La bentonita juega un papel vital en las mezclas de arcillas y arenas, provocando importantes alteraciones. Existen dos tipos principales de bentonita preparada: bentonita a base de sodio y bentonita cálcica y sódica. La bentonita de sodio, derivada de fuentes naturales o fabricadas artificialmente, es la preferida en la industria de la fundición por su notable rigidez y alta resistencia a la compresión en húmedo. Su buena plasticidad previene eficazmente el atrapamiento de arena, las cicatrices, el desprendimiento y el colapso de la arena en las piezas fundidas. 

Además, la bentonita de sodio es fácilmente moldeable y tiene una alta resistencia a la arena, lo que la hace ideal para procesos de forjado en moldes húmedos y secos en la industria del metal y una opción preferida como aglutinante de arena para fundiciones de precisión. Bentonita de calcio y sodio, preparado a partir de bentonita de calcio y sodio de base natural, se usa comúnmente como aglutinante de arena para piezas fundidas livianas, valorado por su practicidad y facilidad para limpiar las piezas fundidas de la arena.

En comparación con otros aglutinantes, la bentonita demuestra una excelente resistencia a la temperatura. Calentando a la temperatura adecuada, se elimina el agua libre de la bentonita manteniendo al mismo tiempo una cierta capacidad de unión. La capacidad aglutinante de la bentonita sólo puede restablecerse añadiendo agua y su pérdida también está relacionada con el grado de secado. Se identifican tres formas de humedad en la bentonita: agua libre (adsorbida en la superficie, eliminable por encima de 100°C), agua ligada (eliminada a 110°C, que queda después de la eliminación del agua libre) y agua reticular (agua estructural, parcial o completamente). eliminado en condiciones muy altas). 

Los diferentes tipos de bentonita exhiben distintas capacidades de unión y tolerancias de temperatura. Según los resultados del análisis térmico diferencial, la bentonita de sodio natural normalmente pierde efectividad a 638°C, mientras que la bentonita de calcio falla a 316°C. La temperatura de falla de la bentonita de sodio artificial, influenciada por los estándares de activación, generalmente tiende a ser más baja que la de la bentonita de sodio natural. En la arena arcillosa existen dos tipos de bentonita: la bentonita de alta calidad y la bentonita inactivada. Un mayor contenido de bentonita inactivada conduce a peores propiedades de la arena arcillosa.

Cuando la bentonita de sodio se calienta por debajo de 600°C, su capacidad de unión no se ve afectada. Sin embargo, a temperaturas superiores a 600°C, su capacidad de unión disminuye drásticamente. Una vez calentada por encima de 700°C, la bentonita de sodio pierde casi por completo su capacidad de unión. Por el contrario, la bentonita cálcica pierde gradualmente su capacidad de unión a partir de temperaturas superiores a 100 °C, y el aumento del calentamiento debilita aún más la fuerza de unión. La capacidad de la bentonita de sodio para soportar altas temperaturas es inicialmente pobre, con una temperatura de falla sólo ligeramente inferior a la de la bentonita de sodio natural; sin embargo, después de repetidos calentamientos, las dos actuaciones se vuelven similares.

Durante la fusión del metal para forjar, si la arena cerca de la superficie de fundición alcanza temperaturas superiores a 800°C, parte de la bentonita en la arena se vuelve ineficaz, independientemente del tipo de bentonita utilizado. Esta bentonita ineficaz puede adherirse a la superficie de la fundición o permanecer en la arena residual reciclada. La mayoría de las arenas clasificadas no suelen alcanzar temperaturas tan elevadas, excepto en la producción de piezas fundidas de gran tamaño. La temperatura y la velocidad del agua de eliminación de la cristalización varían entre las fundiciones que utilizan diferentes bentonitas. Se debe minimizar la cantidad de bentonita y cuanto mayor sea el contenido de bentonita eficaz, mayor será la proporción de bentonita ineficaz.

La manipulación de la arena vieja es crucial. Al seleccionar arena húmeda de arcilla para forjar, la mayor parte de la arena húmeda, incluso después de perder efectividad en la porción de contacto de fundición y convertirse en arcilla curada, se puede reutilizar. La eliminación adecuada de la arena residual es esencial para garantizar una arena húmeda de buena calidad. Para mantener la estabilidad del rendimiento de la arena tipo, es necesario controlar la temperatura de la arena vieja por debajo de 50°C para evitar la generación de arena caliente. El control de la humedad en la arena vieja es fundamental; si es demasiado baja, afecta la calidad de la mezcla de arena de manera similar a las altas temperaturas de la arena. Un menor contenido de humedad requiere más tiempo para mezclar y moler con agua, lo que afecta la calidad general de la arena mezclada. La humedad de la arena usada que ingresa al mezclador es solo ligeramente menor que la humedad de la arena mezclada, lo que permite tiempo suficiente para que el agua penetre completamente la bentonita superficial de la arena vieja.

Para piezas de hierro fundido hechas de arcilla arenosa húmeda, se necesita arena de grano fino. Como la proporción de arena vieja utilizada en la mezcla de arena suele ser superior a 90%, la arena vieja determina el tamaño de grano del tipo de arena. Se recomiendan controles frecuentes de la granulometría de la arena vieja, manteniendo el contenido de finos higroscópicos entre 2% y 5%. Los finos que absorben la humedad pueden incluir arcilla que ha perdido su función de absorción de humedad, junto con polvos finos como el polvo de carbón coque y arena fina.

Para aumentar la participación de mercado de la bentonita, se debe agregar una cantidad adecuada de bentonita durante el proceso de mezcla de arena. La composición de fabricante de bentonita Normalmente se mide mediante el método del azul de metileno y la cantidad medida se conoce como contenido adecuado de bentonita.

Para la dosificación de arena fresca, controlar la cantidad de arena cuando se usa arena nueva es crucial para mantener niveles totales de arena estables en el sistema. En los laminadores de nuestro país se utilizan cantidades relativamente grandes de arena, y el uso de arena nueva oscila entre 5% y 8%. Es necesario considerar factores como las especificaciones del equipo y la cantidad de arena ingresada para determinar la cantidad adecuada de arena nueva a usar.

La determinación de la cantidad total de carbón pulverizado que se agregará debe basarse en mediciones del contenido efectivo de carbón pulverizado de la arena vieja. Para arenas que contienen arcilla y arena húmeda, se debe controlar la cantidad de carbón pulverizado entre 3,5% y 5,5%. La cantidad total de carbón pulverizado añadido debe estar determinada por las características de la pieza fundida y la calidad del carbón pulverizado.

La mezcla de arena es crucial para mezclar uniformemente arcilla y arena para una penetración adecuada de la bentonita y la formación de una pasta adhesiva razonable en la superficie del grano de arena. Se requiere un gran aporte de energía para lograr las características deseadas del equipo de moldeo durante el mezclado de arena. Es importante elegir la secuencia de alimentación adecuada para reducir la cantidad de energía necesaria. Al mezclar arena vieja, un enfoque alternativo es mezclar arena y agua primero antes de agregar bentonita, lo que dispersa la humedad de manera más efectiva y crea bolas de arcilla más pequeñas que requieren menos energía para abrirse. El uso de mezcladores de arena intermitentes con un breve recorrido de agua antes de mezclar la arena puede mejorar la eficiencia al limpiar los tambores y los raspadores.

Las medidas para garantizar la resistencia a la compresión en húmedo deben alinearse con el método de moldeo elegido en lugar de perseguir una mayor resistencia, ya que una mayor resistencia requiere más energía. Muchos laminadores utilizan arena con una resistencia excesivamente alta, lo que genera problemas potenciales como mala calidad de la superficie y defectos de contracción. La resistencia a la tracción en húmedo para algunas arenas adecuadas para el moldeo manual o con máquina vibratoria puede alcanzar 130 ~ 170 kPa.