Aulas 3 Areias para Fundio em Moldes Perdidos

Componentes de uma Areia de Fundio:areia que o constituinte bsico, no qual devem ser observadas as caractersticos depureza, granulometria (tamanho de gros, distribuio granulomtrica, dureza, forma dosgros, integridade dos gros, refratariedade, permeabilidade e expansibilidade. Podem ser de slica, cromita, zirconita e olivina. argila, que constitui o aglomeranteusual nas areias de fundio sintticas (especialmente preparadas); carvo modo, eventualmente, para melhorar o acabamento das peas fundidas; dextrina, aglomerante orgnico, para conferir maior resistncia mecnica areia quando secada (estufada); farinhade milho gelatinizada (Mogul), que melhora a qualidade de trabalhabilidade da areia; breu em p, tambm como aglomerante, que confere, principalmente em areia seca,grande resistncia mecnica; serragem, eventualmente, para atenuar os efeitos da expanso.Faculdade Pitgoras Fundio e Processos Siderrgicos Halinson Faustino Dias Campos

Tipos de Areia de FundioAreia de slica: O ferro no reage com a slica O ferro oxidado reage com a slica: o oxido de ferro ealguns elementos de liga presentes no ferro escorificam a slica formando um silicato de ferro de baixo ponto de fuso e facilitando a penetrao do metal liquido.A maioria dos problemas de penetrao devida a reao pode ser resolvida adotando-se procedimentos metalrgicos corretos e evitando-se a reoxidao do metal durante o preenchimento do molde.O ar aspirado pelo fluxo de metal nas zonas de baixa presso.Faculdade Pitgoras Fundio e Processos Siderrgicos Halinson Faustino Dias CamposO magnsio altamente reativo com a slica

Tipos de Areia de FundioAreia de slica: Instabilidade da Forma Cristalina Expanso uniforme at 573 C, Para T> 573: quar quartzo b (expanso repentina) Prosseguindo o aquecimento: (ligeira contrao do quartzo b) Acima de 867 quartzo b tridimita (estvel ate 1470 C: C) Acima de 1470C: tridimita cristobalita (estvel entre 1470 e o seu ponto de fuso a 1728 C 0C)Entretanto, as transformaes quartzo b tridimita e tridimita cristobalita no ocorremfacilmente e possvel terse quartzo aquecido acima de 867 por horas ou dias, inalterado ou apenas C parcialmente transformado em tridimita ou cristobalita. Inversamente, podese ter tridimita ou cristobalita preservadas indefinidamente a temperatura ambiente.Faculdade Pitgoras Fundio e Processos Siderrgicos Halinson Faustino Dias CamposDesvantagens do uso de slica: elevada expansao termica, reatividade com alguns metais perigo de silicose.

Tipos de Areia de FundioAreia de zirconita: A zirconita e um silicato de zirconio, ZrO2.SiO2 (67,2% de xido de zircnio e 32,8% de xido de silcio). Ocorrncia: Em areias de praia na Austrlia,nos Estados Unidos, na ndia e no Brasil (Estado do Esprito Santo (Guarapari), associada a monazita, que e um minerio de torio, e exportada misturada a um outro minrio de zircnio, a badeleita). Apresenta alta refratariedade Um coeficiente de expansibilidade trmica muito pequeno (a expanso de 20 a 1000 e a sexta parte da observada para a slica) C Menor reatividade com vrios metais lquido, particularmente como ferro. Ponto de fusao: 2550 C Densidade 4,7.Faculdade Pitgoras Fundio e Processos Siderrgicos Halinson Faustino Dias Campos

Tipos de Areia de FundioAreia de cromita: Alto ponto de fuso (cerca de 2180 C) Densidade: 4,0 4,6 Expmica moderada Estabilidade da forma cristalina a temperaturas elevadas Comportamento qumico neutro. O mineral cromita, FeO.Cr2O3, raramente ocorre isolado e os minrios de cromo (cromita (FeO.Cr2O3) + picrocromita (MgO.Cr2O3) + espinelio (MgO.A12O3), + ganga constituida de serpentina, olivina, quartzo e piroxenios). Origem: Africa meridional. O Estado da Bahia possui importantes reservas de cromita.Para uso em fundio, a cromita no pode ter ganga em excesso, porque os minerais hidratados, como a serpentina, liberam gua a altas temperaturas. Recomendase, por isso, que a perda ao fogo da cromita no ultrapasse o valor de 0,5%, caso contrariopodemse esperar defeitos devidos a gs nas pecas fundidas.Fundio e Processos Siderrgicos Cr2O3:Faustinoa 50%; A12O3 : 11 a 16%; Fe2O3: 20 a 26%; MgO: 10 a 15%; SiO2: 3% Mximo 45 Dias Campos Halinson Faculdade Pitgoras

Tipos de Areia de FundioAreia de Olivina: Constituio: Ortossilicato de magnsio e ferro (90% de forsterita (Mg2 SiO4) e 10% de faialita (Fe2SiO4) Ponto de fuso: Cerca de 1800 C Densidade: 3,25 e 3,4 Expanso trmica verca de 30% da expanso das areias de slica Mineral frgil (Dis planos de clivagem) Recomendaes: teor mnimo de 80% de 2MgO.SiO2, perda ao fogo mxima 1,35% e umidade mxima 1%. Muito utilizada na fabricao de aos ao mangans H no Brasl ocorrncias de olivinas, caractersticas satisfatrias para areias de moldagem aglomeradas com argilas.Faculdade Pitgoras Fundio e Processos Siderrgicos Halinson Faustino Dias Campos

Tipos de Areia de FundioAreia de Chamote: Ponto de fuso: Varivel (pode se aproximar ao das areias de sliBaixa densidade Baixa condutividade dos gros Baixa expansibilidade (defeitos devidos a expansao comparado s areias de slica) Deve ser aglomerada com uma argila refratria (Para que suas propriedades refratariasnao sejam afetadas)

Carbono: Boa refratariedade Baixa expanso No molhado por metais lquidos Baixa revidadeDevese evitar o seu contato com oxignio a altas temperaturas. Faculdade PitgorasFundio e Processos Siderrgicos Halinson Faustino Dias Campos

Tipos de Areia de FundioFaculdade Pitgoras Fundio e Processos Siderrgicos Halinson Faustino Dias Campos

Classificao das Areias para MoldagemQuanto origem: natural; semisinttica ou sinttica. Apesar de j estar "pronta" a areia natural tem sido pouco utilizada dada as suas baixas propriedades. Quanto aouso: nova ou reciclada. Fundio de areiaverde que trabalhe basicamente com areia usada (reciclada) utiliza cerca de 10% de areia nova para recompor as perdas durante a reciclagem e manter as propriedades da areia estveis. Na areia reciclada soadicionadas tambm pequenas quantidades de aglomerantes e gua. Quanto ao emprego: areia de moldagem (faceamento ou enchimento) e areia de macho. Quanto ao estado de umidade: mida (verde) ou seca (estufada).Faculdade Pitgoras Fundio e Processos Siderrgicos Halinson Faustino Dias Campos

Propriedades das Areias para MoldagemAreias e aglomerantes devem ser criteriosamente escolhidos para garantir a reprodutibilidade das propriedades dos moldesCaractersticas Teor de umidade (%) Teor de SiO2 (%) Teor de argila total (%) Superfcie especfica terica (cm2/g) Tamanho de gro mdio (mm) Coeficiente de angularidade ndice de finura Valor da demanda de cido (mL HCl 0,1 N/50g de areia a pH 2) Permeabilidadebase (AFS) Nmero especfico terico de gros (dez unidades/g) Dimetro representativo (mm) Grau de afastamento (%)Faculdade Pitgoras Fundio e Processos Siderrgicos Halinson Faustino Dias CamposValor 0,1 max. 99,0 max. 0,1 max. 95 107 0,230 0,260 1,20 1,40 55 61 3,0 mx. 110140 7,0 10,0 0,188 0,211 10,0 13,0Especificaes de areia para fundio (ABNT NBR 12672).

