Aglutinantes y aditivosAglutinantes: Como aglutinantes se consideran todos aquellos materiales que desarrollan y le comunican propiedades de cohesión, al grado de arena, otorgando le a la arena resistencia mecánica; tanto en proceso en verde (húmedo) como en seco.Se concediera aglutinante cuando cumple estas propiedades:

1.- debe distribuirse uniformemente por toda la superficie de los granos de arena y poseen alto índice de adherencia.

2.- debe de poseer capacidad específica de desarrollar una lata resistencia mecánica.

3.- debe de presentar propiedades plásticas, fluidez y moldeabilidad que le permitan fidelidad en la reproducción de detalles.

4.- bajo valor de hidroscopia (capacidad de la mezcla de moldeo de absorber el aire). Mínima generación de gases al contacto del molde con el metal caliente y mostrar colapsabilidad tras sobrevenir la solidificación.

Aditivos: Aquellas sustancias que se agregan para obtener determinado comportamiento o propiedades en la mezcla.Son divididos en 4 clases:1.- los que incrementan la plasticidad de las mezclas. (Dextrina y mogul)2.- los que generan una interfase gaseosa mejoran el acabado superficial, evitan la penetración metálica, y facilitan las labores de limpieza. (carbón marino)3.- los que reducen la formación de defectos superficiales en el molde. (Carbón marino), oxido ferrico)4.- los que incrementan a tolerancia de humedad en la mezcla de moldeo. (harina de madera, Bagazo de caña)

PREPARACIÓN DE MEZCLAS DE MOLDEO BÁSICASLos materiales la elaboración de los moldes y corazones de fundición se dividen en: materiales iniciales para mezclas de moldeo o para machos y corazones y composiciones auxiliares para moldear.Los materiales iniciales para moldear se dividen en 2 grupos:

1) Los principales (arena, aglutinante y humedad).2) Los auxiliares (aditivos y pinturas).

La resistencia de la mezcla depende de la granulometría de la arena, humedad y contenido de arcilla (aglutinantes).PINTURAS Y PASTAS ANTIADHERENTES.

Las pinturas y pastas antiadherentes: protegen la superficie de moldura como la presión metal estática del metal, aumentan la resistencia superficial, disminuyen la erosión de los moldes y corazones y aseguran la obtención de piezas limpias. Las pinturas aplicadas a la superficie de moldeo o corazones forman una capa resistente de material refractario que impiden la penetración del metal en la porosidad de la arena lo que evita la formación de costras en la pieza.Estas pinturas deben de reunir los siguientes requisitos:

1) elevada temperatura de fusión.2) No formar compuestos con el metal fundido.3) No agrietarse al aplicar el molde.4) Conservar las propiedades después del secado del molde.5) Conservar sus características durante su preparación, almacenamiento y aplicación.

Control de las propiedades de la mezcla húmeda: El control de la recepción de las arenas de moldeo incluye la determinación de la composición granular de la arena, el índice de fineza, el contenido de arcilla (menos del 0.1-

0.02%), la humedad química LOI y permeabilidad. Siendo positivos los resultados el material es apto para la producción. En el laboratorio se identifican:

1.- La humedad.2.- Compactabilidad.3.- Resistencia en verde.4.- Granulometría.5.- Permeabilidad.6.- Determinación de la arcilla.

Procesos químicos para corazones y moldes

• Proceso Shell o de cáscara• Proceso Autofraguante (No Bake)• Proceso CO2 Silicato de sodio• Proceso Isocure (Solo corazones)• Proceso Pet Set

Corazón o macho: Son insertos en la cavidad del molde previos a la colada, las cuales formaran las cavidades en la pieza,el metal líquido fluye entre la pared del molde y del corazón, dando origen a piezas huecas. Puede requerir soportes para evitar su movimiento durante el llenado de la pieza, llamados chaplets. Tienen mayores propiedades que la mezcla de arena en verde.Los machos o corazones, se emplean para crear los orificios y cavidades en las piezas, como también para obtener las superficies exteriores de las mismas.

Propiedades de los corazones: Trabaja a la flexión, compresión, corte y tracción• Al solidificar el metal debe perder su cohesión• Los gases recorren lo largo del corazón y parte del molde para salir a la atmósfera• El corazón absorbe la temperatura del metal• Requieren propiedades diferentes al molde y no se hacen con la misma mezcla del molde.• Se fabrican de mezclas de aglutinantes orgánicos

Aglutinantes: Los aglutinantes orgánicos le confieren resistencias a la compresión. de 500 a 800 psi.Mecanismo de fraguado para resina fenolicaFenol + formaldheido= resina fenolica + agua

Procesos para elaborar corazones: Silicato-CO2

Caja fría (No bake, pet set e isocure) Caja caliente ( shell)

Proceso Shell• Se emplea para fabricar moldes y corazones• Tienen poco peso, no absorben humedad • Producen pocos gases, por ser una sola cascara• Bajo consumo de arena• Precisión dimensionad alta• Excelente acabado superficial de la pieza

Descripción del proceso:• PLACA MODELO O CAJA DE CORAZON METALICA• El PLACA O CAJA SE CALIENTA CON QUEMADOR DE GAS O RESISTENCIA ELECTRICA, HASTA TEMP.

UNIFORME• LA TEMPERATURA DE LA CAJA DEBE SER DE 250 A 300°C• BAJA TEMPERATURA; CORAZONES CRUDOS, TENDENCIA A DEFORMARSE Y MAYOR GENERACION

DE GASES.• TEMPERATURA ALTA; SUPERFICIE QUEMADA, EROSIONABLE, BAJA RESISTENCIA Y ACABADO

SUPERFICIAL DEFICIENTE.• CORAZONES CHICOS Y DELGADOS;

TEMPERTURA ALTA Y TIEMPO DE CURADO CORTO• CORAZONES GRANDES Y PARED GRUESA

TEMPERATURA BAJA Y TIEMPO DE CURADO LARGOComponentes Para corazones:

1. Arena: debe ser una arena fina de 80- 90 mallas, con una granulometría controlada.2. Resina: resina de fenol- formaldeido es la utilizada(conocida como novolak) va de un 2 a 5% en

peso de la arena usada .3. Catalizador: el Hexametilentetramina conocido como hexa ( se produce entre la reacción del

amoniaco y el formaldeido. Varía del 10 al 18% del peso de la resina.4. ADITIVO (ESTEARATO DE CALCIO O ZINC, 2 A 2.5 %) para mejorar fluidez, densidad de

empaquetamiento y resistencia. Y facilitar la separación de la arena curada del molde.5.

Componentes del proceso Shell1. ARENA FINA DE SILICE, GRANO REDONDO O MEZCLA DE REDONDO Y SEMIANGULAR.2. RESINA DE FENOL FORMALDEHIDO.3. CATALIZADOR HEXAMETILENTETRAMINA (15%)4. ADITIVO (ESTEARATO DE CALCIO O ZINC, 2 A 2.5 %)5. DESMOLDANTE

Procesos de producción o técnicas de fabricación:• MANUAL• MECANICO (MAQUINAS SOPLADORAS)• AUTOMATICO

Ventajas y desventajas• TAMAÑO DE PIEZAS LIMITADAS POR LA CAPACIDAD DE LA MAQUINA• PIEZAS DE PAREDES DELGADAS PRECISAS, COMPACTAS Y BUEN ACABADO SUPERFICIAL• SE PUEDE VACIAR CUALQUIER TIPO DE METAL• SE PUEDE RECUPERAR LA ARENA• SE REQUIERE DE HERRAMENTAL PRECISO Y MAQUINADO, LO Q ELEVA SU COSTO• EL PROCESO NO PERMITECOLOCAR FACILMENTE SISTEMA DE COLADA Y ALIMENTACION• CONTROL RIGUROSO DE MATERIALES Y TEMPERATURAS

