Areia de Fundição

7/21/2019 Areia de Fundição

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Areia de fundição

Prof. Paulo Boccasius



Fundição em areia

• Objetos de cobre moldados em areia datam de 4000a.C. na Mesopotmia



Circuito de fundição em areia !erde



Areia de Molda"em

• Areia de Molda"em # um sistema $etero"%neo constitu&doessencialmente de um elemento "ranular refrat'rio (normalmenteareia silicosa)* um ou mais a"lomerantes e um plastificante ('"ua).

Alternati!amente a '"ua pode ser suprimida se o a"lomeranteutili+ado for l&,uido.• A areia de molda"em de!e apresentar ele!ada refratariedade* boa

resist%ncia mecnica* permeabilidade ade,uada e plasticidade (oumoldabilidade).

• -' da areia destinada fabricação de mac$os espera/se* al#m dosre,uisitos ei"idos para a areia de molda"em* boa colapsibilidade*definida como a perda de resist%ncia da areia ap1s o in&cio dasolidificação da peça.



Areia de Molda"em

• A maioria das operaç2es de fundição em areia usa areia de sílica (SiO 2).3eralmente* a areia utili+ada para a fabricação de um molde para oprocesso de fundição # composta por uma mistura de '"ua e ar"ila. Amistura t&pica em !olume pode ser 56 de areia* 46 de '"ua e 76 de ar"ila.8m ecelente controle de todos os aspectos das propriedades da areia #

crucial ,uando fabricação de peças de fundição em areia.

9ssas areias são refrat'rias na nature+a e podem resistir temperatura dometal ,ue est' sendo derramado* sem fusão.

As areias de moldagem* por não rea"ir ,uimicamente ou combinar com o

metal fundido* podem* portanto* ser usadas repetidamente.

Al#m disso* as areias t%m um alto "rau de permeabilidade e* assim*permitem o escape dos "ases formados durante o !a+amento.



Circulação e utili+ação da areia em umprocesso de fundição

• Mat#rias Primas: controle de ,ualidade (;aborat1rio de Areais)

• Preparação da Mistura: misturadores* silos e sistemasde transporte

• Molda"em: silos* sistemas de transporte e m',uinas demolda"em.

• Moldes: sistemas de transporte* !a+amento*resfriamento e desmolda"em.

• Areia da <esmolda"em: sistemas de transporte(reapro!eitamento no sistema de molda"em) e descarte.



Classificação

• ,uanto ori"em: natural= semi/sint#tica ou sint#tica. Apesar de j'estar >pronta> a areia natural tem sido pouco utili+ada dada as suasbaias propriedades.

• ,uanto ao uso: no!a ou reciclada. Fundição de areia/!erde ,ue

trabal$e basicamente com areia usada (reciclada) utili+a cerca de?06 de areia no!a para recompor as perdas durante a recicla"eme manter as propriedades da areia est'!eis. @a areia reciclada sãoadicionadas tamb#m pe,uenas ,uantidades de a"lomerantes e'"ua.

• ,uanto ao empre"o: areia de molda"em (faceamento ouenc$imento) e areia de mac$o.

• ,uanto ao estado de umidade: mida (!erde) ou seca (estufada).



Caracter&sticas necess'rias para ummolde de areia

• Plasticidade esist%ncia a esforços (etração do⇒modelo)

• Consist%ncia eprodu+ir e conser!ar a forma da⇒ca!idade ap1s a etração do modelo

• efratariedade esistir s temperaturas ele!adas s⇒,uais são submetidos

• Permeabilidade Permitir a sa&da do ar e de "ases da⇒ca!idade do molde

• Colapsibilidade <e!em ser facilmente destrut&!eis⇒ap1s a solidificação das peças



Caracter&sticas do molde em areia

?. esist%ncia mecnica <e!e suportar o peso do metal l&,uido

D. Permeabilidade <e!e permitir ,ue os "ases liberados pelo l&,uido escapem

E. esist%ncia erosão <e!e resistir ação do l&,uido ,ue flui durante o !a+amento

4. Colapsibilidade <e!e permitir a contração do metal sem perder inte"ridade

. Baia ader%ncia ao metal fundido <e!e se separar facilmente do metal ,uando solidificado

G. 9conHmico Baio custo pois neste caso teremos uma peça por molde




• Permeabilidade: a areia de molda"em de!e ser suficientemente porosa para permitir,ue os "ases dissol!idos* ,ue são liberados no ar ,uando o metal con"ela* ou aumidade presente "erada dentro dos moldes # remo!ida li!remente ,uando os moldessão derramados. 9sta propriedade # c$amada de porosidade ou permeabilidade.

