Areias de Fundição




  • Areias de Fundi?º?úo

    Nas areias utilizadas como molde, um fator essencial ?® o pH que sempre tem de ser monitorado. A granulometria m?®dia ?® de 0,05 mm a 2 mm (peneiras 10 a 270).

    Os tipos de areia existentes s?úo: s?¡lica, cromita, zirconita, olivina, chamote e cerabeads.

    Tipos de areias:

    S?¡lica (??xido de sil?¡cio ÔÇô SiO2)

    Cromita (FeOCr2O3) ÔÇô alta condutividade t?®rmica (ideal para pe?ºas pequenas)

    Zirconita (silicato de zirc??nio ÔÇô ZrO2SiO2) densidade: 4,7

    Baixa molhabilidade no Fe

    Areia base olivina

    Forsterita (2MgO. SiO2) e faialita (2FeO. SiO2).

    Areia base Chamote

    Quadro Geral das caracter?¡sticas da Areia

    Composi?º?úo Qu?¡mica/caracter?¡sticas

    S?¡lica

    Cromita

    Zirconita

    Olivina

    Chamote

    SiO2 (%)

    99,02

    1 a 2

    30 a 34

    40 a 43

    52 a 60

    Al2O3 (%)

    0,049

    12 a 25

    0,5 a 1

    1 a 2

    43 a 45

    Cr2O3 (%)

    36 a 50

    MgO (%)

    0,031

    13 a 18

    ZrO3 (%)

    64 a 68

    FeO3 (%)

    0,019

    15 a 25

    1 a 2

    FeO (%)

    5 a 7

    Caracter?¡sticas f?¡sicas

    Densidade real (g/cm3)

    2,2 a 2,65

    4,45 a 4,65

    4,6 a 4,7

    3,25 a 3,4

    2,6 a 2,7

    Densidade aparente (g/cm3)

    1,7

    2,7 a 2,9

    3 a 3,1

    2,1 a 2,3

    1,35

    Dilata?º?úo m?®dia at?® 1000??C (%)

    1,5

    0,9

    0,4

    1,1

    0,6

    Tf (??C)

    1750

    2200

    2550

    1800

    1840

    Ts (??C)

    1350 a 1450

    1350 a 1500

    140

    1250 a 1600

    Dureza (Mohs)

    6 a 6,5

    5,5 a 7

    7 a 7,5

    6,5 a 7

    Expans?úo T?®rmica a 871??C(mm/mm)

    0,457

    0,127

    0,076

    0,203

    Faixa de m??dulo (AFS)

    25 ÔÇô 180

    50 ÔÇô 90

    95 ÔÇô 160

    40 ÔÇô 160

    Rea?º?úo qu?¡mica ?á alta temperatura

    ?ücida – Neutra

    B?ísica – Neutra

    ?ücida – Neutra

    B?ísica

    Areia-base cereabeads ÔÇô sinteriza?º?úo da mulita (3Al2O3-2SiO2) + alumina e Kaolin (61% de Al2O3 e 37% de SiO2)

    – Ts ÔÇô 1650??C

    – m??dulo de finura: 15 ÔÇô 130 AFS

    – Alta refratariedade

    -Ligas

    Ferro fundido

    Alum?¡nio

    A?ºos

    Quadro comparativo entre cerabeads e outras areia

    Cerabeads

    Zirconita

    Cromita

    S?¡lica

    Densidade (g/cm3)

    1,69

    2,99

    2,81

    1,58

    Refratariedade (??C)

    1825

    1825

    1880

    1730

    Expans?úo T?®rmica (%)

    Tra?ºos

    0,18

    0,47

    1,39

    Vantagens

    Desvantagens

    – elevada fluidez;

    – alta temperatura de sinteriza?º?úo;

    – alta dureza do gr?úo;

    – boa resist?¬ncia ao choque t?®rmico;

    – composi?º?úo qu?¡mica est?ível;

    – boa resist?¬ncia ?á abras?úo;

    – alta estabilidade t?®rmica a elevadas temperaturas.

    – elevado pre?ºo;

    – baixa condutividade t?®rmica;

    – alto calor espec?¡fico, que significa a dificuldade que a areia tem de se aquecer e maior ainda em se resfriar.

