Areia de Moldagem - Propriedades, Tipos, Processo, MCQs

Neste artigo vamos aprender sobre O que é areia de moldagem , Propriedades da areia de moldagem e tipos de areia de moldagem .

O principal material utilizado na fundição para moldagem é a areia. Isso ocorre porque possui as propriedades vitais para fins de fundição.

Fontes

Todas as areias são formadas pela quebra de rochas devido à ação de forças naturais como geada, vento, chuva, calor e correntes de água. As rochas, no entanto, são muito complexas em sua composição, e as areias contêm a maioria dos elementos das rochas das quais são fragmentos. Por esse motivo, areias de moldagem em diferentes partes do mundo variam consideravelmente. Hoje, a areia é obtida de locais que provavelmente já foram fundos e margens de rios e dunas de areia.

Na Índia, as areias de fundição são encontradas na área de Damodar e Barakar, Santhal Pargana (Bihar), Batala (Gurdaspur, Punjab), Bhavnagar (Saurashtra), Londha (Maharashtra), Avadi e Veeriyambakam (Madras), Kanpur, Jabalpur, Rajkot, Guntur , no Ganges e em muitos outros lugares.

Ingredientes Principais

Os principais ingredientes das areias de moldagem são:(1) grãos de areia de sílica (2) argila (3) umidade e (4) materiais diversos.

A sílica na forma de quartzo granular, em si uma areia, é o principal constituinte da areia de moldagem. A areia de sílica contém de 80 a 90 por cento de dióxido de silício e é caracterizada por uma alta temperatura de amolecimento e estabilidade térmica.

É um produto da quebra de rochas de quartzo ou a decomposição de granito, que é composto de quartzo e feldspato . O feldspato, quando decomposto, transforma-se em argila (silicato de alumínio hidratado). No entanto, grãos de areia de sílica conferem refratariedade, resistividade química e permeabilidade à areia. Eles são especificados de acordo com seu tamanho e forma médios.

Argila é definido como aquelas partículas de areia (menos de 20 mícrons de diâmetro) que não se sedimentam a uma taxa de 25 mm por minuto, quando suspensas em água. A argila consiste em dois ingredientes: lodo fino e argila verdadeira . O lodo fino é uma espécie de matéria estranha ou depósito mineral e não tem poder de ligação.

É a verdadeira argila que confere à areia do molde a força de ligação necessária, para que o molde não perca a sua forma após a compactação. A argila verdadeira é composta de agregados extremamente pequenos de partículas cristalinas, geralmente em forma de flocos, chamadas minerais de argila. A maioria das areias de moldagem para diferentes graus de trabalho contém 5 a 20 por cento de argila. A umidade, na quantidade necessária, fornece a ação de ligação da argila.

Quando a água é adicionada à argila, ela penetra na mistura e forma um microfilme que reveste a superfície de partículas de argila em forma de flocos. A qualidade de ligação da argila depende da espessura máxima do filme de água que ela pode manter. A ação de ligação é considerada melhor se a água adicionada for a quantidade exata necessária para formar o filme. Por outro lado, a ação de colagem é reduzida e o molde fica enfraquecido se houver excesso de água. A água deve estar entre 2 e 8 por cento.


Materiais diversos que são encontrados, além de sílica e argila, na areia de moldagem são óxido de ferro, calcário, magnésia, soda e potassa. As impurezas devem estar abaixo de 2 por cento.

Classificação

Tipos de areias de moldagem:Podem ser classificadas geralmente em três tipos diferentes:(1) areias de moldagem naturais , (2) areias sintéticas ou com alto teor de sílica , e (3) areias especiais .

1. Areias de moldagem naturais

Areias de moldagem naturais , chamadas de areias verdes, são retiradas de leitos de rios ou escavadas em covas. Possuem uma quantidade apreciável de argila que atua como uma ligação entre os grãos de areia e são utilizados como recebidos com adição de água. A quantidade e o tipo de argilominerais presentes afetam a resistência, tenacidade e refratariedade da areia.

