INTRODUCCION

La chamota es una mezcla de arena sintética, refractaria de grano grueso que se prepara a partir de arcilla calcinada (utilizada como material inerte) y ladrillos molidos mezclados con una arcilla cruda para dar plasticidad. Su característica principal es que es muy refractaria y conserva la resistencia mecánica a elevadas temperaturas de 700 a 800 ºC y aun superiores; la estructura es muy permeable y es posible el secado completo en moldes grandes. Se utiliza principalmente en la industria cerámica (sanitarios, refractarios, azulejos, etc.), y secundariamente en la industria de la fundición (precisión, aceros).Sus cualidades van a depender principalmente de la elección de la arcilla y si esta va a ser utilizada en la industria de la fundición debe ser elaborada a partir de arcillas lo mas refractarias posibles.La chamota es un material de moldeo que durante muchos años se ha empleado en Gran Bretaña casi como único material para piezas grandes de acero moldeado, también es utilizada en las funderías de acero de Europa Continental.

OBJETIVOS

Conocer la importancia de la machota como arena especial para el proceso de moldeo.

Estudiar las propiedades y características de la arena especial machota.

Identificar los elementos que hacen parte de la composición de la chamota.

¿QUE ES LA CHAMOTA?

Es una arena especial de moldeo la cual es una arcilla cocida. Se usa para piezas grandes.

ESTRUCTURA DE LA ARCILLA

La arcilla refractaria más corriente pertenece a la misma clase mineralógica del caolín. El caolín es un material laminar constituido principalmente por el mineral caolinita, que es un silicato de aluminio hidratado (2SiO2.Al2O3.2H2O) a este tipo de arcilla refractaria se le llama arcilla caolinita, la cual es muy fina y que posee ciertas impurezas como óxido de hierro, de titanio y materias orgánicas.

Acción del calor

Cuando se calienta una arcilla caolinita se observan las siguientes reacciones:

1. De 20 a 100 ºC: fase de secado, desprendimiento del agua de adsorción. En esta fase las partículas arcillosas entran en contacto unas con otras ocurriendo la contracción de secado.

2. Hasta 300 ºC: desprendimiento de materias orgánicas.3. De 500 a 600 ºC: separación del agua de constitución, formación de metacaolín

y desarrollo de la microporosidad.4. Hasta 950 ºC: comienzo de la transformación que ocasiona la formación de

mullita y crisobalita. Este proceso termina por encima de los 1300 ºC.

Cuando aumenta la temperatura, la porosidad abierta disminuye y se desarrolla la porosidad cerrada también llamada alveolada.

Diagrama esquemático mostrando la cantidad de constituyentes cuando se calienta el caolín bien cristalizado

A la temperatura de 1350º C la composición es de un 30% de mullita, 15% de cristobalita y un 55% de fase vítrea.

ESTRUCTURA DE LA CHAMOTA

Esta formada por mullita y crisobalita.

Mullita: tiene contenidos de alúmina que varían del 72 al 74%. Es esta fase la que le de la refractariedad al producto.

Crisobalita: contiene la mayoría de las impurezas de la arcilla (óxido de hierro, titanio y alcalinos). La crisobalita es la que limita la refractariedad de la chamota y disminuye la temperatura adecuada de cocción.

La temperatura final de cocción de la chamota depende de los medios de cocción y de la arcilla.

CARACTERÍSTICAS DE UNA BUENA CHAMOTA

32 a 34 % Al2O3

20 a 25 % Fe2O3

Temperatura de cocción: 1350 a 1450 ºC Porosidad abierta: 15 a 20 %

PROCESO DE FABRICACION DE LA CHAMOTA

Extracción de la arcilla: por medio de pozos o galerías o por canteras a cielo abierto, dependiendo de la importancia y homogeneidad de los yacimientos.

Almacenamiento y homogeneización: el almacenamiento es importante ya que no solo permite interrumpir la excavación durante las malas estaciones, sino también homogenizar la arcilla. Además si la arcilla contiene muchas impurezas, se le puede realizar procesos de purificación.

Puesta en forma: depende principalmente de los medios de cocción, ya que se puede introducir la arcilla en forma de bloques o desmenuzada.

Calcinación: los medios de calcinación más utilizados son los siguientes:

1. Hornos verticales: la arcilla se introduce por la parte superior del horno y la chamota se extrae por debajo. En estos hornos se alterna una capa de carbón con una capa de arcilla. Su desventaja es que no permite cocer a muy altas temperaturas y dan una chamota cuya homogeneidad de cocción es mala.

2. Hornos rotatorios: la arcilla se introduce por un tubo ligeramente inclinado y avanza gracias a la rotación del horno. En estos hornos se distinguen 4 etapas: secado, pre-cocción, cocción y enfriamiento. Su ventaja es que se puede cocer hasta altas temperaturas y presenta una buena homogeneización, pero corre el riesgo de que la arena se pegue a la pared del tubo y este se obstruya.

3. Hornos de túnel: la arcilla se coloca sobre la vagoneta que se desplaza a lo largo del túnel, que tiene hacia la mitad una zona de cocción. Se obtiene una chamota cocida a muy alta temperatura, pero sus costos son muy elevados. La homogeneidad de cocción es menor que la de los hornos rotatorios, pero mayor que en los verticales.

Molienda y clasificación granulométrica: las chamotas son trituradas, molidas y tamizadas para obtener todas las variedades granulométricas deseables. Dependiendo de los medios de molienda empleados se pueden obtener granos con una forma más o menos próxima a la de una esfera.

Una característica de gran importancia que debe tener en cuenta el fabricante del refractario es mantener la consistencia de los tamaños de partículas de la chamota o de la porción de arcilla cuarzosa en su mezcla, especialmente cuando se enfrenta a un refractario crudo aglomerado químicamente, como es el caso de la chamota, ya que se ha observado que una granulometría adecuada ayuda a conseguir una mayor resistencia al desconchado.

PROPIEDADES DE LA CHAMOTA

REFRACTARIEDAD

Determinada por la temperatura a la que puede someterse sin presentar signos de fusión, ablandamiento o adherencia al metal. (temperatura de sinterización y piroscópica ). La forma de los granos influye de tal manera que granos angulares se vitrifican más que los granos esféricos y los finos más que los gruesos. La chamota posee una excelente refractariedad.

DILATACIÓN

Es el aumento de tamaño de los granos, a menudo por el aumento de temperatura. Esta va a depender de la arcilla utilizada para la fabricación de la chamota y del grado de cocción; cuanta más alúmina tenga menor será la dilatación. La chamota posee una dilatación perfectamente lineal, es decir tiene poca dilatación.

POROSIDAD O PERMEABILIDAD

Es la capacidad que tiene la arena para dejarse atravesar por los gases, este es el mayor inconveniente que presenta la chamota, debido a que una buena chamota tiene una porosidad abierta del 15 al 20% la cual va a absorber el aglomerante. Por tal razón la chamota exige alrededor de un 1 a 1.2% más de aglomerante que la arena silito-arcillosa para la misma granulometría y para desarrollar la misma resistencia.

REACCIÓN ANTE LOS ÁCIDOS

Las chamotas bien cocidas no reaccionan ante la presencia de los ácidos como si lo hace la arena silícea, porque son materiales inertes.

DUREZA

Capacidad de los granos para resistir la deformación o abrasión de su superficie. Esta va a depender de la calidad de la chamota. Resiste muy bien el amasado. Se sitúa alrededor de 7 en la escala de Mosh.

DENSIDAD

La densidad absoluta es de 2.6 a 2.7

DIFUSIVIDAD TÉRMICA

Es la capacidad que tiene una arena de moldeo de absorber el calor y sacarlo al medio ambiente.

APLICACIONES

Se utiliza principalmente en la industria cerámica (sanitarios, refractarios, azulejos, etc.), y secundariamente en la industria de la fundición (precisión, aceros).

En fundición se emplea un número considerable de sustancias para proteger las caras de los moldes y las superficies de los machos contra la acción del metal, para que ayuden a producir superficies limpias y lisas en las piezas coladas, evitando la

penetración del metal liquido. Aparte de las sustancias usuales altamente refractarias que pueden resistir sin fusión la temperatura del metal fundido, existen ciertos revestimientos que tienen propiedades especiales que los hacen adecuados para este empleo, como la chamota triturada y el caolín precocido y molido.

PASOS DE LA FUNDICIÓN EN BRONCE A LA CERA PERDIDA:

1. Se realiza un modelo en arcilla, escayola, u otro material.2. A partir del modelo, se realiza un molde de silicona donde quedan impresos

con exactitud todos los rasgos de la pieza.3. El molde se rellena con cera liquida, de donde obtenemos una reproducción de

cera del modelo primitivo y se realizan respiraderos y bebederos también de cera.

4. Se procede a la inmersión de todo el conjunto en un baño cerámico llamado lechada para posteriormente espolvorear chamota refractaria . Esta operación se debe repetir hasta conseguir el grosor suficiente.

5. Luego de esto se procede al quemado de la cera en un horno a 720 grados centígrados, luego de que no quede cera tiene lugar la colada del bronce fundido a 1250 grados centígrados.

6. Con el metal ya frio se destruye el molde y se eliminan las irregularidades.

CONCLUSIONES

Al terminar este trabajo pudimos concluir que la chamota es una arena especial que facilita el desmoldeo que puede reemplazar la cromita y zirconita.

Su contenido en alúmina es superior al 90% y el de sílice es inferior a 55%, contiene cantidades apreciables de oxido de hierro y oxido de titanio.

Finalmente se concluye que es una arena especial que tiene gran aplicación en la industria cerámica gracias a su excelente refractariedad.

BIBLIOGRAFIA

P.P BUDNIKOV. The technology of ceramics and refractaries by the Massachusetts institute of technology 1964.

Metakaolin and calcined clays .institute national des sciences appliquees de lyon 2001

Paulo Sergio limasouza. Federal university of para, Brasil. Viability of using calcined clays, from industrial by products as pozzolands of high reactivity.

http://www.arcichamotas.com/ESPAOL/molienda.htm

ARENA ESPECIAL CHAMOTA PARA PROCESOS DE MOLDEO

PRESENTADO POR:

ANDREA LISSETTE GARAVITO HERNANDEZ LUIS ALEJANDRO DIAZ

PRESENTADO A:

ARNALDO ALONSO B.

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDERBUCARAMANGA 1 JUNIO DE 2010.