Guia Completo dos Métodos de Teste de Areia em Fundições

TESTE DE AREIA: Neste artigo, discutiremos os vários métodos de teste de areia que são muito importantes para entender em uma fundição.

Em fundições progressivas, reconhece-se que a areia de fundição merece tanta atenção quanto o metal de fundição. A areia de fundição pode representar um terço do custo da peça fundida acabada. Na moderna produção em massa de fundições em areia, a areia de moldagem que constitui o principal material de moldagem é, portanto, requerida a ser testada periodicamente para que o controle de sua composição e propriedades possa ser mantido. Os testes podem ser químicos ou mecânicos.

Testes químicos são usados apenas para determinar elementos indesejáveis na areia, e na maioria dos casos testes mecânicos são empregados. A Tabela 11.7 mostra a demanda média para areias de moldagem.

Granulometria (Grain-Fineness)

O tamanho de grão de uma areia é designado por um número chamado "número de finura de grão" que indica o tamanho médio bem como as proporções de grãos menores e maiores na mistura. Um dado número de finura de grão corresponde a uma peneira padrão de 280 mm de diâmetro que tem o número idêntico de malhas nela. O teste de finura é conduzido peneirando grãos de areia por meio de um conjunto de peneiras padrão que são graduadas e numeradas de acordo com a finura de sua malha. Para a maioria das práticas de fundição, um banco de peneiras com as seguintes aberturas é o mais conveniente (Tabela abaixo).

Os testes mecânicos essenciais incluem finura, teor de umidade, teor de argila, permeabilidade, resistência à compressão e dureza do molde. O número de finura de grão é calculado multiplicando os percentuais acima por uma constante dada, uma para cada peneira, denominada multiplicador. Os produtos desta multiplicação são somados para obter um produto total. O número de finura é então calculado pela fórmula:

Produto total / porcentagem total de areia retida na peneira

Métodos de Teste de Areia

Vamos discutir os vários métodos de teste de areia:

Teste de Teor de Umidade

Este teste é realizado secando 50 g de areia úmida até peso constante entre 105°C e 1100°C em forno uniformemente aquecido, resfriando à temperatura ambiente em um dessecador e então pesando a amostra seca. A diferença entre os pesos úmido e seco da amostra em gramas dividida por 50 g dá a porcentagem de teor de umidade na areia dada.

Um instrumento chamado medidor de umidade é amplamente usado em fundições modernas. O instrumento sopra ar quente através da areia úmida em uma bandeja, cujo fundo é feito de tela metálica de 500 malhas. A amostra de areia é espalhada sobre a bandeja em uma camada fina, e ar quente é soprado por um período de aproximadamente três minutos através de uma amostra de 50 g. A umidade é efetivamente removida e uma balança de precisão determina a perda de peso da amostra.

Um instrumento portátil chamado umidômetro permite ao usuário determinar o teor de umidade de uma areia quase instantaneamente. Os dois braços do instrumento são inseridos na amostra dada de areia de moldagem mantida em um recipiente, e uma pequena corrente elétrica, fornecida por uma bateria seca no cabo, é passada através da areia úmida. Quanto mais úmida a areia, mais facilmente a corrente flui, e a deflexão de um indicador dá uma medida do teor de umidade.

Teste de Teor de Argila

Este método de teste de areia para determinar o teor de argila de areias de moldagem consiste em agitar a areia em água de modo a separar a argila das partículas de areia e então remover a argila que permanece suspensa na água. O material que não assenta dentro de um período de 5 minutos em água destilada à temperatura ambiente é designado como substância argilosa.

O equipamento necessário para determinar a porcentagem de argila em areias de moldagem consiste em um forno de secagem, uma balança e pesos, e um lavador de areia. Uma pequena quantidade de areia, completamente seca de uma amostra de 50 g, é selecionada e colocada em um frasco de lavagem. Então, 47 cc de água destilada e 25 cc de uma solução de soda cáustica a 3 por cento são adicionados a esta areia.