Estes também são obtidos por britagem e moagem de arenito amarelo macio, rochas carboníferas, etc. Durante a operação de moagem, os agregados de argila se decompõem e as partículas de argila são distribuídas uniformemente sobre os grãos de areia. A forma do grão dessas areias deve ser sub-angular a arredondada.


Devido à sua facilidade de disponibilidade, baixo custo e alta flexibilidade de operação, areias de moldagem naturais são usadas para a maioria dos fundidos leves ferrosos e não ferrosos. Os requisitos dessas areias são atendidos pelo IS:3343-1965 , que os classificou em três notas A , B e C , de acordo com seu teor de argila e temperatura de sinterização.

2. Areias Sintéticas

Areias sintéticas são basicamente areias com alto teor de sílica contendo pouco (menos de 2%) ou nenhum aglutinante (argila) na forma natural. Ocorrem como depósitos soltos ou mal consolidados de origem sedimentar, dunas sopradas para o interior da costa ou depósitos acumulados em estuários e rios ao longo da costa.

Eles também são feitos em fundição, primeiro triturando arenitos de quartzito e depois lavando e classificando-os para produzir um grau de areia de forma e distribuição de grãos necessários. A resistência desejada e as propriedades de ligação dessas areias são desenvolvidas por adições separadas, como bentonita, água e outros materiais.

Isso permite maiores flexibilidades no conteúdo de propriedades como resistência a verde e a seco, permeabilidades e outras que podem ser facilmente variadas à vontade. De fato, portanto, as areias sintéticas são mais caras do que as areias naturais.

IS:1987-1974 cobre os requisitos de areia com alto teor de sílica para uso em fundições e a classifica em três graus de acordo com o teor de sílica.

3. Areias Especiais

Areias especiais são ideais para obter características especiais, que normalmente não são obtidas em outras areias. Zircão, olivina, chamota, cromita e cromo-magnesita são frequentemente usados ​​como areias especiais. As areias de zircônio são adequadas para núcleos de peças fundidas de latão e bronze. Algumas fundições usam areia de olivina para fundições não ferrosas de natureza complexa. Chamotte é valioso para fundições de aço pesado.

As areias de cromita e cromo-magnesita são particularmente úteis onde a tendência de resfriamento deve ser aumentada para controlar a solidificação. Eles também são adequados como materiais de revestimento em moldes para fundições de aço.

Tipos de areia de moldagem

As areias de moldagem podem novamente ser classificadas, de acordo com seu uso, em número de variedades. Estes são descritos abaixo.

Moldagem em Areia Verde

É uma mistura de areia de sílica com 18 a 30 por cento de argila, tendo um total de água de 6 a 8 por cento. A argila e a água fornecem a ligação para a areia verde. É fino, macio, leve e poroso. Estando úmida, quando apertada na mão, mantém a forma, a impressão que lhe dá sob pressão. Os moldes preparados nesta areia são conhecidos como moldes de areia verde.

Moldagem em Areia Seca

A areia verde que foi seca ou assada depois que o molde é feito é chamada de areia seca. Eles são adequados para peças fundidas maiores. Os moldes preparados nesta areia são conhecidos como moldes de areia seca.

Marga Areia

A areia de barro é rica em argila, até 50% ou mais, e seca muito. Isso é particularmente empregado para moldagem de loma, geralmente para grandes peças fundidas.

De frente para Areia

A areia de revestimento forma a face do molde. Ele é usado diretamente próximo à superfície do molde e entra em contato com o metal fundido quando o molde é vazado. Consequentemente, está sujeito às mais severas condições e deve possuir, portanto, alta resistência e refratariedade.

É feito de areia de sílica e argila, sem adição de areia usada. Diferentes formas de carbono são usadas para evitar que o metal queime na areia. Às vezes, eles são misturados com 6 a 15 vezes mais areia de moldagem fina para fazer revestimentos.

A camada de areia de revestimento em um molde geralmente varia de 20 a 30 mm. De 10 a 15 por cento de toda a quantidade de areia de moldagem usada na fundição é areia de face. Uma mistura de areia de revestimento para moldagem de areia verde de ferro fundido pode consistir em 25% de areia fresca e especialmente preparada, 70% de areia velha e 5% de carvão marinho.

