informe de desgasificacion y fluidez.(1)

7/24/2019 Informe de Desgasificacion y Fluidez.(1)

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Universidad Nacional Experimental PolitcnicaAntonio Jos de Sucre

Vicerrectorado BarquisimetoDepartamento de n!enier"a #etal$r!ica

Secci%n de #etalur!ia &"sica&undici%n

Integrantes:


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Luis Gonzales C.I: 16.538.352

Richard Varela C.I: 19.571.165

Jess !alo C.I: 2"."##."1"

Seccin 01

Introduccin.

A nivel industrial los defectos en las pizas fundidas son un gran inconveniente en la

produccin, ocasionando grandes prdidas monetarias debido a que las mismas pueden

quedar inutilizables, en esta prctica se estudiaran dos defectos que se pueden presentar

en las piezas como son la falta de llenado y porosidad.

La porosidad es un defecto producido por efecto de los gases disueltos en los

metales fundidos y que se presenta una vez solidificado. En el caso del aluminio el gas

responsable de la porosidad es el hidrogeno. El aluminio y sus aleaciones son muy

susceptibles a absorber idrgeno durante la fusin y la colada. !ebido a que la

solubilidad del idrgeno en el aluminio se incrementa e"ponencialmente al aumentar la

temperatura, una gran cantidad de idrgeno es captado por el aluminio durante la

fusin, luego el mismo es e"pulsado durante la solidificacin formando burbu#as$ un

porcenta#e de stas salen a la atmsfera, pero la cantidad remanente permanece en el

aluminio causando porosidades en la pieza slida.

En esta prctica se estudiara la presencia de porosidades en probetas de aluminio y

de igual forma se estudiara el proceso de desgasificado mediante la inyeccin de

nitrgeno en el ba%o metlico durante cierto tiempo, as& como el efecto que este proceso de

desgasificado puede producir en cuanto a la cantidad de porosidades que puedan estar

presentes en las probetas.

La falta de llenado es otro defecto a estudiar en esta prctica, este es producido

entre otros factores por la falta de fluidez del metal al momento de llenar la cavidad del

molde$ para este estudio se contara con tres moldes en forma de espiral en los cuales se

realizaran coladas de aluminio fundido a diferentes temperaturas y se verificara como la

temperatura afecta en la fluidez del mismo y como consecuencia en la capacidad de

llenado del molde.


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Procedimiento experimental.

En esta prctica se estudiara bsicamente como afecta la fluidez del metal

'aluminio( al momento de realizar la colada y un defecto especifico que se produce durante

la misma, como lo es la porosidad, que se presenta en algunos metales a los que no se les

aplica un proceso de desgasificacin, para ello se realizaron unos e"perimentos siguiendo

el siguiente procedimiento)

Para el estudio de la fluidez:

*e fabrican tres moldes de arena con la utilizacin de un modelo en forma de

espiral. *e coloca la placa modelo sobre una superficie plana y sobre ella una ca#a de

moldeo. +on la arena se procede a moldear cuidadosamente para que esta llegue a todos

los lugares del modelo. La arena se ataca para compactarla y posteriormente se enrasa con la ca#a.

*e da vuelta a la ca#a #unto con la placa modelo, se coloca una segunda ca#a sobre

la placa y se moldea con la arena.

Este procedimiento se realiza tres veces. Listo los moldes, se realiza la colada de cada una de las piezas

La primera a -/+, la segunda a una temperatura de -/+ y la tercera a 01/+.

*e mide la longitud de cada una de las piezas para realizar comparaciones entre

ellas.

2ara el estudio de la porosidad se prepararon tres probetas de forma cil&ndrica de

aluminio sin desgasificar y tres desgasificadas con el siguiente procedimiento)

Sin desgasificar:

*e dispone de una coquilla para obtener las probetas.

*e funde cierta cantidad de aluminio para perfiles.

3na vez fundido el metal se procedi a realizar la colada de la primera pieza.

*e desmolda la pieza y se prepara la coquilla para una segunda colada.

La segunda pieza es colada y se desmolda.

2or 4ltimo es colada la tercera pieza.

Desgasificada:


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Luego de la obtencin de estas tres probetas, se preparan otras tres pero esta vez

con aluminio desgasificado de la siguiente forma)

*e fundi aluminio de perfiles como en el caso anterior.

