Areias De Fundição

Areias de Fundição

Areia de fundição é um aglomerado constituído de areia base, aglomerante, água e aditivos.

Areia Base - É o que define a qualidade superficial da peça e o comportamento do molde a temperaturas elevadas. É obtida através de minerais ou de forma sintética.

Propriedades das areias base:

• Granulometria: Diâmetro médio de um grão de areia considerando-se todos os grãos como esféricos; (varia, normalmente, de 0.05 mm a 2 mm para areias de fundição).

• Refratariedade: Temperatura a partir da qual o molde deverá ter alterações em suas propriedades.

• Permeabilidade: Capacidade da areia de permitir passagem de fluido pelos espaços intergranulares.

Areias base mais utilizadas:

Areia de Sílica (SiO2)

Vantagens: É obtida com um teor de impureza mínimo; pela abundância de silício na crosta terrestre e facilidade de purificação, é muito mais barata;

Desvantagens: Tem uma elevada expansão térmica; tem reatividade com alguns metais e ligas; pode causar uma doença denominada silicose.

Areia de zirconita (ZrO2SiO2)

Vantagens: É mais refratária e apresenta a menor expansão térmica entre as areias mais utilizadas; é menos reativa com outros metais, particularmente com o ferro;

Desvantagens: É mais cara, pois este tipo de areia não existe em abundância; sua alta densidade faz com que se gaste mais dessa areia para se fazer um molde.

Areia de cromita (FeO Cr2O3)

Vantagens: É a mais refratária entre as areias mais utilizadas; alto ponto de fusão (cerca de 2180 °C); comportamento químico neutro;

Desvantagens: Existem poucos locais de obtenção desta areia no mundo, portanto, é mais cara.

Areia de olivina (Mg2SiO4 Fe2SiO4)

Vantagens: propriedades intermediárias se comparadas aos outros tipos de areia;

Desvantagens: propriedades intermediárias se comparadas aos outros tipos de areia; tem a refratariedade mais baixa entre as areias mais utilizadas; material frágil.

Aglomerante - É o material cuja finalidade é promover a ligação entre os grãos da areia base, dando certa resistência e moldabilidade ao material resultante. Uma areia de fundição pode conter mais de um tipo de aglomerante, dependendo do resultado requerido para a peça.

Aglomerantes mais utilizados

Argila (principalmente bentonita) – Garante uniformidade ao material;

Dextrina – Fornece maior resistência mecânica ao molde quando este é seco em estufa;

Farinha de milho gelatinizado (Mogul) – Melhora a trababilidade da areia;

Breu em pó – dá à areia seca grande resistência mecânica.

Aditivos - Materiais adicionados à areia de fundição para suprir a necessidade de certa propriedade que não foi possível ser obtida através da areia base, do aglomerante e da água, no caso da areia verde.

Os aditivos podem suprir:

• Deficiências no processo de mistura que levam a insuficiência de dispersão de argila e água sobre os grãos de areia;

• Influir nas interações entre a superfície do molde e o metal líquido, eliminando as reações metal-molde, aprimorando o acabamento superficial, evitando lavagens e inclusões de areia, etc.;

• Elevar a resistência a seco;

• Modificar propriedades a altas temperaturas;

• Facilitar a desmoldagem;

• Compensar os efeitos colaterais de outros aditivos;

Aditivos Orgânicos

Carbonáceos: Pó de carvão (ou Carvão Cardiff), piches, resinas, asfaltos, que servem principalmente para evitar aderência da areia à peça;

Celulósicos: Pó-de-madeira, que serve para consumir o oxigênio da cavidade do molde e para compensar a expansão térmica da areia;

Amidos e Dextrinas: Aumentam a plasticidade sem grande prejuízo à resistência a compressão, aumentam a resistência e reduzem os efeitos da expansão térmica.

Aditivos Inorgânicos

Pó de materiais naturais ou sintéticos que podem: adicionar alguma resistência e/ou plasticidade a quente; formar uma massa semilíquida que preencha os vazios e impeçam a penetração de metal; etc. Os tipos mais utilizados são o pó-de-sílica e o óxido de ferro.

A Areia nos Processos de Fundição

Areia Seca – Este tipo de areia pode ser: semissintética ou sintética. No processo de fundição passa por estufa que deixa o molde mais rígido.

Areia Verde - É a areia mais barata e mais utilizada nos processos de fundição por gravidade. Recebe este nome por ser uma areia que contém umidade (em paralelo com a madeira verde, que também contém umidade).

Areia Cimento - Baseada em areia siliconada, cimento portland e água. Possui bom acabamento e é muito utilizada com peças de grande porte.

Areia de Macho – É uma areia que contém óleo de macho, óleo de linhaça (secativos), elementos orgânicos e bentonita. Necessita de secagem em estufas.

Areia para Shell Molding - Mistura-se areia e resina sintética (aglomerante). Tem o melhor acabamento entre os processos que envolvem areia. Necessita de secagem em estufas.

Tratamento com CO2 - O tratamento com CO2 pode ser feito em areia verde para o endurecimento do molde. Após a moldagem da caixa é injetado o gás CO2 que reage segundo equação abaixo:

Na2SiO3 + H2O + CO2 Þ Na2CO3 + SiO2 + H2O

Essa reação faz com que a areia endureça e apresente coloração esbranquiçada.

Preparação da Areia

A preparação da areia consiste em um conjunto de processos que visa transformar a matéria prima da areia de fundição na areia pronta propriamente dita. São dois processos que constituem a preparação da areia: