{"id":25243,"date":"2020-01-06T08:26:27","date_gmt":"2020-01-06T08:26:27","guid":{"rendered":"https:\/\/mineralmilling.com\/green-sand-una-introduccion-a-su-uso-en-fundiciones\/"},"modified":"2020-01-06T08:40:57","modified_gmt":"2020-01-06T08:40:57","slug":"green-sand-una-introduccion-a-su-uso-en-fundiciones","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/mineralmilling.com\/es\/green-sand-una-introduccion-a-su-uso-en-fundiciones\/","title":{"rendered":"Green Sand: Una introducci\u00f3n a su uso en fundiciones"},"content":{"rendered":"\n

\n\tArena verde: una introducci\u00f3n a su uso en fundiciones<\/b>\n\t<\/h1>\n

\n\tIntroducci\u00f3n a la arena verde y fundiciones\n\t<\/h2>\n\t

La arena verde es una mezcla compuesta utilizada para la fundici\u00f3n de metales en aplicaciones de fundici\u00f3n como molde. Es ‘verde’ no por color, pero toma el apodo debido al hecho de que no est\u00e1 ‘establecido’ cuando el metal se vierte en \u00e9l, m\u00e1s bien todav\u00eda est\u00e1 en el estado ‘verde’ o no curado. El nombre deriva de la madera verde, es decir, la madera que todav\u00eda contiene una gran cantidad de agua. La arena verde se compone principalmente de arena, arcilla, lodo, antracita y agua. La identidad del componente de arena es crucial. La fundici\u00f3n de arena verde es un m\u00e9todo simple, fiable y ampliamente utilizado de fundici\u00f3n de metales. La arena verde no debe confundirse con greensand, un tipo de arenisca de color verdoso, que no se utiliza en aplicaciones de fundici\u00f3n.<\/p>\n\t\t\t\t\"moldes\n

\n\t\u00bfQu\u00e9 es la arena verde?\n\t<\/h2>\n\t

La arena verde es una mezcla que normalmente contiene una arena (75 a 85 en masa), bentonita o arcilla kaolinita (5 a 11, utilizada como aglutinante), agua (2 a 4), lodos (3 a 5, actuando principalmente como relleno) y antracita (<1, como aditivo carbon\u00e1ceo). La arena en s\u00ed es uno de los tres tipos principales, dependiendo del material de fundici\u00f3n; basado en s\u00edlice, a base de cromita o a base de zirc\u00f3n. Una vez m\u00e1s, dependiendo de la naturaleza del material de fundici\u00f3n, se pueden a\u00f1adir otros compuestos inorg\u00e1nicos(1). A medida que la fundici\u00f3n se ocupa de metales\/aleaciones fundidas a alta temperatura, una alta capacidad de calor es fundamental. La arena verde es ventajosa debido a su naturaleza porosa, permitiendo que los gases producidos en el molde escapen.<\/p>\n

\n\t\u00bfC\u00f3mo se usa?\n\t<\/h2>\n\t

La fundici\u00f3n de metales es un proceso de seis pasos.<\/p>\n

    \n
  1. Un patr\u00f3n se coloca en la arena,<\/li>\n
  2. La forma del patr\u00f3n se incorpora a la arena como un molde usando un matraz,<\/li>\n
  3. El patr\u00f3n se elimina,<\/li>\n
  4. El molde est\u00e1 lleno de metal fundido,<\/li>\n
  5. Permitido enfriar\/solidificar,<\/li>\n
  6. Finalmente se retira el molde dejando la fundici\u00f3n terminada.<\/li>\n<\/ol>\n\t\t\t\t\"fundici\u00f3n-cromosand\"\n\t

    Durante el proceso de fundici\u00f3n, el calor latente del metal fundido cura el molde in situ.<\/em> El metal fundido\/aleaci\u00f3n se vierte en el molde directamente despu\u00e9s de que se ha compactado en forma. Despu\u00e9s del enfriamiento de la fundici\u00f3n, el molde se puede quitar(2). Los moldes gastados suelen ser molidos y reutilizados, especialmente si se basan en uno de los tipos de arena m\u00e1s caros, aunque es digno de menci\u00f3n que los Estados Unidos y el Reino Unido env\u00edan en promedio 500 kg y 250 kg respectivamente de arena al vertedero por cada tonelada de metal fundido(1). Los estudios han demostrado que la arena de fundici\u00f3n gastada se puede reutilizar en la producci\u00f3n de hormig\u00f3n(3). La fundici\u00f3n de arena verde se utiliza para una amplia variedad de aplicaciones de fundici\u00f3n, desde peque\u00f1os y detallados, hasta moldes grandes de hasta 500 kg de tama\u00f1o.<\/p>\n