Proceso CO2 Silicato de sodioCaracterísticas:

• El silicato de sodio no es un compuesto químico, si no una mezcla de sílice, SiO2 y oxido de sodio Na2O

• La relación de SiO2/Na2O, recibe el nombre de modulo • En fundición se emplean módulos de 1.4 a 1.9. de la cantidad de agua y del modulo depende la

densidad y viscosidad • El silicato de sodio con el calor del metal colado, se convierte en un vidrio, los granos de arena

del molde o corazón, quedan inmersos en ese vidrio y es imposible sacar un corazón, por lo que se agrega un agente colapsadle.

Descripción de proceso:

Para preparar una mezcla se añade a la arena el silicato de sodio, en una proporción de 4 a 6 % y se mezcla

Para hacer el molde o corazón, se compacta la arena en la caja de corazones o sobre la placa modelo

Luego es necesario aumentar la proporción de SiO2 del silicato o modulo eliminando el agua o neutralizando el oxido de sodio

Al aumentar el modulo, el silicio se hace muy viscoso convirtiéndose en un “vidrio”, que mantiene unidos a los granos de arena provocando el endurecimiento o fraguado de la arena

Cualquier método para aumentar el modulo del silicato es valido. Se puede estufar, en un horno de microondas, añadirle a la arena un producto que reaccione con el oxido de sodio y con el agua convirtiéndose así, en un proceso autofraguante, puede emplearse para este fin, escoria de alto horno molida, ferro silicio en polvo o un ester orgánico.

Otra forma de endurecer la arena consiste en pasarle un flujo de bióxido de carbono gaseoso a baja presión. El bióxido de carbono arrastra el agua del silicato en forma de acido carbónico, neutraliza el oxido de sodio convirtiéndolo en carbonato de sodio y con esto aumenta el modulo del silicato

Es muy importante emplear el modulo adecuado del silicato de sodio. Un modulo alto, requiere muy poco gas para fraguar, pero los enlaces que unen los granos de arena se hacen frágiles con el tiempo, por lo que no es posible almacenar estos corazones. Resistencia.

Un modulo bajo, requiere mas gas para el fraguado, pero los enlaces no son frágiles y los moldes o corazones pueden almacenarse varios días, se han almacenado moldes con silicato de modulo 1.4 , 3 años, sin perdida de resistencia.

Las ventajas principales del proceso son las siguientes:

La práctica de moldeo o corazoneria es fácil, semejante al moldeo con arena en verde.El gas carbónico, CO2 es seguro, incombustible, fácil de manejar.El silicato de sodio es barato y no esta sujeto a la variación de los precios internacionales.No se requiere de estufado. No requiere de mano de obra especializada.Los moldes y corazones tienen buena precisión dimensional.

Algunos inconvenientes son:• Corazones sensibles a la humedad, si se emplean silicatos de modulo alto y se almacenan.• Generación de gases importante, por la adición del agente colapsible.• Si la arena no se utiliza pronto, se seca y ya no se puede utilizar.• La arena no se puede recuperar.

Proceso autofraguante (no bake)

Desarrollado en Europa en la década de los 50, inicialmente se utilizo para corazones pero actualmente se aplica también en moldesEn moldeo en verde se tienen resistencias de 20 a 30 psi. Una arena con 1.5 % de resina alcanza resistencias hasta de 500 psi.Nos da una permeabilidad alta y poca generación de gases y alta alta colapsibilidadGenera atmosfera reductora, que evita la oxidación y penetración del metal, obteniendo pza. Mas tersas.

Proceso autofraguante con catalizador acido

Existen 3 tipos de resinas las que polimerizan con catalizadores ácidos y son la furanica, fenolica y urea además del formaldehído, cuya combinación da origen a las siguientes resinas: que se utililizan en este método que son:

Resina urea formaldehído Resina fenol formaldehído Resina furanica

Y el alcohol furanico combinado con estas resinas nos dan como resultado todas estas resinas: Urea formaldehido-alcohol furfurinico UF/AF Fenol formaldehido FF/AF Urea fenol formaldehido-alcohol furfurico UFF/AF Alcohol furfirlico - formaldehido AF/F Fenol - formaldehido F/F

Los catalizadores que se utilizan para este metodo son:

Acido bencen sulfúrico Acido para toluen sulfonico Acido fosforico Mezclas de ácidos orgánicos como sulfúricos y fosforicos

Vida de banco: tiempo con el cual se puede manipular la mezcla de arena resina con catalanizador antes de que cure o fragua.La vida de banco depende de las temperaturas, tanto del ambiente, como la de la arena, una alta temperatura acelera la velocidad de fraguado depende también de la demanda de acido adv de la arena, el catalizador es acido y si la arena tiene una alta demanda de acido indica que tiene materiales alcalinos, como carbonatos y parte del acido va a reaccionar.

Ventajas Disposicion de una amplia variedad de resinas, con bajos contenidos de nitrogeno Se adaptan a un amplio rango de moldes, corazones y configuraciones Alta presicion dimencional Se fabrican moldes sin cajas de moldeo Buena colapsibilidad

Desventajas

• La reaccion de polimerizacion o fraguado genera agua y debe salir a travez de la arena y evaporarse

• En moldes muy grandes el fraguado en el centro del molde tarda mas de 1 hora• Se recomienda para moldes y corazones no muy grandes• Se pueden utilizar pinturas• Debajo de 10°c y una humedad a 80% no es posible moldear con este proceso.

Proceso de Caja Fría ISOCURE

Características de la arena para proceso ISO cure: Composicion Química y la expansión Forma del Grano AFS / GFN pH y ADV Temperatura Humedad Contaminación y LOI

– Contenido de arcilla – Otros contaminantes

Que procesos pueden influir en la arena y en la vida del banco:o Otras variables que pueden influir en la arena

- Temperatura (Regla de 18°F)- Pérdidas por ignicion (LOI)- Contaminantes

- Del transporte - Del medio ambiente - El agua es un problema - Segregación

Este proceso utiliza una resina: fenolicuretano, para tener buena resistencia a la tracción, un buen grado de precisión, resistencia a la abracion, alta densidad, buena colapsibilidad, baja generación de gases.

Se utilizan 2 tipos d resinas:ISOCURE: uretano fenólico para caja fría

Sistema de 3 partes– Resina fenólica (Parte I)– Isocianato (Parte II)– Gas amina (TEA)

La vida de banco: es el tiempo el cual la mezcla de arena con resinas se puede emplear para moldear, sin que disminuyan las propiedades de la arena. Durante este tiempo, la resina esta liquida, recubriendo a los granos de arena y fluye para formar puentes que unirán a los granos.

La vida del banco se ve afectada por:

La temperatura de la arena y el ambiente(a mayor temp. Menor vida de banco, pues acelera la reacción)La humedad de la arenaArenas con alta demanda de acido (ADV)Contaminantes de la arena: alcalinos o polvos que absorben la resina.+:La vida de bacon con arena seca, con bajo ADV y sin impurezas puede ser de hasta 2 horas. Pero con una caída de resistencia de 30%.

Gaseado: El gaseado se hace con la amina gasificada, arrastrada por nitrógeno y diluida con aire y se lleva acabo en tres etapas, comandadas por un tablero; en la primera etapa, se inyecta el gas a baja presión, para evitar arrastrar arena sobre todo en lugares de baja compactación, después se inyecta a una alta presión para asegurar el fraguado en todo la masa del corazón y finalmente se hace pasar aire, para arrastrar el catalizador residual.

