Métodos de prueba de arena:proceso completo
PRUEBAS DE ARENA :En este artículo discutiremos sobre los diversos métodos de prueba de arena que son muy importantes de comprender en una fundición.
En las fundiciones progresivas se reconoce que la arena de fundición merece tanta atención como el metal fundido. La arena de fundición puede representar un tercio del costo de la fundición terminada. En la producción en masa moderna de piezas fundidas en arena, la arena de moldeo que constituye el principal material de moldeo se requiere, por lo tanto, que se pruebe periódicamente para poder mantener el control de su composición y propiedades. La prueba puede ser química o mecánica.
Las pruebas químicas se usan solo para determinar los elementos indeseables en la arena y, en la mayoría de los casos, se emplean pruebas mecánicas. La tabla 11.7 muestra la demanda promedio de arenas de moldeo.
Finura de grano
Tamaño de grano de una arena se designa con un número llamado “número de finura de grano ” que indica el tamaño promedio así como las proporciones de granos más pequeños y más grandes en la mezcla. Un número de finura de grano dado corresponde a un tamiz estándar de 280 mm de diámetro que tiene el mismo número de mallas. La prueba de finura se realiza tamizando los granos de arena por medio de un conjunto de tamices estándar que se clasifican y numeran de acuerdo con la finura de su malla. Para la mayoría de las prácticas de fundición, lo más conveniente es un banco de tamices con las siguientes aberturas (Tabla a continuación).
Las pruebas mecánicas esenciales incluyen aptitud, contenido de humedad, contenido de arcilla, permeabilidad, resistencia a la compresión y dureza del molde. El número de finura de grano se calcula multiplicando las cifras porcentuales anteriores por una constante dada, una para cada tamiz, denominada multiplicador. Los productos de esta multiplicación se suman para obtener un producto total. El número de finura se calcula a partir de la fórmula:
Producto total / porcentaje total de arena retenida en criba
Métodos de prueba de arena
Analicemos varios métodos de prueba de arena:
Prueba de contenido de humedad
Esta prueba se realiza secando 50 g de arena húmeda hasta peso constante entre 105 °C y 1100 °C en un horno calentado uniformemente, enfriando a temperatura ambiente en un desecador y luego pesando la muestra seca. La diferencia entre los pesos húmedo y seco de la muestra en gramos divididos por 50 g da el porcentaje de contenido de humedad en la arena dada.
Un instrumento llamado contador de humedad es ampliamente utilizado en las fundiciones modernas. El instrumento sopla aire caliente a través de la arena húmeda en una bandeja, cuyo fondo está hecho de una malla metálica de malla 500. La muestra de arena se extiende sobre la bandeja en una capa delgada y se sopla aire caliente durante un período de aproximadamente tres minutos a través de una muestra de 50 g. La humedad se elimina de forma eficaz y una balanza de precisión determina la pérdida de peso de la muestra.
Un instrumento portátil llamado medidor de humedad permite al usuario determinar el contenido de humedad de una arena casi al instante. Los dos brazos del instrumento se insertan en la muestra dada de arena de moldeo contenida en un recipiente, y una pequeña corriente eléctrica, suministrada por una batería seca en el mango, pasa a través de la arena húmeda. Cuanto más húmeda esté la arena, más fácilmente fluye la corriente y la desviación de un indicador da una medida del contenido de humedad.
Prueba de contenido de arcilla
Este método de ensayo con arena para determinar el contenido de arcilla de las arenas de moldeo consiste en agitar la arena en agua para separar la arcilla de las partículas de arena y luego eliminar la arcilla que queda suspendida en el agua. El material que no sedimenta en un período de 5 minutos en agua destilada a temperatura ambiente se denomina sustancia arcillosa.
El equipo necesario para determinar el porcentaje de arcilla en las arenas de moldeo consta de un horno de secado, una balanza y pesas y un lavador de arena. Se selecciona una pequeña cantidad de arena, completamente seca de una muestra de 50 g, y se coloca en una botella de lavado. Luego se agregan a esta arena 47 cc de agua destilada y 25 cc de una solución de sosa cáustica al 3 por ciento.
La mezcla se agita durante 5 minutos en un agitador rápido de arena o 1 hora si se usa un lavador de arena giratorio y se deja reposar durante 5 minutos para permitir que se asienten las partículas más grandes de granos de arena. Luego, la mayor parte de la solución en la parte superior se extrae y se desecha, eliminando la arcilla que no se asienta. Esta operación se repite hasta que el agua esté clara después de un período de sedimentación de 5 minutos.
La botella finalmente se coloca en el horno y, después de que la arena se seque, se pesa una muestra. El porcentaje de arcilla se determina por la diferencia de los pesos inicial y final de la muestra.
Prueba de permeabilidad
Permeabilidad se mide por la cantidad de aire que pasará a través de una muestra estándar de arena bajo una presión dada en un tiempo prescrito. El aparato de permeabilidad utiliza el estándar apisonado 5,08 cm diámetro por 5,08 cm pieza de prueba de altura.
Un medidor de permeabilidad, como se muestra en la Fig. anterior, tiene un tanque de agua cilíndrico en el que flota una campana invertida o soporte de aire, debidamente equilibrado. Al abrir correctamente la válvula de tres vías, el aire atrapado debajo de la campana fluirá a través de la muestra de arena como se muestra. El mercurio alrededor de la parte inferior del tubo de muestra proporciona un sello hermético. La presión de este aire se obtiene con el manómetro de agua y la escala recta. Debe estar cerca de 10 cm de agua que corresponden a una presión de 10 g por cm².
Permeabilidad El número se define como el volumen de aire en cc que pasará por minuto bajo una presión de 1 g por cm² a través de una muestra de 1 cm² de área transversal y 1 cm de profundidad. El número de permeabilidad se calcula utilizando la siguiente fórmula:
Número de permeabilidad =(v × h ) / (p × a × t )
donde v =volumen de aire =2.000 cc.
h =altura de la muestra de arena =5,08 cm.
p =presión de aire =10 g/cm²
a =área de la sección transversal de la muestra =20,268 cm²
t =tiempo para 2000 cc de aire en segundos.
Dado que v, h, p y a son constantes, esta fórmula se reduce a
Permeabilidad =3.007,2 / tiempo en segundo
Prueba de fuerza-compresión
Se han ideado varias pruebas para probar el poder de sujeción de varios materiales de unión en arena verde y seca. Las pruebas de arena de compresión son las más comunes, aunque a veces se usan pruebas de tensión, corte y transversales.
La resistencia a la compresión en verde (kgf/cm2) de una arena de fundición es la resistencia a la compresión máxima que una mezcla es capaz de desarrollar cuando está húmeda. El espécimen de arena apisonada de 5,08 cm de alto x 5,08 cm de diámetro se empuja fuera del tubo de muestra y se coloca con el extremo que estaba más arriba en apisonamiento contra la placa superior de una máquina universal de fuerza de arena.
La máquina está construida de manera que registró una carga en continuo aumento hasta que se produjo la ruptura de la muestra. La carga se aplica a razón de unos 2 kgf/cm2 hasta que se rompe la muestra. El valor de compresión se lee directamente en la escala de compresión verde de la máquina de prueba.
Prueba de dureza de molde y núcleo
Este tipo de prueba de arena es realizada por un probador de dureza de moldes en la fundición para determinar qué tan fuerte se ha apisonado un molde. El probador es del tamaño de un reloj de bolsillo y la prueba de dureza se puede realizar en unos pocos segundos. Funciona con el mismo principio que una dureza Brinell en la superficie del molde y la profundidad de penetración se indica en el dial del probador en centésimas de milímetro. La dureza también se puede leer en otra escala en kgf/cm2.
Conclusión
Cubrimos todos los tipos de métodos de prueba de arena que se utilizan. Para este propósito se utilizan diferentes equipos de prueba de arena. Espero que te haya gustado este artículo. Dé sus comentarios en el comentario a continuación.
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