A mistura é agitada por 5 minutos em um agitador rápido de areia ou 1 hora se um lavador de areia rotativo é usado e deixada em repouso por 5 minutos para permitir que as partículas maiores de grãos de areia assente. Em seguida, a maior parte da solução no topo é sifonada e descartada, removendo a argila que não assenta. Esta operação é repetida até que a água esteja clara após um período de assentamento de 5 minutos.

O frasco é finalmente colocado no forno, e após a areia secar, uma amostra é pesada. A porcentagem de argila é determinada pela diferença nos pesos inicial e final da amostra.

Teste de Permeabilidade

Permeabilidade é medida pela quantidade de ar que passará através de um espécime padrão de areia sob uma pressão dada em um tempo prescrito. O aparelho de permeabilidade usa o espécime padrão compactado de 5,08 cm de diâmetro por 5,08 cm de altura.

Um medidor de permeabilidade, como mostrado na Fig. acima, tem um tanque de água cilíndrico no qual um sino invertido ou suporte de ar, devidamente balanceado, flutua. Ao abrir apropriadamente a válvula de três vias, o ar aprisionado sob o sino fluirá através do espécime de areia como mostrado. Mercúrio ao redor do fundo do tubo do espécime fornece uma vedação hermética. A pressão deste ar é obtida com o manômetro de água e a escala reta. Deve estar próximo a 10 cm de água, que corresponde a uma pressão de 10 g por cm².

Número de permeabilidade é definido como o volume de ar em cc que passará por minuto sob uma pressão de 1 g por cm² através de um espécime que é 1 cm² em área de seção transversal e 1 cm de profundidade. O número de permeabilidade é calculado usando a seguinte fórmula:

Número de permeabilidade = (v × h) / (p × a × t)

onde v = volume de ar = 2.000 cc.

h = altura do espécime de areia = 5,08 cm.

p = pressão do ar = 10 g/cm²

a = área de seção transversal do espécime = 20,268 cm²

t = tempo para 2.000 cc de ar em segundos.

Como v, h, p e a são constantes, esta fórmula se reduz a

Permeabilidade = 3.007,2 / tempo em segundos

Teste de Resistência à Compressão

Vários testes foram concebidos para testar o poder de retenção de vários materiais de ligação em areia verde e seca. Testes de compressão de areia são os mais comuns, embora testes de tração, cisalhamento e transversais sejam às vezes usados.

A resistência à compressão verde (kgf/cm²) de uma areia de fundição é a resistência à compressão máxima que uma mistura é capaz de desenvolver quando úmida. O espécime de areia compactado 5,08 cm de altura x 5,08 cm de diâmetro, é empurrado para fora do tubo de espécime e colocado com a extremidade que estava superior na compactação contra a placa superior de uma máquina universal de resistência de areia.

A máquina é construída de forma que registra uma carga continuamente crescente até a ruptura do espécime. A carga é aplicada a uma taxa de cerca de 2 kgf/cm² até que o espécime se quebre. O valor de compressão é lido diretamente na escala de compressão verde da máquina de teste.

Teste de Dureza do Molde e Núcleo

Este tipo de teste de areia é realizado por um testador de dureza de molde na fundição para determinar quão duro um molde foi compactado. O testador tem o tamanho de um relógio de bolso e o teste de dureza pode ser feito em poucos segundos. Opera no mesmo princípio que um medidor de dureza Brinell na superfície do molde e a profundidade de penetração é indicada no mostrador do testador em centésimos de milímetro. A dureza também pode ser lida em outra escala em kgf/cm².

Conclusão

Cobrimos todos os tipos de métodos de teste de areia que são usados. Diferentes equipamentos de teste de areia são usados para este propósito. Espero que tenha gostado deste artigo. Deixe seus feedbacks nos comentários abaixo.