Propriedades das Areias para MoldagemRefratariedade: a capacidade da areia suportar as temperaturas do metal vazado sem que haja fuso ou amolecimento / sinterizao.Temperatura de Fuso Pureza da AreiaRefratariedade Temperatura de Fuso RefratariedadeTemperatura de Fuso

Zircnia ~ 2420C Cromitaia ~ 2180C Chamote ~ 1700C a 1760C Slica Pura ~ 1710C Areias deSlica ~ 1350 C Impurezas Comuns em Areias de SlicaFaculdade Pitgoras Fundio e Processos Siderrgicos Halinson Faustino Dias CamposMica, xido de Ferro, Cabonatos de Clcio e Magnsio, Sdio, Potssio e s vezes substnciasrgnicas

Propriedades das Areias para MoldagemRefratariedade:Tipo de Areia Aplicao Fundio de Alumnio Areia de Slica (SiO2) Fundio de Cobre s vezedio de ferro fundido Fundio de ao Areias de Zircnia (ZrO2 . SiO2) Fundio de Ferros FudosFaculdade Pitgoras Fundio e Processos Siderrgicos Halinson Faustino Dias Campos

Propriedades das Areias para MoldagemGranulometria: Referese ao tamanho do gro de areia.Granulometria Menor tamanho de gro Menor tamanho de gro Caractersticas influenciadas Maior condutividade do molde Melhor acabamento superficialFaculdade Pitgoras Fundio e Processos Siderrgicos Halinson Faustino Dias Campos

Propriedades das Areias para Moldagem Porcentagem retida: a porcentagem de material retido em uma determinada peneira. Porcentagem acumulada: a soma das porcentagens retidas em uma determinada peneira e nas outras que lhe ficam acima da numerao. Mdulo de finura: a soma das porcentagens acumuladas em todas as peneiras da srie normal, dividida por 100. Quanto maior o mdulo de finura mais grosso ser o agregado. ndice de finura: a multiplicao do valor retido em cada peneira por um fator multiplicativo. Quanto maior o ndice de finura, mais fina ser a areia. Dimetro mximo: o nmero de peneira da srie normal na qual a porcentagem acumulada inferior ou igual a 5%. Granulometria Mdia (GM): Consiste na abertura terica da malha onde haveria 50% de material passante.Faculdade Uniformidade (GU): Diferena entre o passante de Grau dePitgoras Fundio eProcessos Siderrgicos 2/3 de GM e do passante de 4/3 de GM. Halinson Faustino Dias Campos

Propriedades das Areias para MoldagemAmostra Tamanho da Amostra 50 g; AFS Argila: 5.9 g, ou 11.8%; Areia: 44.1 g, ou88.2%. Abertura da Malha Fator Multiplicador Retido por Peneira Retido por Peneira Retido por Peneira mm M q (g) q (%) Acumulado (%) 3,36 3 0 0,00 0,00 1,68 5 00,00 0,00 0,84 10 0 0,00 0,00 0,59 20 0 0,00 0,00 0,42 30 0,2 0,40 0,40 0,297 40 0,65 1,30 1,70 0,21 50 1,2 2,40 4,10 0,149 70 2,25 4,50 8,60 0,105 100 8,55 17,10 25,70 0,074 140 11,05 22,10 47,80 0,053 200 10,9 21,80 69,60 300 9,3 18,60 88,20 44,1 88,2 246,1 173 2,461Peneira N 6 12 20 30 40 50 70 100 140 200 270 Prato Total If MFqxM 0 0 0 0 12 52 120 315 1710 3094 4360 5580 15243ndice de Finura= (q x M) qFaculdade Pitgoras Fundio e Processos iderrgicos Halinson Faustino Dias CamposMdulo de Finura= %peso retido acumulado 100NDICE DE FINURA RECOMENDADO Metal IF (AF) ao fundido 50-90 ferro fundido 80-130 no-ferrosos 90-160 Fonte: Processos hell: Materiais e Tecnologia

Propriedades das Areias para MoldagemEstabilidade trmica dimensional: Uma baixa expansibilidade trmica desejvel, pois isso proporciona uma menor possibilidade de defeitos nas peas devido menor variao volumtrica dos moldes e dos machos.Faculdade Pitgoras Fundio e Processos iderrgicos Halinson Faustino Dias Campos

Propriedades das Areias para MoldagemFormato dos gros: O formato dos gros de areia podem variar de redondos ou arredondados a angulares, passando pelos semi-angulares ou sub-angulares. No h um consensoquanto a geometria ideal para os gros, com uma leve tendncia de preferncia para osgros angulares que promovem uma melhor amarrao dos moldes, ou seja, um molde maisdenso e menos permevel.Faculdade Pitgoras Fundio e Processos iderrgicos Halinson Faustino Dias Campos

Propriedades das Areias para MoldagemEscoabilidade:A escoabilidade est ligada facilidade de compactao da areia. Esta est diretamente ligada a: Espessura e da qualidade dos filmes de argila umedecida que recobrem osgraos de areia. Caractersticas geomtricas dos grosNmero de contatos entre gros Irregularidade dos grosEscoabilidade EscoabilidadeO maior numero de pontos de contato nas areias angulares leva a menor escoabilidade. diminuio do tamanho mdio dos gros aumento do numero de faixas granulomtricas(espalhamento da distribuio granulomtrica).Aumento do nmero de contatos entre grosFaculdade Pitgoras Fundio e Processos iderrgicos Halinson Faustino Dias Campos

upondo-se que as formas dos gros sejam semelhantes, areias mais finas e/ou de distribuio granulomtrica mais espalhada, tendem a apresentar menor escoabilidade.

Propriedades das Areias para MoldagemPermeabilidade:Refere-se facilidade com que os gases passam pela areia. Quanto mais fcil passa ogs atravs da areia compactada, mais permevel a areia.Os gases que passam pela areia so provenientes de: Ar contido na cavidade do molde Combusto dos produtos contidos na areia Evaporao da gua contida na areia Dos gasesdissolvidos no metal e que se desprendem durante a solidificao.Acabamento uperficial ada de GasesEX: 45/50 AF 50/60 AF 90/100 AFFaculdade Pitgoras Fundio e Processos iderrgicos Halinson Faustino Dias Camposgrossa mdia fina++ -

Propriedades das Areias para MoldagemFatores que influenciam na permeabilidade Presena de finos Tamanho de gro maior Presena de argila Alta concentrao granulomUmidade da areia-base Diminui a permeabilidade Aumenta a permeabilidade Diminuia permeabilidade Aumenta a permeabilidade Aumenta a permeabilidade at um ponto timo de gua Aumenta a permeabilidade Aumenta a permeabilidade Diminui a permeabilidade Gros redondos e subangulares Maior tempo de mistura de aglomerantee grau de FundioFaustino Diasiderrgicos AltoProcessos Camposcompresso (socagem) Halinson Faculdade Pitgoras

Propriedades das Areias para Moldagemndice de Permeabilidade: Com um permemetro mede-se a quantidade de ar que atravessa longitudinalmente um corpo de prova padro.O volume de ar (V) que atravessa o CP inversamente proporcional a altura (h) do corpo de prova e diretamente proporcional ao ndice de permeabilidade (i), presso (p), seco () e ao tempo (t).V = i p. .t houi=V.h p..tndice de Permeabilidade I = 70 a 120 cm/min I = 10 a 30 cm/minTipo de Areia Areia aglomerada porosa (argila 5% a 8%)Faculdade Pitgoras Fundio e Processos iderrgicos Halinson Faustino Dias CamposAreia aglomerada mdia (argila 9% a 18%) I = 30 a 70 cm/min Areia aglomerada espessa (argila >18%)

