Solidificacin en diferentes Lingoteras (coquillas)

SOLIDIFICACIONSolidificacin en diferentes Lingoteras (coquillas)

MOLDES

Figura 1. Evolucin de la temperatura de un metal puro durante el proceso de solidificacin.La mayora de las ocasiones el agente nucleante es la pared del molde el molde mismo. Adicionalmente, otros agentes pueden ser deliberadamente agregados al metal fundido para controlar el evento de nucleacin y el grado de sobreenfriamiento.Debido a que el molde es ms fro que el metal, la nucleacin puede ocurrir sobre la superficie del molde. Cada evento de nucleacin puede producir cristales individuales, o granos, los cuales pueden intentar crecer. Esta orientacin al azar de los granos forma la zona congelada, (chill zone), prxima a la pared del molde. Los granos estn orientados al azar con respecto al molde, esto es, el eje mayor de cada grano est orientado al azar. Como cada metal crece en una direccin cristalogrfica principal, slo los granos que estn orientados con la direccin de crecimiento, la ms perpendicular a la pared del molde pueden crecer en el centro de la pieza fundida, cmo se presenta en la figura 2. Los granos en un metal puro pueden crecer hasta que invadan a otro grano.

Figura 2. Solidificacin de una colada convencional. Durante el crecimiento de la zona columnar, tres regiones pueden distinguirse. Estas son: el lquido (L), el lquido ms slido (el slido llamado regin pastosa) y el slido (S).

Zinc (Zn):Se extrae de la blenda y la calamina; su densidad es 7,14 kg/dm, su punto de fusin es de 419C; su resistencia a la traccin es en las piezas moldeadas de 3 kg/mm, y en las piezas forjadas de 20 kg/mm; es muy resistente a la oxidacin y corrosin en el aire y en el agua, pero poco resistente al ataque de cidos y sales; tiene el mayor coeficiente de dilatacin trmica de todos los metales; a temperatura ambiente es muy quebradizo, pero entre 100 y 150C es muy maleable.

EQUIPOS Y MATERIALES Zinc slido Moldes de diferentes materiales(grafito, hierro fundido, arena) Arena Arcilla Agua Pala cido Ntrico, cido clorhdrico diluido en agua al 10%. Horno de crisol de pozo.

Varios Tipos de Moldes

De Izquierda a Derecha respectivamente:Molde de grafito, M. de arena, M. de aluminio, M. de Fierro Fundido, Molde de Acero de menor dimetro, M. de acero de mayor dimetro.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTALEncendido del horno de crisol-pozo:El encendido del horno fue realizado por el profesor: Encendido del swicth del horno

Encendido propiamente dicho con fuego (encendimos un retaso de tela humedecido con kerosene).

El encendido acaba cuando se obtiene una llamarada continua que se desprende en forma envolvente alrededor del crisol, y a alta presin.

Fundicin del metal:

Colada en los diferentes moldes:El metal fundido (caldo) es vertido en todos los Moldes designadas por el profesor.

De Izquierda a Derecha apreciamos los moldes de Grafito, aluminio y arena.

Cortado, pulido y ataque qumico del metal:El metal solidificado es cortado tanto transversal como longitudinalmente

Ahora procederemos a pulir la superficie de corte, con ayuda del esmeril y diferentes tamaos de lija (200, 320, 400, 600). Y por ltimo le haremos el respectivo ataque qumico, ya sea con HNO3 o HCl diluido en agua al 10%, para observar los granos macroscpicos del zinc.Molde de Grafito:

Dimetro: 2,9 cm Rechupe: 0,9cmMolde de Fierro Fundido:

Dimetro: 2,9cm Rechupe: 2,2cmMolde de Aluminio:

Dimetro: 2,6cm Rechupe: 3,2cm

Modelo de Arena:

Dimetro: 3,1 cm Rechupe: 4,4cmModelo en Acero de Menor Dimetro:Rechupe: 1,3cmCLCULOS Y RESULTADOSModelo de Grafito: Dimetro: 2,9 cm Rechupe: 0,9cmM. de Fierro Fundido: Dimetro: 2,9cm Rechupe: 2,2cmM. de Aluminio: Dimetro: 2,6cm Rechupe: 3,2cmM. de Arena: Dimetro: 3,1 cm Rechupe: 4,4cmM. de Acero de Menor Dimetro: Dimetro: Rechupe: 1,3cmObs. Debi de haberse tomado tambin los datos de las alturas de las probetas pero ningn grupo presto atencin al inicio en ese dato.

En las siguientes imgenes observamos la macroestructura del zinc, el cual tiene una forma columnar en disposicin radial (varia su perfeccin dependiendo del tipo del molde).

De ambas figuras podemos deducir la tendencia columnar en disposicin radial pero varia dependiendo del molde, en la primera figura su granos no son tan finos y su distribucin es radial, en la segunda vemos que sus granos son finos pero su forma columnar no posee una disposicin radial.

En las siguientes imgenes veremos:a) Zona achilada (contorno de granos finos)b) Los granos columnaresc) Granos equiaxiles (color rojo)

b)

a)

En algunas muestras no se puede apreciar bien la zona de granos equiaxiales, ya que el ataque con cido no fue bien hecho.

CONCLUSIONES El horno de crisol es utilizado principalmente para fundir metales no ferrosos, en este caso s fue, ya que fundimos zinc. La temperatura de fusin del zinc es de 419C, lo que significa que el horno alcanz, o sobrepas esa temperatura, en 30 minutos aproximadamente. El grafito es el mejor conductor de los moldes que usamos, concluimos esto por su menor medida en el rechupe El crecimiento de los granos est influenciado por la velocidad de enfriamiento, ya que la muestra que fue enfriado rpidamente, no tuvo lugar a mucho crecimiento de la zona de granos equiaxiales. En general, todos los Moldes tendieron a formar una completa piel slida, pero se quedaron en una solidificacin intermedia. La disposicin de los granos columnares, tambin tienen que ver con la fluidez del zinc, podemos decir que los granos siempre crecieron perpendicularmente a la superficie del molde, y paralelos entre s.RECOMENDACIONES Hemos sido testigo de la cantidad de humo que se producido por la combustin. Valdra la pena obligarse el uso de mascarillas en ese laboratorio, ya que se va a tener que estar expuesto a tal contaminante y degradante de nuestro sistema respiratorio. De igual modo, para desbastar el zinc, usar mascarilla y lentes. Los alumnos deberan traer lijas gruesas para desbastar el zinc e instalarla al costado del disco con la tuerca de seguridad de la mquina de discos giratorios, ya que el zinc se queda pegado al esmeril, y lo malogra, perdiendo ste capacidad de desbastar. Para atacar la muestra al menos usar una bolsa para cubrirse los dedos, ya que estaremos en contacto con el cido, aunque lo recomendable sera el uso de guantes.

BIBLIOGRAFA Internet Separatas que entrega el profesor, gua de laboratorio. Tecnologa de la fundicin (Tomo I); Capello

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