Dominando a Areia de Fundição: Guia Especialista para Fundição em Areia Verde

Como fazer areia verde para fundição de metais

A areia de moldagem está no coração do processo de fundição em areia. Ela deve manter bem a forma e capturar os detalhes finos de uma fundição, mas ser permeável o suficiente para permitir a escape de gases. Sob a tensão de ter o modelo de moldagem removido, ou enquanto é preenchida, não pode desmanchar ou afundar sobre si mesma. Quando virada de cabeça para baixo, não deve perder sua forma: as partes de um molde precisam permanecer fiéis enquanto travadas juntas.

Na maioria dos casos, a areia "verde" é suficiente para evidenciar estas propriedades. Areia verde não é chamada assim por sua cor — estes materiais podem ter uma ampla gama de cores dependendo da composição e uso. Em vez disso, recebe este nome porque está úmida, como madeira verde.

Aspectos mecânicos da areia são medidos antes de serem usados no chão de fábrica. Técnicos ou engenheiros de fundição compactam cilindros de areia e realizam testes. Cada vez mais, estes testes são feitos com dispositivos computadorizados capazes de muitos pontos de precisão.

Permeabilidade da areia é o "poder de ventilação" do material — quanto gás ele permitirá escapar do molde. Resistência à compressão verde captura quanta compressão a areia aguenta antes de começar a desmanchar. Resistência ao cisalhamento verde mede a resistência contra falha estrutural sob tensão de cisalhamento: esta é uma força que produz falha por deslizamento paralela à sua direção. Areias também são testadas para sua resistência seca, pois geralmente perdem umidade no processo de enchimento. Resistência a quente (comportamento a temperaturas elevadas) também é verificada. O alto calor da fundição fará o molde desmanchar?

Vários testes auxiliares são frequentemente feitos, incluindo teor de umidade, teor de argila e exame do tamanho de grão. Um engenheiro de fundição será confiado com o controle das propriedades da areia e pode fazer vários ajustes durante a vida da areia para mantê-la em boas condições de trabalho.

A mistura especial que cria a areia de fundição fornece o comportamento necessário. O ingrediente principal é uma areia mineral com tamanho de grão consistente. O tamanho do grão da areia afetará o acabamento da fundição, mas também às vezes a permeabilidade e porosidade do molde. Este ingrediente sozinho não é suficiente: um material ligante, geralmente argila, é adicionado, e a mistura é umedecida com água.

Areias ligadas naturalmente são misturas de sílica e argila como extraídas da terra, embora frequentemente com algum ajuste das proporções para obter as propriedades corretas da areia. Areias ligadas naturalmente são usadas em fundições de ferro cinzento, ferro dúctil, ferro maleável e não ferrosas (exceto magnésio). Areias ligadas sinteticamente são produzidas combinando areia livre de argila com quantidades precisas de argila ou bentonita. São mais uniformes que areias ligadas naturalmente, mas requerem mistura e controle mais cuidadosos. Fundições de aço, ferro cinzento e ferro maleável, e fundições de magnésio usam este tipo de areia. Para machos, ou outras areias que devem endurecer o suficiente para ser um objeto que pode ser levantado ou movido, ligação sintética é geralmente necessária.

Existem várias opções disponíveis para uma fundição ao misturar uma receita para fundição em areia.

Arenas minerais

A mistura em fundições é geralmente 75-85% areia, com o resto sendo argila, água e outros aditivos. A areia pode ser encontrada naturalmente, geralmente de um lago, ou pode ser criada após mineração e padronização de minerais livres de argila.

Olivina

Tradicionalmente, uma areia de olivina era usada para fundição de metais em fundições ferrosas e não ferrosas. Esta areia podia produzir um acabamento fino resfriando o metal rapidamente, e criava um ambiente de baixíssima poeira que não é perigoso para respirar. Era considerada uma areia de fundição "perdoadora", aceitando bem os modelos e não expandindo quando quente, mas sua resistência à tração não é muito alta. Areias de sílica sempre foram preferidas para machos. Algumas areias de olivina teriam um leve tom esverdeado, mas isso é coincidência — como tudo mais, pode vir tanto "seca" quanto "verde".

Areias de olivina não são mais mineradas nos Estados Unidos, então, pelo menos na América do Norte, esta não é mais a fonte primária de areia de fundição.

Sílica

Fundições ferrosas (aquelas lidando com ferro e aço) geralmente usam areia de sílica, às vezes conhecida como areia de quartzo. Areia de sílica tem sido usada por muito tempo na fabricação de machos, então mudar para usar o mesmo agregado em todo o processo de fundição tornou o gerenciamento de suprimentos de fundição mais fácil.

Fundições usando este produto tomam algumas precauções adicionais contra silicose, que é uma doença que pode se formar nos pulmões daqueles que inalaram muitas partículas de sílica. Às vezes respiradores ou máscaras de filtração são usados.