Material para caja de corazones:

Material de la cajaCiclos de soplado

Resistencia a los solventes Características de desmodelado

Hierro gris 70,000 Excelente ExcelenteAleación de aluminio 4,000 Excelente BuenoMaterial epoxico laminado 60,000 Bueno DeficienteUretano 1,000,000 Deficiente Muy buenoMadera dura, barnizada 2,000 Deficiente Deficiente

Ventajas e inconvenientes del proceso iso cure

Las resinas no contienen formaldehído Bajo nivel de fenol libre Muy buena fluidez para tener corazones densos y con buena superficie Vida de banco larga Poca generación de gases en la colada Corazones que no absorben humedad durante el almacenamiento La arena se desmorona fácilmente después de la colada Alta productividad.

Desventajas:

Es un proceso caro y requiere de equipo de control No apto para pequeñas fundiciones.

Sistema AutofraguantePEP SET

Componentes de este proceso: dos resinas y un catalizador, las resinas son: una fenólica y la otra un polisocianato, el catalizador es una amina o piridina.

Propiedades de la arena:– Forma de los granos de arena.

– Redondo– Sub angular– Angular– Compuesto

– Análisis de Fineza de la Arena (AFS)(de 3 a 4 malla) .– AFS distribución de partículas por malla y distribución general.– AFS Arcilla y % de Finos.– Valor de pH: Nos mide el valor acido o basico de las compuestos de nuestra arena que son

solubles en agua(6.5 a 7.5). – Valor de la Demanda de Acido (ADV): Mide la cantidad de materiales acidos o basicos que

no son solubles en agua ( los valores aceptables estan en el rango de 0.0 a 5.0) – Temperatura: La velocidad de curado de los sistemas autofraguantes . Las propiedades de

vida de banco en los sistemas de caja fria– Contenido de Humedad:

– La adhesión de las resinas al grano de arena– La velocidad de cur ado– la resistencia del polímero ( mínimo de 0.2%)

Que es una resina: Sustancia capaz de cambiar del estado liquido al sólido incrementando su peso generando moléculas a través de una reacción química (Cambio llamado polimerización o curado).

Secuencia típica para la mezcla para corazones y moldes:

1. MEZCLADO: Las resinas liquidas y catalizador recubren los granos de arena

2. MOLDEO: La mezcla arena-aglutinante es compactada dentro de un modelo o en una caja de corazón, antes de que inicie la reacción de curado.

3. CURADO: La reacción de polimerización genera puentes de resina sólida entre los granos de arena.

4. DESMODELADO: El modelo o caja de corazón son separados después que la mezcla de arena aglutinante alcanza la resistencia suficiente.

5. VACIADO: El molde o corazón desarrolla resistencia, se pinta, ensambla y vacía con metal fundido

Tiempo de trabajo o vida de banco: Es la cantidad de tiempo que se tiene para moldear la mezcla de antes de que inicie el curado.

Tiempo de desmodelado: Es el tiempo en que la mezcla ha reaccionado lo suficiente para resistir la extracción del molde o corazón.

Que es Pet set: Es un sistema aglutinante PUNB (fenolico-uretanico tipo “no bake”)que deriva su nombre del Ingles . . .

PEP = Phenolic-Eter-PolybenzylSET = Curado o Fraguado

Tres Componentes: Resina Fenolica tipo resole, Resina de isocianato, y Catalizador amínico Curado alcalinoAlta productividad: Excelentes resistencias inmediatas, con relaciones T.T./T.D. de hasta 75%Curado sin subproductos Arena recuperable: Hasta el 85%Aditivos: El contenido de 3.8% de N2, hace necesario el uso de Óxidos de Hierro en fundición de acero para prevenir la aparición de porosidades en pieza.

Parte I + Parte II + Catalizador = Resina Curada

Aditivos: Oxido de hierro es comúnmente usado a niveles de 1 a 3% (BOS ) para reducir carbón lustroso,

envenado y defectos de gas relacionados con nitrógeno Otros aditivos pueden ser el Veinseal, Veino and Veino Plus El uso de aditivos es forzoso en acero, y algunas veces necesario en hierro

Problemas del Pet set1. Arena no curada2. Moldes y corazones friables3. Curado plástico o lento4. Desmoldeado difícil (molde duro) 5. Resina acumulada en modelos y en cajas6. Arena seca o quemada