    \n\tVentajas sobre otros materiales y procesos\n\t<\/h2>\n\t

    La fundici\u00f3n de arena verde es un m\u00e9todo simple, escalable y resistente para la fundici\u00f3n de metales. El casting en s\u00ed mismo es una t\u00e9cnica milenario(4). Dependiendo de la elecci\u00f3n de la arena, el proceso puede ser incre\u00edblemente barato, particularmente si la s\u00edlice es el principal componente de arena debido a su abundancia. Aspectos de la fundici\u00f3n como el acabado superficial del producto se pueden modular f\u00e1cilmente por el tama\u00f1o de molienda del componente de arena, que tambi\u00e9n puede verse afectado por la adici\u00f3n de ‘aglutinantes de cereales’ como la dextrina y la melaza. Adem\u00e1s, la adici\u00f3n de estos aditivos puede mejorar las propiedades de desmovibilidad. El \u00f3xido de hierro se puede a\u00f1adir a la arena verde en peque\u00f1as cantidades para evitar la penetraci\u00f3n del metal debido al agrietamiento del molde(5). Una desventaja notable de utilizar arenas de tipo s\u00edlice como el principal componente de arena verde es el potencial para el escape de part\u00edculas de s\u00edlice durante el vertido del metal, lo que podr\u00eda resultar en silicosis para los trabajadores de fundici\u00f3n cerca. Los moldes de arena verde, a peque\u00f1a escala, se han producido a trav\u00e9s de m\u00e9todos de impresi\u00f3n 3D(6) con altos grados de precisi\u00f3n y \u00e9xito.<\/p>\n\t\t\t\t\"trabajadores\n\t\t\t\t\"metal\n

    \n\tComponentes especializados de moldeo de arena verde\n\t<\/h2>\n\t

    Como se mencion\u00f3, varios componentes de la arena verde se pueden cambiar, o compuestos espec\u00edficos<\/a><\/u> para ofrecer un resultado espec\u00edfico, o para proporcionar una arena verde que se adapte mejor a un metal \/ aleaci\u00f3n en particular, o para un mejor rendimiento ambiental en el proceso general de moldeo de arena verde. Dos de los cambios m\u00e1s comunes en el moldeo de arena verde son el uso de una arena de tipo cromita, y mediante el uso de polvo de carb\u00f3n (antracita) en la mezcla.<\/p>\n

    \n\tPolvo de carb\u00f3n\n\t<\/h2>\n\t

    Polvo de carb\u00f3n o antracita<\/a><\/u>, se est\u00e1 convirtiendo r\u00e1pidamente en un aditivo com\u00fan en el proceso de moldeo de arena verde. Es un aditivo carbon\u00e1ceo que en condiciones de fundici\u00f3n se quema y oxida. Hist\u00f3ricamente, el aditivo l\u00edder en la fundici\u00f3n de arena verde, como material carbon\u00e1ceo, era el carb\u00f3n bituminoso altamente vol\u00e1til, a menudo conocido como carb\u00f3n marino. El carb\u00f3n bituminoso se quema en el molde al calentarse y libera contaminantes peligrosos como el benceno, el xileno y el tolueno. Es imperativo que el carb\u00f3n bituminoso se sustituya por un material carbon\u00e1ceo de igual rendimiento, pero con un perfil menos perjudicial para el medio ambiente. Un estudio experimental mostr\u00f3 que, en condiciones de laboratorio, los carb\u00f3nes de tipo lignito de antracita y de grado inferior(7) emitieron contaminantes significativamente menos peligrosos que el carb\u00f3n bituminoso(8), por lo tanto, se puede afirmar que la incorporaci\u00f3n de polvo de carb\u00f3n en un el moho de arena verde es ventajoso desde una perspectiva medioambiental. Se observa que la industria de la fundici\u00f3n desea alejarse del carb\u00f3n bituminoso debido a su bajo rendimiento ambiental (9) y menos contaminantes peligrosos significan que se necesitan menos recursos para dedicarse a la limpieza del escape general de la fundici\u00f3n.<\/p>\n\t\t\t\t\"moho\n\t

    El uso de antracita molida disminuye los defectos quemados, mejora el acabado en la superficie del producto y disminuye la penetraci\u00f3n del metal. Tal vez su uso principal, sin embargo, es para evitar la humectaci\u00f3n. La humectaci\u00f3n es el proceso por el cual el metal l\u00edquido\/aleaci\u00f3n se adhiere a las part\u00edculas de arena en el molde de arena verde, dej\u00e1ndolas presentes en la superficie del producto fundido. Mientras que en muchos casos, el pulido mec\u00e1nico o el mecanizado posterior del producto fundido se pueden realizar para eliminar arenas errantes, la prevenci\u00f3n es mejor que la cura. El polvo de carb\u00f3n proporciona un m\u00e9todo eficaz y econ\u00f3mico para lograrlo.<\/p>\n\t

    Cuando el molde se calienta por la presencia del metal derretido \/ aleaci\u00f3n, el carb\u00f3n presente se descompone (quema) y emite di\u00f3xido de carbono y una variedad de compuestos org\u00e1nicos vol\u00e1tiles. La producci\u00f3n de estos gases reductores inhibe la producci\u00f3n de \u00f3xido de hierro (en aplicaciones de fundici\u00f3n de hierro y acero) que se han hip\u00f3tesis como un intermediario en la producci\u00f3n de dep\u00f3sitos de impurezas en la superficie de la fundici\u00f3n(10). Adem\u00e1s, debido a la reducci\u00f3n del medio ambiente, se deposita una capa de carbono altamente lustroso en la superficie del molde, lo que permite una barrera refractaria entre el metal fundido y la arena, mejorando as\u00ed el acabado superficial(11) y facilitando la eliminaci\u00f3n de la fundici\u00f3n de la Molde.<\/p>\n\t\t\t\t\"polvo\n

    \n\tArenas de tipo cromo\n\t<\/h2>\n\t

    Cromita<\/a><\/u> (FeCr2<\/sub> O4<\/sub>, \u00f3xido de cromo de hierro) es un material inorg\u00e1nico m\u00e1s com\u00fanmente utilizado como mineral en la producci\u00f3n de acero inoxidable; es el \u00fanico mineral de cromo. Como material refractario<\/a><\/u> en forma en polvo\/granulada, es particularmente atractiva debido a su estabilidad a alto calor, con un punto de fusi\u00f3n de 2150 oC. Debido a su abundancia relativamente baja (en relaci\u00f3n con la s\u00edlice), es una arena de mayor precio. Como tal, la cromita s\u00f3lo se utiliza en aplicaciones que requieren aceros de aleaci\u00f3n de la m\u00e1s alta calidad, o para la fabricaci\u00f3n de n\u00facleos. La cromita tiene baja expansi\u00f3n t\u00e9rmica y alta conductividad t\u00e9rmica (12).<\/p>\n

    Valorada por su uso como arena verde para la producci\u00f3n de fundiciones pesadas, seccionadas y de tipo ferroso, la cromita no se humedece f\u00e1cilmente y, a diferencia de la s\u00edlice, es b\u00e1sica en la naturaleza (13). Es particularmente \u00fatil en la producci\u00f3n de acero de alto contenido de manganeso (acero Hadfield), ya que la s\u00edlice no ofrece los mismos niveles de resistencia qu\u00edmica(14). Tambi\u00e9n se utiliza com\u00fanmente como un molde para la fundici\u00f3n de aluminio.<\/p>\n

    Los moldes de cromo pueden ser dif\u00edciles de recuperar y reutilizar en caso de que haya cantidades moderadas a altas de s\u00edlice presente, ya que esto reduce su refractoridad en caso de que la cromita se contamine (15). A pesar de tener propiedades m\u00e1s ventajosas en comparaci\u00f3n con la s\u00edlice, la cromita se utiliza t\u00edpicamente como una \u00abarena frontal\u00bb para los moldes de s\u00edlice. Es decir, donde la arena de s\u00edlice se utiliza para la mayor parte del molde y la cromita se utiliza en la interfaz de arena verde y el metal fundido (16).<\/p>\n

    La cromita de alta pureza se produce naturalmente en Sud\u00e1frica (17). Se observa que la cromita de menor calidad -como la recuperada de otros procesos industriales- no tiene los mismos niveles de robustez termomec\u00e1nica y, por lo tanto, se puede observar la sinterizaci\u00f3n durante el proceso de fundici\u00f3n (18).<\/p>\n\t\t\t\t\"metal\n\t\t\t\t\"productos\n

    \n\tResumen\n\t<\/h2>\n\t
      \n
    • La arena verde es una mezcla de materiales utilizados para producir moldes para la fundici\u00f3n de metales<\/li>\n
    • Por lo general se compone de arena, arcilla, agua y otros aditivos<\/li>\n
    • El proceso de uso de moldes de arena verde es resistente, escalable y fiable<\/li>\n
    • La s\u00edlice es la arena m\u00e1s utilizada<\/li>\n
    • La cromita es una arena alternativa que se puede utilizar, especialmente para aprovechar sus propiedades t\u00e9rmicas superiores y donde se requiere resistencia qu\u00edmica<\/li>\n
    • El polvo de carb\u00f3n (antracita) es un aditivo en el proceso de fundici\u00f3n de arena verde que tiene un mejor perfil de rendimiento ambiental que el que reemplaza, y en general mejora el proceso de fundici\u00f3n al mejorar el acabado, reducir los defectos quemados y eliminar los defectos quemados y eliminar Mojar<\/li>\n<\/ul>\n\t\t\t\t\"chrome_sand\"\n\t\t\t\t\"coal_dust\"\n\t

      Referencias:<\/strong><\/h3>\n

      1 S. Dalquist y T. Gutowski, An\u00e1lisis del ciclo de vida de las t\u00e9cnicas de fabricaci\u00f3n convencionales: Fundici\u00f3n<\/em> de arena en 2004 ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition<\/em>, 2004, Anaheim, Estados Unidos<\/p>\n

      2 M. C. Zanetti y S. Fiore, Recursos, Conservaci\u00f3n y Reciclaje,<\/em> 2003<\/strong>, 38, 3<\/p>\n

      3 Y. Gurey, et al., Waste Management, 2010<\/strong>, 30, 1705<\/p>\n

      4 D.G. Mahto Casting and Casting Processes<\/em>, 2017<\/strong>, DOI: 10.2139\/ssrn.2776565<\/p>\n

      5 T. V. R. Rao, Metal Casting: Principios y Pr\u00e1cticas<\/em>, 2007, New Age International, Nueva Delhi<\/p>\n

      6 T. Sivarupan et al., J. Manuf. Proc.<\/em>, 2017<\/strong>, 29, 211<\/p>\n

      7 G. Thiel y S. R. Giese, Am. Foundry Soc. Trans., <\/em> 2005<\/strong>, 113, 471<\/p>\n

      8 J. Wang y F. S. Cannon, Estudio de la pir\u00f3lisis de aditivos carbon\u00e1ceos en fundiciones <\/em>de arena verde en Seattle: The International Carbon Conference, 2007, Seattle<\/em><\/p>\n

      9 V. S. LaFay y S.L. Neltner, Am. Foundry Soc. Trans., <\/em> 2004<\/strong>, 112, 671<\/p>\n

      10 F. S. Cannon et al., Environ. Sci. Tecnolog\u00eda.<\/em>, 2007<\/strong>, 41, 2957<\/p>\n

      11 C. W. Booth y A. J. Clegg, Foundry Trade J.<\/em>, 1982<\/strong>, 152, 864<\/p>\n

      12 D. Weiss, in Fundamentals of Aluminium Metallurgy<\/em>, ed R. N. Lumley, Woodhead Publishing, Melbourne, 2018, ch 5, pp 159-171<\/p>\n

      13 J. E. Kogel, N.C. Trivedi, J. M. Barker y S. T. Krukowski (eds.), Industrial Materials and Rocks, 7th ed.<\/em>, 2006, SME Press, Littleton, Estados Unidos<\/p>\n

      14 M. Holtzer et al., Arc. Foundry Eng<\/em>., 2013<\/strong>, 13, 39<\/p>\n

      15 J. Brown, Foseco Ferrous Handyman’s Handbook<\/em>, 11a ed.<\/em>, 2000, Butterworth-Heinemann, Oxford<\/p>\n

      16 J. Campbell, en Complete Casting Handbook<\/em>, ed J. Campbell, Butterworth-Heinemann, Amsterdam, 2017, ch 15, pp 911-938<\/p>\n

      17 N. Koleli y A. Demin, en Materiales Ambientales y Residuos<\/em>, M. N. V. Prasad y K. Shih (eds.), Academic Press, Londres, 2016, ch 11, pp 245-263<\/p>\n

      18 K. Stec et al., Arc. Foundry Eng<\/em>., 2017<\/strong>, 17, 107<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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