Argila na areia verde

Areia verde é geralmente 10% argila bentonita. Em nível molecular, esta argila contém uma mistura absorvente de sílica e alumínio, e comumente também tem potássio, sódio ou cálcio. Bentonita de cálcio é a argila mais comumente usada no processo de fundição verde.

Argila bentonita é minerada e limpa antes de ser usada em uma variedade de aplicações. Embora tenha muitos usos na fabricação e construção, os usos mais comuns para o consumidor são em areia para gatos e produtos cosméticos como máscaras faciais, onde é usada por suas propriedades absorventes.

Outros aditivos para fundição em areia verde

Umidade é um componente importante em toda fundição em areia verde. Água é geralmente adicionada a 2-5% do peso da mistura. As ligações hidrostáticas entre moléculas de água fortalecem a areia: são estas ligações que constroem castelos de areia de areia molhada na praia, e as mesmas forças estão em ação na fundição. É a água que aumenta a capacidade da areia verde de lidar com tensão de cisalhamento e compressão.

Aditivos especiais podem ser usados além da areia, argila e água básicos. Estes incluem cereais, breu moído, carvão marinho, gilsonita, óleo combustível, farinha de madeira, farinha de sílica, óxido de ferro, perlita, melaço, dextrina e materiais proprietários. Todos servem ao propósito de alterar propriedades específicas da areia para dar resultados desejados.

Areias de face, para dar melhor superfície à fundição, são usadas para fundições de ferro cinzento, ferro maleável, aço e magnésio. As areias de ferro geralmente contêm carvão marinho, um carvão finamente moído que impede a areia de aderir à fundição gerando um filme de gás quando em contato com metal quente. Para fundições usando carvão marinho em todas as suas areias, a mistura roda cerca de 5% de pó de carvão. Gilsonita serve ao mesmo propósito, pois produz gases para evitar aderência da areia ou microfuros relacionados a nitrogênio.

Faces para aço podem conter farinha de sílica ou outro material altamente refratário muito fino para formar uma superfície densa que o metal não possa penetrar facilmente. Areia de olivina também era usada para fundições com aço manganês, pois a combinação de areia de olivina e manganês proporcionava um bom acabamento.

Lavagens de molde são revestimentos aplicados à superfície do molde ou macho para melhorar o acabamento da fundição. São aplicadas úmidas ou secas. A prática usual é pincelhar ou pulverizar as lavagens úmidas e pincelhar ou esfregar as secas. Grafite ou farinha de sílica misturada com argila e água de melaço é frequentemente usada. As lavagens são geralmente misturadas com soluções solventes à base de água ou álcool. Soluções à base de álcool podem ser acesas com chama, queimando o álcool e curando instantaneamente o molde. Soluções à base de água requerem tempo de secagem em forno, durante o qual a lavagem fixa e o excesso de umidade é removido.

Preparação e manuseio da areia

Areia é preparada em muladores, que combinam a areia, agente ligante e água. Estes muladores não apenas mexem os diferentes elementos da areia de fundição. Em vez disso, pressão é necessária para revestir cada grão de areia uniformemente com a argila ou outro material ligante. Aeradores são então usados para soltar a areia novamente para torná-la mais propícia à moldagem.

Cortadores de areia que operam sobre uma pilha no chão de fábrica podem ser usados em vez de muladores. Entrega da areia ao piso de moldagem pode ser por meio de caminhões basculantes ou de concha ou por transportadores de correia.

Durante o processo de fundição, a areia é formada em moldes que podem ser colocados no chão ou entregues por transportadores a uma estação de vazamento. Após o vazamento, as fundições são sacudidas para fora da areia. A areia usada, por sua vez, é devolvida aos silos de armazenamento por transportador de correia ou outros meios.

Reciclagem de areia de fundição

Areia de fundição pode ser usada muitas vezes antes de se tornar gasta e não poder ser reabilitada. Esta areia costumava ir para aterros, no entanto, a reutilização e reciclagem dela se tornaram um ponto de interesse. A EPA sugere que areia de fundição usada que veio do processo de moldagem pode ser usada com segurança em solos, tanto solo para vasos quanto solo superficial fabricado. Também pode ser usada como camada de fundação para estradas, ou como agregado usado na fabricação de cimento.

Uma receita simples com muitas variações

Para fazer areia verde em casa, tudo o que é necessário é areia, argila e água. Areia para gatos aglomerante é uma fonte barata de bentonita, mas precisará de moagem fina antes de adicionar: bentonita finamente moída é uma fonte mais cara vendida como produto de beleza. Areia de sílica finamente moída está disponível na maioria das lojas de ferragens. 9 partes de sílica para 1 parte de bentonita, mais água apenas para umedecer, é uma proporção caseira fácil de lembrar. A mistura deve ser muito completa e incluir muita compressão, prensagem e espalhamento, para revestir cada grão de areia com uma camada de argila.

Esta receita pode ser usada para fundição em areia rudimentar — ou para os melhores castelos de areia do quarteirão!