    Aglomerantes ÔÇô resinas:

    Sistema aglomerante: 2 resinas e 1 agente de cura

    Aglomerante ?® composto de 2 partes

    Resina parte 1 ÔÇô tipo fen??lica

    Resina parte 2 ÔÇô tipo org?ónico

    A mistura de parte 1 com parte 2 origina um sistema uret?ónico

    Resina parte 1 ?® a parte reativa, baixa viscosidade que facilita o recobrimento dos gr?úos de areia e a mistura com parte 2 do sistema aglorante (poliisocianato). Na cura grupos hidroxilas de P1 reagem com grupos isocianatos de P2 na presen?ºa de amina.

    Agente de cura

    O agente de cura utilizado para a cat?ílise do processo s?úo as aminas terci?írias com alto grau de vaporiza?º?úo (vol?íteis). Os principais usados para caixa-fria s?úo:

    TEA (trietilamina);

    DMEA (dimetiletilamina);

    TMA (trimetilamina);

    DMIA (dimetil-isopropilamina).

    A utiliza?º?úo do TEA requer sete a oito vezes mais g?ís inerte ou ar que o DMEA para a cura.

    Compara?º?úo TEA e DMEA

    TEA

    DMEA

    – mais utilizado no Brasil;

    – menor custo;

    – menor odor;

    – pode ser aquecido at?® 75??C, no m?íximo.

    – utilizado na Europa;

    – maior custo;

    – maior odor;

    – menor tempo de cura;

    – dispensa aquecimento;

    – maior produtividade.

    O DMEA requer maior press?úo de vapor e maior solubilidade no g?ís de transporte, mas ?® mais caro e irritante que o TEA.

    HOÔÇôR1ÔÇôOH + OH + OCNÔÇôR2ÔÇôNCO => OR1ÔÇôOOCNHÔÇôR2ÔÇôNH

    Parte 1 Parte 2 TEA

    Os teores de parte 1 e parte 2 variam entre 0,5% e 1% de cada, normalmente em teores iguais, ou uma diferen?ºa de 10%. O agente de cura varia de 5% a 7% sobre o peso das duas partes juntas.

    Dado pr?ítico: utilizar de 1 a 1,5 cm3 de agente de cura gaseificado para cada quilo de areia misturada.

    Adensamento da areia

    M?®todo

    Caracter?¡sticas

    Pontos Limitantes

    Sopro

    – elevada produtividade

    – necessita maquin?írio

    – projeto especial de vents e tubula?º?úo de sopro

    Adensamento Manual

    – pequenos lotes de produ?º?úo

    – elevada densidade de compacta?º?úo

    – dificuldade em obter adensamento uniforme

    – baixa produtividade

    – dificuldade em adensar areia em cavidades profundas

    Adensamento mec?ónico

    – moldes e machos grandes

    – possibilidade de adensamento n?úo uniforme

    temperatura de gasagem pode estar correlacionado com:

    utiliza?º?úo de areia muito fina;

    press?úo de sopro alta;

    teores elevados em parte 1 e 2;

    teores elevados de parte 2 em rela?º?úo ?á parte 1;

    insufici?¬ncia de vents;

    mistura insuficiente de ar (transporte) e agente de cura;

    mistura cm temperatura muito baixa.

    Ap??s mistura a areia possui vida ??til de 4 h, mas ?® recomendado 2 h. N?úo utilizar antes de 10 a 15 min.

    Vantagens

    Desvantagens

    – elevada resist?¬ncia mec?ónica dos moldes e machos logo ap??s a gasagem;

    – baixa evolu?º?úo de gases;

    – excelente colapsabilidade;

    – elevada precis?úo dimensional;

    – elevada produtividade;

    – elevada fluidez da mistura;

    – excelente acabamento superficial;

    – baixa press?úo de compacta?º?úo;

    – ferramental em v?írios materiais;

    – dispensa arma?º?Áes met?ílicas;

    – n?úo utiliza estufagem;

    – utiliza?º?úo imediata ap??s a extra?º?úo o ferramental;

    – possibilidade de obter machos de geometrias complexas;

    – forma?º?úo de carbono v?¡treo, podendo dispensar pinturas.

    – custo elevado das resinas e agentes de cura;

    – necessidade de uma areia de elevada qualidade;

    – controle necess?írio da temperatura de areia;

    – ambiente de trabalho necessita ser arejado e com exaust?úo;

    – tempo de estocagem de machos moldes pela elevada higroscopicidade;

    – sistema de gasagem caro;

    – a baixa viscosidade de aglomerante pode ocasionar colagem de partes do macho ferramental. Compacta?º?úo muito favorece o aparecimento de trincas ou veiamentos.