3na vez fundido el aluminio se inyecto en l nitrgeno a 5 pie67h durante dos

minutos apro"imadamente con el ob#etivo de desgasificar el metal fundido. *e colaron las tres probetas siguiendo el procedimiento anterior.

3na vez obtenidas las probetas se les realiza un traba#o metalogrfico con el ob#etivo

de observar los defectos presentes en ellas y de esta forma comparar los resultados de las

probetas sin desgasificar y las que fueron desgasificadas.

Resultados.

Experimento de fluidez:

8igura 95. 2ieza colada a temperatura de -:+


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8igura 9;. 2ieza colada a temperatura de -:+

8igura 96. 2ieza colada a temperatura de 01:+


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8igura 91. !iferencia de llenado en cada pieza

!istancias de llenado en el espiral para cada pieza)

2ieza ,=cm

6 01:+ 5>cm


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8igura 90. 2robeta desgasificada.

Anlisis de resultados.

Experimento de fluidez:

Es notable como el efecto de la temperatura del metal l&quido afecta la fluidez del

mismo, a medida que la temperatura del ba%o l&quido est ms cercana del punto de

fusin, este ser menos fluido y tendera a solidificar en menor tiempo, ocasionando falta

de llenado en el molde como se observa en los e"perimentos realizados 'ver figura 1(.

?ientras ms cercana este la temperatura del ba%o liquido al punto de fusin, menor ser

la capacidad de llenado del molde al realizar la colada. 'Estos datos pueden ser

verificados en la tabla 95 de resultados para cada pieza(.

+abe destacar que la forma del molde favorece al enfriamiento del ba%o l&quido ypor supuesto en la solidificacin del mismo, a medida que el metal fundido avanza a travs

del molde este se va enfriando hasta el punto en que e"istir un descenso de la temperatura

muy apreciable con respecto a la temperatura con la cual se introdu#o al molde, este

descenso ocasiona que solidifique parte del metal, interrumpiendo el paso del metal

restante a travs del molde, ocasionando la falta de llenado, para evitar esto es

recomendable realizar un sobrecalentamiento del metal fundido y as& elevar la fluidez del

mismo y aumentar el tiempo de solidificacin.

Experimento de porosidad antes y despus del desgasificado:

En las probetas en las que no se realiz el proceso de desgasificado 'ver figura 9=(,

es notable que las porosidades presentan mayor tama%o comparado con las que si se les

realizo el desgasificado, esto es debido a que la cantidad de hidrogeno disuelto en el metal

es mucho mayor y al solidificar el aluminio este hidrogeno se concentra en lugares

espec&ficos y crea estas porosidades de tama%o considerable.

En el caso del desgasificado 'figura 90(, gran cantidad del hidrogeno es e"tra&do

del metal liquido mediante la difusin del idrgeno a las burbu#as del gas de arrastre


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'nitrgeno(, esto se debe a las diferencias de presin parcial entre el hidrogeno y el

nitrgeno inyectado al aluminio l&quido, al e"istir menor cantidad de hidrogeno disuelto en

el aluminio, las porosidades que se originan tendern a ser ms peque%as que en el caso

donde no se realiz el desgasificado.

!onclusin.

La fluidez de un metal l&quido se ve afectada por las propiedades de ste como la

viscosidad, densidad entre otros$ as& como tambin, por las condiciones en el queste estado se mantenga, siendo la influencia de la temperatura el principal factor.

La fluidez de los metales fundidos depende de varios factores, siendo uno de los de

mayor importancia la temperatura de colada, mientras mayor sea la temperatura a

la cual este el metal l&quido al momento de realizar la colada, mayor ser la fluidez

del mismo y por lo tanto tender a llenar mucho me#or y con ms facilidad las

cavidades del molde.


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Los defectos de porosidades se pueden disminuir en gran medida si al metal

fundido se le aplica un proceso de desgasificado antes de realizar la colada, este

proceso e"trae el gas disuelto y de esta forma las piezas fundidas presentan una

gran disminucin de porosidades al solidificar.

El mecanismo de desgasificacin del aluminio, consiste en el transporte o porte del

idrgeno en las burbu#as del gas de arrastre, que en nuestra prctica se emple

el @itrgeno, sta desgasificacin nos permite obtener piezas con me#or calidad al

reducir en gran medida las porosidades presentes en la pieza final.

