Mezcla autofraguante para machos de fundición

1. Resumen
3. Planificación experimental
4. Diseño de Experimentos
5. Selección de la mejor mezcla
6. Conclusiones
7. Bibliografía

El método Silicato-CO2-cemento, que emplea azúcar descartada como desarenante

Resumen:

En este artículo se muestra el desarrollo de una mezcla para machos de

fundición, en la que se utiliza como aglutinante silicato de sodio, endurecido con CO2 para lograr un endurecimiento previo y luego continuar el mecanismo de endurecimiento debido a la adición de cemento. Se emplea como desarenante azúcar descartado, lográndose desmoldeabilidades muy bajas de acuerdo a las reportadas para mezclas silicato-CO2

Palabras claves: mezclas de moldeo para machos de fundición, silicato de sodio, cemento Pórtland, azúcar descartado

Self-hardening core mixtures for foundry obtained by the Silicate-CO2-cement method that uses sugar to facilitate the breaking down of the cast iron pieces from the moulds.

Abstract:

In this paper is shown the development of a mixture for foundry cores, it is used as the mixture agglutinative sodium silicate, hardened with CO2 and sugar, where it is used sugar to facilitate the breaking down of the pieces from de moulds, the results are very good for silicato-CO2 foundry core mixtures

Key words: foundry core mixtures, sodium silicate, cement, sugar

Introducción

Son sin lugar a dudas las mezclas autofraguantes las de más amplio uso en la producción de moldes y machos. Se conoce que durante la última parte del siglo pasado se desarrollaron los aglutinantes orgánicos, no obstante dada la insuficiente termoestabilidad, altos costos y toxicidad, representan tecnologías poco accesibles para los países en vías de desarrollo; es por esta razón que retomar el empleo de las mezclas autofraguantes con silicato de sodio, resulta de interés particular, siempre y cuando se resuelvan los problemas más importantes asociados con los métodos de endurecimiento conocidos.

El empleo del cemento en la producción de mezclas para machos de fundición en la producción de piezas de hierro fundido y acero, fue de amplio uso entre los años 60 y 70 del siglo pasado, también el silicato fue utilizado ampliamente,

En el caso del proceso silicato-CO2, se presenta como principal inconveniente (al igual que en el cemento, aunque en diferentes medidas) la mala desmoldeabilidad, pero en particular se destaca adversamente el bajo aprovechamiento del CO2 durante el proceso de soplado al molde, el cual se estima en el orden de solo el 20% por Salcines [1]. Sin embargo teniendo en cuenta las ventajas que presenta entre las que se encuentran: la rapidez del proceso de obtención de machos y moldes, el buen acabado superficial y la exactitud en las dimensiones que se obtiene en las piezas, la gran vida de banco de las mezclas, así como la facilidad de introducción en un taller y los bajos costos asociados al proceso de producción; vale la pena echarle una segunda mirada, para lo cual se conocen diferentes métodos donde se combina el CO2 con otro endurecedor, para lograr mayor eficiencia en el proceso de producción de machos de fundición.

En la literatura consultada [2] se reporta que el mecanismo de endurecimiento para una mezcla con silicato de sodio endurecida con CO2, se basa en la formación de un gel de ácido silícico, que une fuertemente los granos de arena entre sí y en cuyos retículos queda retenida parte del agua que tiene el silicato de sodio originalmente.

El cemento Pórtland es un compuesto formado por el silicato tricálcico, el silicato dicalcico, el aluminato tricálcico y el aluminio ferrito tetracálcico La composición química del silicato de calcio hidratado es en cierto modo variable, pero contiene cal (CaO) y silice (Si02), en una proporción sobre el orden de 3 a 2. En la pasta de cemento ya endurecida, estas partículas forman uniones enlazadas entre las otras fases cristalinas y los granos sobrantes de cemento sin hidratar; también se adhieren a los granos de arena y a piezas de agregado grueso, cementando todo el conjunto. La formación de esta estructura es la acción cementante de la pasta y es responsable del fraguado, del endurecimiento y del desarrollo de resistencia. La resistencia que se alcanza en las mezclas es gracias a la formación del hidrato de silicato de calcio que se forma. [4]

Desarrollo

Planificación experimental.

En el desarrollo de la mezcla para machos en este trabajo, se utiliza un diseño de experimentos para mezclas donde se cumple la condición de normalidad, es decir la suma de los componentes de la mezcla es el la unidad o el 100%. Como base del diseño se utiliza un diseño factorial a dos nivel, donde los componentes son relaciones entre las componentes de la mezcla, este diseño permite conocer cual es la relación entre las componentes más adecuada para obtener una mezcla con elevada resistencia a la compresión a las 24 h y una adecuada desmoldeabilidad, fundamentalmente, aunque además se mide la resistencia a la compresión a la hora de sopladas las probetas y a las 8h, con el objetivo de evaluar el mecanismo de endurecimiento presente en cada etapa.

Los componentes de la mezcla son los siguientes:

Arena sílice (X1), la cual presenta una temperatura de fusión del orden de 1 713°C y su densidad varía entre 2,5 y 2,8 g/cm3. Su composición química se muestra en la Tabla 1.

Tabla 1. Composición química de la arena sílice

Silicato de Sodio (X2) grado metalúrgico cuya composición química se muestra en la tabla 2.

Tabla 2. Composición química del silicato de sodio

Dióxido de Carbono (comercializado en botellones de 5 kg).

Cemento Pórtland PP-250.

El cemento Pórtland es una mezcla heterogénea de cinco compuestos con las siguientes composiciones según Pollard y Mollah [8]