• Colapsibilidade: a areia de molda"em de!e entrar em colapso durante a contração defundição solidificada. 9la não oferece ,ual,uer resist%ncia* o ,ue pode resultar emrac$aduras nas peças fundidas. Al#m dessas propriedades espec&ficas do material demolda"em* ele de!e ser barato* reutili+'!el e de!e ter boa conduti!idade t#rmica.

• efração: refração # a propriedade de resistir s altas temperaturas. Areia demolda"em com refratariedade baia pode ,ueimar o molde.

I a capacidade do material de moldagem de resistir temperatura do metal l&,uido aser !ertido para ,ue não se confunda com o metal. A refratariedade da areia de s&lica #mais alta.




• Adesi!idade: # a propriedade mais importante da areia de molda"em e #definida como as part&culas de areia sendo capa+es de aderir a outrocorpo* então* apenas a areia de!e ser juntar/se com facilidade com oslados da caia de molda"em e dar f'cil ele!ação e "iro ,uando preenc$ida.

• Jetura de areia: a tetura da areia # definida por seu taman$o de "rão e

distribuição de taman$o de "rãos. A tetura escol$ida para um aplicati!o de!e permitir ,ue a porosidadenecess'ria ofereça força suficiente e produ+a o acabamento superficialdesejado na molda"em.

• 9stabilidade t#rmica: a areia adjacente ao metal # a,uecidarepentinamente e sofre epansão. Ke a parede do molde não #dimensionalmente est'!el sob a,uecimento r'pido* rac$aduras* flamba"eme descamação podem ocorrer.



Areia !erde

• Molda"em em areia !erde # o mais empre"ado pelo seubaio custo e caracter&sticas de refratariedade.

• Os materiais refrat'rios "ranulares são:•

Areia silicosa• Areia de +irconita• Areia de cromita• Areia de oli!ina

• Areia de mulita• Areia carbon'cea• Areia de c$amote



Preparação da areia de molda"em

• MO;<A39M 9M A9LA A 9<9:• • Constituintes da Mistura:

A9LA BAK9 N A3;OM9A@J9N 38AN A<LJLOK• Areia Base constituinte "ranular refrat'rio⇒

• A"lomerante Bentonita(ar"ila) ação de li"ação entre os "rãos da areia⇒ ⇒base recobrimento dos "rãos⇒

• "ua li"aç2es ,u&micas a"lomeraçãoQdos "rãos* propicia a obtenção de⇒ ⇒moldabilidadeQ.

• Formação de li"aç2es por pontes de R



Aditi!os

• P1 de Car!ão:• atenua efeitos de epansão da s&lica• redu+ contato do metal l&,uido com a superf&cie do

molde Mel$ora o acabamento superficial⇒

• Amido de Mil$o(Mo"ul)• aumenta a plasticidade

• <etrina• aumenta resist%ncia aos efeitos da epansão t#rmica da

s&lica



Componentes de uma areia defundição

• areia ,ue # o constituinte b'sico* no ,ual de!em serconsiderados as caracter&sticas de pure+a*"ranulometria* refratariedade e permeabilidade=

• ar"ila* ,ue constitui o a"lomerante usual nas areias defundição sint#ticas (especialmente preparadas)=

• '"ua* finali+ando a formação da li"a.



esinas

• I a respons'!el pela a"lomeração dos "rãos de areia* conferindoa resist%ncia mecnica ao molde e mac$o.

• Porcenta"em de resina: peso em relação s areias para mac$o epara moldes em processos de cura frio e K$ell.

• esist%ncia a frio: resist%ncia mecnica da areia a"lomerada comresina em temperatura ambiente.• Jempo de Banca: tempo em ,ue se pode trabal$ar com a areia

ap1s a mistura com a resina.• Jempo de cura: tempo ap1s o ,ual o modelo pode ser etra&do.

• esist%ncia a ,uente: resist%ncia mecnica da areia a"lomeradacom resina durante o preenc$imento do molde com metal li,uido.

• Colapsibilidade: facilidade com ,ue a areia entra em colapso noin&cio de solidificação do metal dentro do molde.