Suporte Areia

A areia de apoio ou areia de piso é usada para apoiar a areia de revestimento e preencher todo o volume do frasco. A areia de moldagem velha e usada repetidamente é empregada principalmente para essa finalidade.

A areia de apoio às vezes é chamada de areia preta por causa da antiga areia de moldagem usada repetidamente ser de cor preta devido à adição de pó de carvão e à queima ao entrar em contato com o metal fundido.

Sistema Areia

Nas fundições mecânicas onde é empregada a moldagem por máquina, o chamado sistema de areia é usado para encher todo o frasco. Nas unidades mecânicas de preparação e manuseio de areia, nenhuma areia de revestimento é usada. A areia usada é limpa e reativada pela adição de aglutinantes de água e aditivos especiais. Isso é conhecido como areia do sistema. Como todo o molde é feito com este sistema de areia, a resistência, a permeabilidade e a refratariedade da areia devem ser maiores que as da areia de apoio.

Separando areia

A areia de separação é usada para evitar que a areia verde grude no padrão e também para permitir que a areia na superfície de separação da capa e do arrasto se separe sem grudar. Esta é uma areia de sílica limpa e sem argila, que serve ao mesmo propósito que o pó de separação.

Núcleo Areia

A areia usada para fazer os núcleos é chamada de areia do núcleo, às vezes chamada de areia betuminosa. Trata-se de areia de sílica misturada com óleo de núcleo que é composto de óleo de linhaça, resina, óleo mineral leve e outros materiais de ligação. Piche ou farinhas e água podem ser usados ​​em núcleos grandes para economia.

Propriedades da areia de moldagem

Quais são as propriedades da areia de moldagem?

A areia de moldagem adequada deve possuir seis propriedades. Propriedades da areia de moldagem são:Deve ter porosidade, fluidez, colapsabilidade, adesividade, coesão ou resistência e refratariedade.

1. Porosidade :- A propriedade mais importante da areia de moldagem é a porosidade, também conhecida como permeabilidade. Refere-se à capacidade da areia de moldagem de permitir a passagem de gases. Durante o vazamento de metal fundido na cavidade de areia, gases e vapor são produzidos. Esta propriedade é afetada não apenas pela forma e tamanho das partículas de areia, mas também pela quantidade de argila, material ligante e umidade na mistura.
2. Fluxabilidade :- A capacidade da areia para preencher pequenas lacunas no padrão. A alta fluidez produz um molde mais preciso e, portanto, é útil para fundições detalhadas.
3. Recolhibilidade :- A capacidade da mistura de areia de colapsar sob força. A maior colapsabilidade do molde permite que o metal fundido encolha livremente à medida que se solidifica, evitando rasgos ou rachaduras a quente.
4. Adesividade :- A adesividade é a propriedade da areia que faz com que as partículas de areia adiram às laterais da caixa de moldagem. A aderência da areia permite o levantamento adequado do cabo junto com a areia.
5. Coesividade :- A coesão da areia é a capacidade de suas partículas permanecerem juntas. É a resistência à tração da areia de moldagem. Esta propriedade é crítica para manter as formas intrincadas do molde. A resistência inadequada pode fazer com que as partículas do molde colapsem durante o manuseio, viragem ou fechamento. A adição de argila e bentonita melhora a coesão.
6. Refratário :- A refratariedade da areia refere-se à sua capacidade de suportar altas temperaturas do metal fundido sem fusão ou amolecimento. Areias de moldagem com baixa refratariedade podem pegar fogo quando o metal fundido é derramado no molde. Os moldes de areia normalmente devem ser capazes de suportar temperaturas de até 1650°C.
7. Força :- A resistência do suporte que foi seco ou cozido é chamado de resistência a seco. Deve ter então força para resistir às forças erosivas de metal derretido, e manter sua forma.