"AR!# $E%RI!#

ecientemente los procesos de desgasificacin de aluminio han logrado substancialesme#oras.

Las estrictas regulaciones en los niveles de contaminacin, as& como incrementos en las

demandas de calidad han obligado a investigar nuevos mtodos de desgasificacin.

Los desgasificantes tradicionales como cloro, he"acloroetano y diclorodifluorometano

'8ren 5;(, tienden a ser sustituidos debido a su alta emisin de contaminantes que atacan

la capa de ozono. Esto ha impulsado el desarrollo de nuevos mtodos de desgasificacin,

tales como el uso de gases inertes los cuales tienen una influencia directa sobre el aumentode la calidad del producto, y una completa eliminacin de los gases contaminantes.

El aluminio y sus aleaciones son muy susceptibles a absorber idrgeno durante la fusin

y la colada. !ebido a que la solubilidad del idrgeno en el aluminio se incrementa


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e"ponencialmente al aumentar la temperatura, una gran cantidad de idrgeno es

captado por el metal durante la etapa de fusin, mismo que es e"pulsado durante la

solidificacin formando burbu#as$ un porcenta#e de stas salen a la atmsfera, pero lacantidad remanente permanece en el aluminio causando porosidades en la pieza slida.

La formacin de estas porosidades es promovida por la presencia de inclusiones en el

metal que act4an como nucleantes para las burbu#as durante la solidificacin, de ah& que

el ob#etivo de la desgasificacin sea tanto reducir el nivel del idrgeno en el metall&quido, como el de reducir el n4mero de inclusiones.

El proceso de desgasificacin del aluminio consiste en la inyeccin de un flu#o de gas dearrastre 'Argn o @itrgeno( en el aluminio fundido$ dicha inyeccin debe llevarse a cabo

antes de iniciar la colada del metal fundido. El mecanismo de desgasificacin, consiste en

la difusin del idrgeno a las burbu#as del gas de arrastre, esto debido a las diferenciasde presin parcial de idrgeno entre el gas de arrastre y el aluminio l&quido '8ig. 5(.

8igura 5. Esquema del proceso de de desgasificacin y arrastre.

3no de los parmetros ms importantes de la desgasificacin del aluminio que determinael grado de la eficiencia en la desgasificacin, es el tama%o de la burbu#a inyectada$

cuando el tama%o de la burbu#a es grande la desgasificacin resulta inadecuada. La 8ig.

;, muestra el efecto del tama%o de la burbu#a en la eficiencia del desgasificado. Btrosfactores importantes son) el suministro de un n4mero suficiente de burbu#as y la proteccin

de la superficie del metal l&quido para evitar la reabsorcin del idrgeno.


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Fig. 2

Los mtodos empleados en la desgasificacin del aluminio, se diferencian en dos factores)

tipo de desgasificantes y medio de inyeccin.

Los medios de inyeccin, pueden ser)

Cnyeccin mediante lanzas

Cnyeccin mediante elementos porosos

Cnyeccin mediante mquinas de impulsin rotativas

$ipos de Desgasificantes&itrgeno

Das incoloro, no corrosivo y no inflamable, es inerte e"cepto cuando es calentado a muyaltas temperaturas. +omo es un gas no corrosivo, no se requieren materiales especiales

para su almacenamiento y control. El @itrgeno ha sido usado como desgasificante con

buenos resultados, su costo es inferior al del Argn, pero los tiempos de desgasificacin

son ms prolongados y consecuentemente se reducen los niveles de produccin,aumentando los costos de energ&a.

Argn

Das monoatmico, incoloro, inodoro, no corrosivo y no inflamable. El Argn no reaccionacon ning4n elemento ni compuesto, no requiere tanques de almacenamiento ni equipos de

control de flu#o especiales. *u eficiencia como desgasificante es muy alta y su emisin de

contaminantes es nula$ la remocin de idrgeno es mayor y los tiempos dedesgasificacin son menores que con @itrgeno.

'luidez


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Es la aptitud de los metales para ser conformados por moldeo, es decir, para llenar los

moldes y reproducir con e"actitud su contorno. !epende de una serie de parmetros como

son) iscosidad,

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