Propiedades clave de la arena de moldeo: permeabilidad, cohesión, adhesión, plasticidad y más

Los siguientes puntos destacan las nueve propiedades principales de la arena de moldeo. Las propiedades son: 1. Permeabilidad 2. Cohesividad 3. Adhesividad 4. Plasticidad 5. Refractariedad 6. Resistividad química 7. Propiedad de aglutinación 8. Fluidez 9. Resistencia en verde.

Propiedad 1. Permeabilidad

El paso de materiales gaseosos, agua y vapor de vapor a través de la arena de moldeo está relacionado con la porosidad o, en otras palabras, la permeabilidad.

La permeabilidad de la arena depende de los siguientes factores:

1. Tamaño del grano (variando en el amplio rango de 50 micras a 3360 micras).
2. Forma del grano (redondo, angular, sub-angular o compuesto), la forma redonda siendo más favorable para la porosidad.
3. La densidad de compactación también influye en la permeabilidad.
4. El contenido de humedad en la arena de moldeo afecta la permeabilidad ya que el exceso de humedad tiende a acumularse en los intersticios.
5. El contenido de aglutinante también afecta la porosidad de la arena de moldeo a través de la estructura intersticial.

La arena usada para fundición debe ser lo suficientemente porosa para permitir que el material gaseoso, agua y vapores de vapor escapen libremente cuando el metal fundido se vierte en el molde. El metal fundido contiene algunos gases disueltos, que se liberan en la solidificación.

Además, el metal fundido en contacto con arena húmeda forma vapor que debe encontrar paso para escapar completamente. La insuficiente porosidad de la arena de moldeo conduce a defectos de fundición como agujeros de gas y poros. El moldeador tiene cierto control sobre la permeabilidad; el apisonado fuerte reduce la permeabilidad, pero esto se alivia con ventilación generosa.

La Fig. 3.21 muestra cómo la permeabilidad es afectada por varios factores.

Propiedad 2. Cohesividad

La capacidad de las partículas de arena para adherirse entre sí se denomina cohesividad o resistencia de la arena de moldeo.

La resistencia o cohesividad de la arena depende de los siguientes factores:

1. Tamaño y forma del grano, que afectan las características de resistencia considerablemente.
2. Mezcla de granos de varios tamaños.
3. Material de aglutinación o contenido de aglutinante y su distribución.

La resistencia de aglutinación está determinada por el contenido de alúmina (arcilla). La arcilla debe estar presente como una película delgada y tenaz en cada grano de arena. Las arenas agudas con granos ovales lisos no se aglutinan fácilmente y la arcilla ayuda en la aglutinación.

4. Contenido de humedad — un factor importante que afecta la resistencia de la arena.

La arena de moldeo debe tener buena resistencia, de lo contrario puede llevar al colapso del molde o su destrucción parcial durante el transporte, volteo o cierre. La cohesión debe retenerse cuando el metal fundido entra en el molde (resistencia de aglutinación) y la arena no debe lavarse durante el vaciado.

Propiedad 3. Adhesividad

Las partículas de arena deben ser capaces de adherirse a otros cuerpos, particularmente a la caja de moldeo, y es solo debido a esta propiedad que la masa de arena se mantiene en la caja de moldeo correctamente y no cae cuando el molde se mueve. Al mismo tiempo, la arena no debe pegarse a la fundición y desprenderse fácilmente, dejando una superficie limpia.

Propiedad 4. Plasticidad

Se refiere a la condición de adquirir una forma predeterminada bajo presión y retenerla cuando se remueve la presión. Para tener una buena impresión del modelo en el molde, la arena de moldeo debe tener buena plasticidad. Generalmente, la arena de grano fino tiene mejor plasticidad. Depende del contenido de arcilla, que absorbe humedad cuando la arena se humedece.

Propiedad 5. Refractariedad

Es la capacidad de la arena de sílice para soportar alto calor sin descomponerse o fundir. La arena con poca refractariedad puede quemarse a alta temperatura. El punto de fusión de la arena de moldeo puede aumentarse eliminando impurezas, particularmente óxidos metálicos. La arena tampoco debe formar masa vítrea que dificulte el desmoldeo.

Propiedad 6. Resistividad química

La arena de moldeo no debe reaccionar químicamente ni combinarse con el metal fundido para que pueda usarse una y otra vez.

Propiedad 7. Propiedad de aglutinación (Binding Property)

El aglutinante permite que la arena fluya para tomar la forma del modelo. No debe ser tan fuerte que la extracción sea difícil, ni tan débil que permita que la piel superficial de la fundición se rompa.

Propiedad 8. Fluidez (Flowability)

Es similar a la plasticidad. Es la capacidad de la arena para tomar la forma deseada. La arena debe ser capaz de transmitir los golpes a lo largo durante el apisonado.

Propiedad 9. Resistencia en verde (Green Strength)

Depende de:

1. Tamaño de grano.
2. Forma y distribución de granos de arena.
3. Tipo y cantidad de arcilla u otro aglutinante.
4. Contenido de humedad.

La resistencia a compresión en seco de una mezcla de arena de moldeo aumenta a medida que se añade humedad, hasta que la arena está demasiado húmeda para ser trabajable (Fig. 3.23).

La Fig. 3.24 muestra cómo la resistencia en verde de la arena de moldeo varía con otras características.