Confecção dos mac$os

• Para a confecção dos mac$os* as areias de!emapresentar alta resist%ncia depois de estufadas (secas)*alta dure+a* alta permeabilidade e inalterabilidade.

• Os seus componentes* al#m da areia natural e '"ua*incluem !'rios tipos de a"lomerantes* entre os ,uaispodem ser citados o silicato de s1dio* resinas* pic$e*melaços* 1leos etc.

• Os mac$os são normalmente secos em estufa

(estufados) entre ?0S e D0S C.



Processos



Jipos de molde em areia

?. Areia de base K&lica* cromita* +irconita...

D. A"ente a"lomerante Ar"ila (bentonita)

E. Plastificante "ua

4. Outros aditi!os P1 de "rafite* amido* etc..

?. Areia de base K&lica* cromita* +irconita...

D. A"ente a"lomerante esinas polim. (furnicas*

fen1licas...)

E. Outros aditi!os Tido de ferro...

Moldes com areiali"ada ,uimicamente

Moldes comareia !erde



Aspectos tecnol1"icos da areia

• Jipos de "rão/ Forma:

• "rãos redondos

• "rãos suban"ulares• "rãos an"ulares

• Os "rãos redondos são os ,ue mais facilmente c$e"am a

densidade m'ima* por isso são utili+ados como areia deenc$imento. Kão os ,ue apresentam maior durabilidade.• Os "rãos an"ulares são os mais usados por,ue

apresentam mel$or permeabilidade.



An'lise "ranulom#trica

• 3ranulometria* "raduação ou composição "ranulom#trica deum a"re"ado # a distribuição percentual dos seus di!ersostaman$os de "rãos* considerando a ,uantidade de material*em massa* retido nas peneiras da série normal (7G= E= ?5=

5*= 4*= D*4= ?*D= 0*G= 0*E= 0*? mm)* determinados de acordocom a @B 7D?7 (AB@J* ?57).• Al#m da curva de composição granulométrica são tamb#m

definidos* no ensaio de "ranulometria* o módulo de finura e adimensão máxima (dimetro m'imo) do a"re"ado.

• O m1dulo de finura corresponde ao !alor resultante da somada percenta"em retida acumulada nas peneiras da s#rienormal citadas anteriormente* di!ididas por ?00.



9nsaio de "ranulometria



<eterminação de "ranulometria

• A determinação de "ranulometria # reali+ada atra!#s deum ensaio ,ue consiste na separação dos "rãos emdiferentes peneiras.

• Assim* os "rãos são separados conforme seu taman$oe se obt#m a distribuição do peso indi!idual das fraç2es.@esse ensaio* temos os resultados do teor de ar"ila AFKou total* m1dulo de finura* teor de finos e concentração

granulométrica.



;aborat1rio de areia



Circuito de preparação de areia




• 9ssas soluç2es en"lobam desde o retorno de areia usada*at# o abastecimento da m',uina de molda"em com aareia preparada* incluindo o sistema de automação e

controle do processo.• Como elemento principal da central de areia eistem

misturadores com capacidade de ?4 at# ?44 tU$ poreemplo.

• Para o resfriamento de areia* fa+emos uso de resfriadorescont&nuos ou de leito fluidi+ado* de acordo com acapacidade necess'ria e a mel$or confi"uração.




Circuito de areia numa fundição mecani+ada




• Fluo"rama de preparação de areia:• ?/ Os moldes !a+ados caem no desmoldador !ibrat1rio• D/ A areia cai em um alimentador !ibrat1rio• E/ A areia !ai para uma correia transportadora

• 4/ Passa por uma polia ma"n#tica• / I ele!ada pelo ele!ador de canecas e entra na

peneira poli"onal• G/ I en!iada para um silo de estoca"em de areia

• 7/ A areia # en!iada para um misturador • / Kaindo do misturador # arejada• 5/ I transportada para os silos de molda"em



<esmoldador !ibrat1rio

Os moldes !a+ados caem no desmoldador !ibrat1rio



<esmoldador !ibrat1rio



9le!ador de canecas

Os ele!adores de canecas* de uma ou duas colunas* ,ue conse"uem efetuartransportes !erticais com efici%ncia e economia de custos e espaço f&sico. Osele!adores de canecas constituem um meio econHmico de transporte !ertical de

material a "ranel* podendo ser inclinados de at# 70V* $a!endo casos especiaisde e,uipamentos $ori+ontais.



