Areias de Fundição

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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.

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