𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 ( % 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑥 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑚𝑢𝑙𝑡𝑖𝑝𝑙𝑖𝑐𝑎𝑑𝑜𝑟 ) % 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑔𝑟𝑎𝑛𝑜 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜

AFS

=

6422.701

100

AFS = 64.227

GRÁFICO N° 1. Histograma de distribución.

El tamaño de grano medio (d50). Forma tradicional Por interpolación:

𝑑50 − 0.21 0.149 − 0.21 = 50% − 57.902% 82.273% − 57.902%

𝑑50 = 0.2298 𝑝𝑢𝑙𝑔𝑎𝑑𝑎𝑠

Grado de Uniformidad (G.U) es el más representativo. 2

2

3

3

𝑑1 = 𝑑50 = ∗ (0.2298) = 0.1532 4 4 𝑑2 = 𝑑50 = ∗ (0.2298) = 0.3064 3 3

𝐺. 𝑈. = 𝑑2 − 𝑑1 = 0.1532

Coeficiente de Distribución (Cd) indica la distribución de la arena. 𝑑25 − 0.30𝑚𝑚 0.20𝑚𝑚 − 0.30𝑚𝑚 = 25% − 30.667% 57.902% − 30.667% 𝑑25 = 0.321𝑚𝑚 𝐽1 = 321𝜇𝑚 𝑑75 − 0.15𝑚𝑚 0.10𝑚𝑚 − 0.15𝑚𝑚 = 75% − 82.273% 93.648% − 82.273% 𝑑75 = 0.1819𝑚𝑚 𝐽2 = 182𝜇𝑚 𝐶𝑑 =

𝐽1 321 = = 1.76 𝐽2 182

CONCLUSIONES ● Podemos concluir que el índice de finura nos da una representación numérica de la distribución del tamaño de los granos de la arena. ● El histograma de distribución nos da a conocer si la distribución de granos por tamaño puede considerarse buena o mala, según el cuadro de finura es media, esto nos da a conocer si la arena es apta. ● La distribución de los granos de arena es muy importante ya qué es la única propiedad que podemos variar a limites amplios y su influencia en las características en las mesclas es de gran importancia.

● Con el resultado final se puede considerar que la arena manipulada en el laboratorio se la puede considerar como un poco gruesa, llegando a ser arena media. ● con este análisis se puede decir que la arena está en un rango de MEDIA , teniendo en ciertos aspectos acabados buenos, pero no excelentes como debería ser para ser aceptados, pero más se tomaría en cuenta su grado de funcionalidad, es decir es que destino se va a utilizar este molde. ●

El CD es de 1.76, está en el rango de 1.40 – 2.5. se considera una arena aglutinada naturalmente.

Bibliografía -

Separata del profesor Internet. Sobre arenas.