9steira transportadora

Uma esteira transportadora consiste em duas ou mais poliasque movimentam uma superfície em que determinados materiaisou objetos são transportados.Ela é muito usada,principalmente namineração.Esteiras transportadoras são muito usadas no transporte de areia

nas fundições.



9steira transportadora

• COB9J8A K8P9LO: Jem como principalcaracter&stica prote"er a carcaça da ação do materialtransportado* como:

• esistir abrasão.

• esistir a 1leos * substncias 'cidas e alcalinas.• esistir ao calor* sob alta temperatura.• A condiç2es espec&ficas* com propriedades especiais de

resist%ncia c$ama* antiest'tica* at1icas* etc.• CACAWA: Jrata/se de um reforço t%til de fibras

sint#ticas* cuja caracter&stica principal # de resistir tensão ei"ida pelo transportador.



Kilos de estoca"em de areia




Os e,uipamentos de transporte (cintas transportadoras* ele!adores debaldes* etc.) são fabricados com precisão m'ima para asse"urar o maiortempo de ati!idade e o m&nimo derramamento de areia



Jambores ma"n#ticos

• Os tambores ma"n#ticos remo!emcontaminantes ferrosos e corpos estran$os deferro de materiais !olumosos noprocessamento de alimentos* ,u&micos*minerais e outros produtos.

• Os tambores estão montados na sa&da dotransportador ou diretamente sobre umsistema de alimentação !ibrat1rio.

• Os &mãs de Jerras aras de alta intensidadeestão montados num tambor de aço

inoid'!el resistente ao des"aste. A caia dotambor # suportada por rolamentos seladosde ele!ada ,ualidade ,ue pro!idenciam umarotação fi'!el e sua!e em torno do elementoma"n#tico



Jambores ma"n#ticos



esfriador de areia

esfriador com leito fluidi+ado # utili+ado para resfriar da areia de retorno at# atemperatura correta antes da entrada no misturador de areia. Com informaç2es detemperatura e umidade de entrada e sa&da da areia en!iadas continuamente ao

sistema de controle de resfriamento de areia* asse"ura as mel$ores condiç2es deareia.



Misturador

• 9istem !'rios tipos b'sicos de misturadores ,ue*empre"ando diferentes soluç2es mecnicas* perfa+emessencialmente a mesma se,u%ncia de operaç2es:"al"as ou m1s ,ue comprimem porç2es de areia e p's

,ue cisal$am essa areia comprimida e a misturam comporç2es não comprimidas. 9m certos tipos* oamassamento pelas "al"as # substitu&do pelo impacto* aaltas !elocidades* de porç2es de areia arremessadas

por um a"itador r'pido contra outras porç2es emrepouso relati!o.



Misturador



9le foi projetado para a preparaçãode areias de fundição e est' emfuncionamento em muitos pa&ses domundo.O Kpeedmullor consiste num

recipiente cil&ndrico* conjunto dep's e m1s rotati!os e dedispositi!os para dosa"em de areia*'"ua e aditi!os.O recipiente # fio. O fundoconsiste de duas c$apas fundidas

semi circulares ,ue podem sertrocadas.



Misturador



Misturador tipo "al"a

• Projetado para utili+ar bateladas maiorese ciclos mais lon"os para oferecermel$or consist%ncia e controle.

• Maiores bateladas proporcionam mel$oruniformi+ação dos mltiplos moldes e deoutras !ariaç2es na areia de retorno.Ciclos mais lon"os proporcionam mel$orcontrole.

• As ferramentas adapt'!eis oferecemfleibilidade para se ajustar s !ariaç2esna composição da batelada e nodesen!ol!imento das propriedades.



Misturador tipo "al"a



;in$as de Molda"em

As ;in$as de Molda"em são etens2es da Moldadora. O objeti!o #alcançar a m'ima performance em uma lin$a de produção.

8ma ;in$a de Molda"em al#m de acompan$ar as s#ries damoldadora* tamb#m pode ser: manual* semi/autom'tica ouautom'tica.



;in$as de Molda"em

Os componentes de uma lin$anormalmente são:

irador de caia=Fec$ador de caias=9le!ador de caias=<esmolda"em do bolo= Abertura de caias=9mpurrador de caias=Frena"em da lin$a=Jransfer%ncia de caias=

Fre+amento de canal=Pistas para colocação de mac$os=



;in$as de Molda"em

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