Arena de moldeo Análisis de partículas en fundiciones

La arena es el medio ideal para moldear metal líquido a la forma que se desee. Primero, se mezcla la arena adecuada con un aglutinante (p. ej., resinas) y se prensa en la forma deseada con una máquina. Este macho de arena define la estructura de la futura pieza de trabajo (fig. 2). El metal líquido se vierte en el molde y cuando la pieza de trabajo se ha endurecido por completo, se separa de la arena. La arena se puede reciclar y utilizar para nuevos moldes eliminando los restos del aglutinante. Para esta aplicación es necesario utilizar arena de alta calidad, que sea casi cuarzo puro (SiO2), para evitar reacciones entre el molde y el metal líquido.

Además, la arena debe tener buena permeabilidad a los gases y baja compresibilidad. El tamaño de grano se supervisa con cuidado, ya que afecta a la estructura superficial de la pieza fundida, que será demasiado rugosa si el tamaño de partícula es excesivamente grande. La arena de fundición suele tener una distribución del tamaño de 0,1 mm a 0,8 mm, con un tamaño medio de entre 0,2 mm y 0,45 mm. El parámetro estándar para expresar el tamaño de la arena de moldeo es el número de finura de la AFS (la American Foundry Society). Este número se calcula a partir de la distribución del tamaño, que se determina mediante tamices ASTM estándar. Cada fracción se multiplica por un factor de ponderación, para después sumar los resultados y dividirlos entre 100. Tenga en cuenta que el número AFS resultante aumenta a medida que disminuye el tamaño medio. El número AFS se considera proporcional al número de granos por unidad de peso.

Ejemplo 1 AFS (ISO) Después de la medición, se determina el siguiente resultado:

Esto deriva en:

Ejemplo 2 AFS (ASTM) Después de la medición, se determina el siguiente resultado:

Esto deriva en:

Cálculo del número AFS. Tenga en cuenta que el número AFS solo se puede calcular si se han utilizado los tipos de tamaño correctos. Los tamices seleccionados deben ser un subconjunto contiguo de la serie de tamices de malla ASTM.

Arena de moldeo, macho de arena y pieza fundida

Análisis dinámico de imágenes con el CAMSIZER P4

Ejemplo de medición: arena de moldeo

En este ejemplo presentamos los resultados del análisis granulométrico de arena de moldeo nueva y reciclada realizados con el CAMSIZER P4. La fig. 5 muestra la distribución q3 (distribución de frecuencia) de las muestras. Los tres tipos de arena nueva presentan distribuciones muy estrechas, es decir, todas las partículas tienen un tamaño muy similar. La arena usada presenta una distribución amplia con un porcentaje significativo de partículas finas, que son residuos de la combustión del aglutinante. Este material no puede reutilizarse tal cual, ya que las partículas finas reducen la porosidad, impidiendo que los gases de combustión escapen correctamente durante el siguiente proceso de fundición. Por lo tanto, la arena usada se recicla, se acondiciona y se mezcla con arena nueva. Este proceso reduce el consumo de arena nueva. El tamizado es el método convencional para determinar la distribución granulométrica de la arena de moldeo. Es un método económico y sencillo, pero tiene una resolución limitada, requiere mucho tiempo y mano de obra, y es propenso a generar errores humanos. El CAMSIZER P4 ofrece mediciones rápidas y totalmente automatizadas, logrando una coincidencia perfecta con el resultado del análisis por tamizado tradicional (fig. 6). Naturalmente, el software calculará el número AFS según la fig. 1.

Resumen

El CAMSIZER P4 es ideal para medir la arena de moldeo. La arena nueva y reciclada se puede caracterizar con la máxima precisión en cuestión de minutos. Esto garantiza un alto procesamiento de muestras, una menor carga de trabajo y un tiempo de respuesta más rápido. La concordancia de los resultados con el análisis por tamizado tradicional se puede establecer fácilmente, manteniendo así todas las especificaciones del producto. El CAMSIZER P4 también puede equiparse con el muestreador AutoSampler (fig. 7), que permite realizar un análisis consecutivo de hasta 12 muestras. El AutoSampler puede funcionar en modo espera e iniciar automáticamente una medición al introducir una nueva muestra. 

Ventajas CAMSIZER P4

• Tiempo de análisis de 2 a 3 minutos
• Rango de medición de 20 µm a 30 mm
• Análisis automático
• Resultados comparables al análisis por tamizado
• AutoSampler disponible para una mayor automatización
• Alto procesamiento de muestras
• Excelente reproducibilidad
• Objetivo e independiente del operador
• Análisis de la forma: longitud y diámetro de las partículas
• Poco mantenimiento, diseño robusto