Propriedades das Areias para MoldagemDifusividade Trmica: Altas permeabilidades de gases ou vapores no molde favorecema extrao rpida de calor (mecanismo de conveco), isto e, resultam em alta difusividade; Quando no h muitos gases, o efeito da densidade um fator importante na transferncia de calor. Alta densidade, favorece a difusividade trmica. (mecanismo de conduo), A intensidade de compactao e, portanto, uma varivel importante para controle da maioria das propriedades do molde, inclusive da permeabilidade e a difusividade trmica.Faculdade Pitgoras Fundio e Processos iderrgicos Halinson Faustino Dias CamposNa prtica usual de moldagem nas pequenas e medias fundies, incrementos moderados naintensidade de compactao trazem como efeito uma reduo de permeabilidade, no se notando variaes de importncia na difusividade.

Propriedades das Areias para MoldagemTeor de Argila: A determinao do teor de argila feito por ensaios de sedimentao por via mida seguida da extrao das partculas de argila em suspenso por suco. Argila AF - todas as partculas inferiores a 0,02mm existente na areia de moldagem, como: finos inertes, partculas de bentonita e aditivos.A = Mi Q x 100 MiComo no ensaio Mi de 50 g. A = 50 Q x 100 50Mi = Massa Inicial Q = Peso da slica aps ensaioFaculdade Pitgoras Fundio e Processos iderrgicos Halinson Faustino Dias Campos

Propriedades das Areias para MoldagemResistncia Mecnica: Compresso Ensaios Corte Flexo Trao

uportes com degrau na superfcieNa compresso a resistncia ruptura (Rp) proporcional a fora aplicada (F) e inversamente proporcional rea da seco do corpo de prova ()Faculdade Pitgoras Fundio e Processos iderrgicos Halinson Faustino Dias CamposRp = F

Propriedades das Areias para MoldagemResistncia Mecnica:A resistncia das areias verdes varia com o tipo e teor de argila bem como com o teor de umidade.A resistncia compresso aumenta tambm at um grau de umidade de 6%, decrescendo depois, porque a fluidez da argila provoca deslizamentos nos gros de slica (o ideal um grau de umidade de 6.6%)Faculdade Pitgoras Fundio e Processos iderrgicos Halinson Faustino Dias CamposVariao da resistncia a compresso e permeabilidade em areias verdes

Propriedades das Areias para Moldagemndice de hatter: Est ligado a deformabilidade da areia e da capacidade de absorver energia. O hatter test consiste em deixar cair um provete (corpo de prova) normalizado de areia (50 x 50mm), de uma altura tambm normalizada, sobre uma bigorna com uma peneira de malha normalizada. O corpo de prova ao chocar com a bigornaparte-se, e a % de areia que no atravessa a peneira define o ndice de queda (hatter).ndice de hatter = Peso da areia sobre a peneira x 100 Peso total do corpo de provaFaculdade Pitgoras Fundio e Processos iderrgicos Halinson Faustino Dias Campos

Propriedades das Areias para MoldagemEnsaio de Godding: Os ensaios realizados por Godding, estudaram a variao da resistncia compresso da areia aglomerada com argila verde, em funo da % de umidade para diversos valores de bentonita e argila morta (finos).Analisando o grfico, verifica-se que a resistncia mecnica diminui com o aumento daumidade, e aumenta com a % de finos O ndice de hatter varia de maneira inversa variao da resistncia a compresso.Faculdade Pitgoras Fundio e Processos iderrgicos Halinson Faustino Dias Campos1 Areia lavada + 5% betonita 2 Areia reciclada com 5% de argila morta + 5% betonita 3 Areia reciclada com 15% de argila morta + 5% betonitaCombinando do ndice de hatter, grau de umidade e resistncia temos: 1. ndice de hatter baixo: Possvel desmoronamento do molde aps retirada do modelo 2. ndice de hatter baixo: Fissurao e arraste de areia do molde aps retirada do modelo