Processo de moldagem em areia

Fundição na areia , também conhecido como fundição por moldagem em areia ou Processo de moldagem em areia , é um processo de fabricação baseado em fundição que usa um molde de areia. Itens e componentes de metal de vários tamanhos e formas são feitos com ele. Para colocar sua prevalência em perspectiva, a fundição em areia é responsável por mais de 60% de todas as fundições de metal. As seis principais fases da fundição em areia são descritas em detalhes abaixo.

Passo 1:Coloque o molde na areia

A colocação do molde em areia é a etapa inicial da fundição em areia. O molde tem um impacto direto no tamanho e na forma da peça fundida. Como resultado, os fabricantes devem desenvolver novos moldes para produzir itens e componentes metálicos em tamanhos e formas especificados.

Etapa 2:estabeleça um sistema de bloqueio

Um sistema de gating é usado em quase todos os processos de fundição, e a fundição em areia não é exceção. Ele afunila o molde fundido na cavidade do molde usando um copo de vazamento e túneis ou “portas” para o molde. As empresas de manufatura colocarão um sistema de abertura como este depois de definir o projeto do molde na areia.

Etapa 3:o padrão do molde deve ser removido

As empresas de manufatura podem então remover o padrão do molde da areia depois que o sistema de gating estiver no lugar. Neste momento, o padrão do molde é irrelevante. A areia toma a forma do molde quando é colocada no seu interior. Como resultado, é possível remover o padrão do molde.

Etapa 4:Despeje o metal fundido na cavidade do molde

Agora é hora de despejar o metal fundido na cavidade do molde. Ferro, aço, alumínio, bronze, magnésio, zinco e estanho são apenas alguns dos metais e ligas que podem ser fundidos na areia. As organizações de manufatura podem precisar aquecer metais ou ligas até 3.000 graus Fahrenheit, dependendo do metal ou liga exato empregado. O metal ou liga é derramado na cavidade do molde, uma vez que tenha se transformado de um estado sólido para um estado líquido.

Passo 5:Espere o metal esfriar

As empresas de manufatura devem esperar que o metal derretido esfrie uma vez que tenha sido colocado no orifício do molde. Novamente, diferentes tipos de metal requerem quantidades variadas de tempo de resfriamento. O metal fundido esfriará e passará de uma forma líquida para uma forma sólida.

Etapa 6:Abra o molde para remover a fundição de metal

Abrir o molde para extrair o metal fundido recém-gerado é o sexto e último passo na fundição em areia. Os padrões de molde geralmente são reutilizáveis, mas os moldes em si não são. Como resultado, cada vez que uma empresa de manufatura deseja fabricar um novo produto ou componente metálico usando fundição em areia, ela deve desenvolver um novo molde.

Colapsibilidade da areia de moldagem

Colapsibilidade da areia de moldagem refere-se à capacidade da areia de ser facilmente removida da fundição depois de solidificada. As areias com baixa colapsabilidade grudam tenazmente na fundição. Uma areia com baixa colapsabilidade induzirá rachaduras e rasgos a quente em peças fundidas de metal que se flexionam muito durante o resfriamento ou têm longas faixas de temperatura de congelamento. Para melhorar a colapsabilidade, certos aditivos podem ser introduzidos.

MCQ

1. A permeabilidade pode ser definida como a propriedade da areia de moldagem

A. para manter os grãos de areia juntos
B. para permitir que os gases escapem facilmente do molde
C. suportar o calor do derretimento sem mostrar nenhum sinal de amolecimento
D. nenhuma das opções acima

Resposta: Opção B

2. Por que a areia de moldagem deve ser porosa?

A. Para os gases entrarem
B. Para que a água entre
C. Para que os gases escapem
D. Para que a água escape

Resposta:Opção C
Explicação: Uma areia de moldagem é definida como uma areia que tem buracos e pode conter uma certa quantidade de umidade. Um molde deve conter poros e ser poroso para que os gases possam escapar livremente.

Isso foi tudo sobre areia de moldagem, onde abordamos todos os tópicos, como O que é areia de moldagem, descrevemos propriedades da areia de moldagem, processo de moldagem de areia verde, areia seca, colapsabilidade e alguns MCQs baseados nesses tópicos.