    Confec?º?úo do Ferramental

    para baixas s?®ries:pl?ístico, cujo problema ?® ser atacado por agentes de limpeza e de desmoldagem, que diminuem a sua vida ??til, e resina ep??xi ou madeira;

    para m?®dias s?®ries: ligas de alum?¡nio, ligas de cobre;

    para grandes s?®ries: ferro fundido, a?ºo e alum?¡nio.

    Pintura

    melhorar acabamento superficial dos machos confeccionados e das pe?ºas fundidas;

    preven?º?úo de defeitos de rea?º?úo entre liga vazada e a areia do macho ou sinteriza?º?úo;

    para caixa fria ?® recomendado revestimento a base de ?ílcool ou ?ígua.

    base de ?ígua: pode utilizar cargas refratarias de zirconita, grafita, s?¡lica, cromita, chamote ou alumina;

    base de ?ílcool: pode utilizar cargas refratarias de magnezita, grafita, s?¡lica, cromita, zirconita, chamote ou alumina.

    sua utiliza?º?úo ?® recomendada na possibilidade de:

    defeitos provenientes da expans?úo da s?¡lica;

    friabilidade do macho;

    acabamento superficial ruim.

    alguns cuidados para serem tomados durante a utiliza?º?úo de tintas:

    escolher a carga refrat?íria compat?¡vel com partes do macho pintadas antes da secagem;

    manter uma camada fina e uniforme de tinta;

    tintas ?á base de ?ígua devem ser aplicadas respeitando-se um intervalo de dez minutos ap??s a confec?º?úo do macho;

    tintas ?á base de ?ílcool devem esperar 30 min ap??s a confec?º?úo do macho para a aplica?º?úo;

    controlar a densidade da tinta

    a secagem pode ocorrer atrav?®s de chama, ma?ºarico ou estufa;

    s?? ?® empregada quando n?úo h?í mais possibilidades de evitar defeitos, pois enfraquece superf?¡cie do macho ou molde.

    Defeitos caracter?¡sticos do processo

    Veiamento

    – Causas poss?¡veis:

    alta densidade de compacta?º?úo devido ?á fluidez da mistura;

    dilata?º?úo da s?¡lica;

    amolecimento da liga?º?úo uret?ónica.

    – Solu?º?Áes:

    uso de aditivos (oxido de ferro Fe3O4 em teores de at?® 6%) e tintas;

    redu?º?úo do tempo e da temperatura de vazamento;

    modifica?º?úo no sistema de canais;

    uso de areia mais grossa.

    Inclus?Áes de carbono v?¡treo

    – Causas poss?¡veis:

    teor elevado em aglomerantes e decomposi?º?úo dos mesmos;

    tempo de vazamento longo e temperatura de vazamento baixa;

    turbul?¬ncia do metal.

    – Solu?º?Áes:

    reduzir o teor total de aglomerantes;

    elevar a temperatura e aumentar a velocidade de vazamento;

    utilizar aditivos, ??xidos de ferro em teores de 1% a 3% e tintas;

    modificar sistema de canais.

    Escamas (chagas)

    – Causas poss?¡veis:

    redu?º?úo da resist?¬ncia superficial do molde ou macho;

    exposi?º?úo de partes do molde a elevadas temperaturas (irradia?º?úo de calor);

    macho ÔÇô molde danificado.

    – Solu?º?Áes:

    aumentar o teor de aglomerante;

    reduzir o tempo e a temperatura de vazamento;

    n?úo utilizar machos recuperados;

    controlar tempo de mistura.

    Pinholes (cavidades profundas na superf?¡cie da pe?ºa) +Fe ligas

    H2O + 2 RÔÇôN=C=O => RÔÇôNHÔÇôC

    – Causa poss?¡vel:

    presen?ºa de ?ígua no sistema.

    – Solu?º?Áes:

    utilizar aditivos (Fe3O4 em teores de at?® 6%);

    reduzir o teor em parte 2;

    diminuir o teor de ?ígua no sistema.

    Ader?¬ncia no ferramental

    – Causas poss?¡veis:

    falta de desmoldante;

    elevado teor em aglomerante;

    falhas de projeto;

    superf?¡cie irregular do ferramental;

    press?úo elevada do sopro.

    – Solu?º?Áes:

    utilizar desmoldante adequado;

    reduzir o teor em aglomerante;

    verificar a superf?¡cie do ferramental;

    controlar a press?úo de gasagem.