O que é areia de moldagem? - Tipos e propriedades

O que é areia de moldagem?

A areia de moldagem, também conhecida como areia de fundição, é uma areia que quando umedecida e comprimida ou lubrificada ou aquecida tende a embalar bem e manter sua forma. É usado no processo de fundição em areia para preparar a cavidade do molde.

A principal matéria-prima utilizada na moldagem é a areia de moldagem, pois fornece várias características importantes que não podem ser obtidas de outros materiais. A areia de moldagem é definida como partículas granulares resultantes da quebra de rochas, devido à ação de forças naturais, como geada, vento, chuva, calor e correntes de água. As rochas têm uma composição complexa e a areia contém a maioria dos elementos das rochas.

Devido a esta razão, a areia de moldagem difere consideravelmente em diferentes partes do mundo. Na natureza, é encontrado no fundo e nas margens de rios e lagos. A areia de moldagem é classificada em diferentes categorias de acordo com a natureza de sua origem.

Os principais constituintes das areias de moldagem são os seguintes:

• Sílica (SiO2) — 86 a 90%,
• Alumina (Al2O3) — 4 a 8%,
• Óxido de ferro (Fe2O3)—2 a 5% com quantidades menores de óxidos de Ti,
• Mn
• Ca e alguns compostos alcalinos.

Areia Natural/Areia Verde

Também é chamada de areia verde e é coletada de recursos naturais. Ele contém água como o único aglutinante. Tem a vantagem de manter o teor de umidade por muito tempo, possuindo uma ampla faixa de teor de umidade de trabalho, permitindo fácil remendo e acabamento dos moldes.

A areia verde é um agregado de areia, argila bentonítica, carvão pulverizado e água. Seu principal uso é na fabricação de moldes para fundição de metais. A maior porção do agregado é sempre areia, que é frequentemente uma mistura uniforme de uma forma de sílica.

Existem muitas receitas para a proporção de argila, mas todas elas atingem diferentes equilíbrios entre a moldabilidade, o acabamento da superfície e a capacidade do metal fundido a quente de desgaseificar. O carvão normalmente referido como carvão do mar, que está presente em uma proporção inferior a 5%, queima parcialmente na superfície do metal fundido levando à liberação de vapores orgânicos.

A fundição em areia é uma das primeiras formas de fundição praticadas devido à simplicidade dos materiais envolvidos. Ainda continua sendo uma das maneiras mais baratas de fundir metais por causa dessa mesma simplicidade. Outros métodos de fundição, como os que usam coquille, apresentam uma qualidade de acabamento superficial mais alta, mas têm um custo mais alto.

A areia verde (como outras areias de fundição) geralmente é alojada no que os trabalhadores da fundição chamam de “frasco”, que nada mais são do que caixas sem fundo ou tampa. A caixa é dividida em duas metades que são empilhadas juntas em uso. As metades são referidas como o copo e o frasco de arrasto, respectivamente.

Nem todos os Greensand são de cor verde. Mas considerado “verde” no sentido de que é usado em estado úmido (semelhante à madeira verde). De acordo com o site da Cast Metals Federation, um método alternativo de fundição é secar a areia moldada antes de derramar o metal fundido. Este processo de fundição em areia seca resulta em um molde mais rígido, mais adequado para fundições mais pesadas.

Areia Sintética

É areia artificial obtida pela mistura de areia relativamente livre de argila, aglutinante (água e bentonita) e outros materiais conforme necessário. É melhor moldar areia, pois suas propriedades podem ser facilmente controladas variando o conteúdo da mistura.

A composição da areia sintética verde para fundições de aço é como abaixo.

Nova areia de sílica – 25%, areia velha – 70%, Bentonita – 1,5%, Dextrina – 0,25% e umidade – 3 a 3,5%.

A composição da areia sintética seca para fundições de aço é como abaixo.

Areia de sílica líquida – 15%, areia velha 84%, Bentonita – 0,5% e umidade – 0,5%.

Além dela, existem certas variedades de areias especiais como Zirconite, Olivin etc. Essas areias especiais são mais caras que a sílica e, portanto, são usadas apenas onde seu uso é justificado.

Tipos de areia de moldagem

As areias de moldagem também podem ser classificadas em vários tipos de acordo com seu uso:areia de apoio, areia de núcleo, areia seca, areia de revestimento, areia verde, areia de loma, areia de separação, areia de sistema.

1. Areia de apoio ou areia de piso

A areia de apoio ou areia de piso é usada para apoiar a areia de revestimento e é usada para preencher todo o volume do frasco de moldagem. A areia de apoio às vezes é chamada de areia preta porque a areia de moldagem antiga e usada repetidamente é de cor preta devido à adição de pó de carvão e à queima ao entrar em contato com o metal fundido.

2. Areia do núcleo

A areia do núcleo é usada para fazer os núcleos e às vezes também é conhecida como areia betuminosa. A areia do núcleo é uma areia de sílica altamente rica misturada com aglutinantes de óleo, como o óleo do núcleo, que é composto de óleo de linhaça, resina, óleo mineral leve e outros materiais ligantes. Piche ou farinhas e água também podem ser usados ​​em grandes núcleos para economia.

3. Areia seca

A areia verde que foi seca ou assada em um forno adequado após a fabricação do molde e dos núcleos é chamada de areia seca. Possui mais resistência, rigidez e estabilidade térmica. A areia seca é usada principalmente para peças fundidas maiores. O molde preparado nesta areia é conhecido como moldes de areia seca.

4. De frente para a areia

Areia de revestimento forma a face do molde. Ele fica próximo à superfície do padrão e entra em contato com o metal fundido quando o molde é vazado. O revestimento inicial em torno do padrão e, portanto, para a superfície do molde é dado pela areia de revestimento. A areia de revestimento tem refratariedade de alta resistência. A areia de revestimento é feita de areia de sílica e argila, sem o uso de areia já utilizada.

Diferentes formas de carbono são usadas na areia para evitar que o metal queime na areia. Uma mistura de areia de revestimento para areia verde de ferro fundido pode consistir em 25% de carvão fresco e especialmente preparado e 5% de carvão marinho.

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 entre 20-30 mm. De 10 a 15% de toda a quantidade de areia de moldagem é a areia de revestimento.

5. Areia Verde

A areia verde também é conhecida como areia temperada ou natural que é uma mistura recém preparada de areia de sílica com 18 a 30% de argila, com teor de umidade de 6 a 8%. A argila e a água fornecem a ligação para a areia verde. É fino, macio, leve e poroso.

A areia verde é úmida quando espremida na mão e mantém a forma e a impressão que lhe dá sob pressão. Os moldes preparados por esta areia não requerem suporte e, portanto, são conhecidos como moldes de areia verde.

Greensand é facilmente disponível e possui baixo custo. Greensand é comumente empregado para a produção de fundidos ferrosos e não ferrosos.

6. Areia de barro

Areia de loma é uma mistura de areia e argila com água para uma pasta plástica fina. Areia de loma possui alta argila tanto quanto 30-50% e 18% de água. Os padrões não são usados ​​para moldagem de loma e a forma é dada ao molde por varreduras. Areia de loma é particularmente empregada para moldagem de loma usada para grandes fundidos de ferro cinzento.

7. Areia de separação

A areia de separação sem aglutinante e umidade é usada para manter a areia verde para não grudar no padrão e também para permitir que a areia na superfície de separação da capa e do arrasto se separe sem se agarrar. A areia de separação é uma areia de sílica limpa e sem argila que serve ao mesmo propósito que a poeira de separação.

8. Areia do sistema

Em fundições mecanizadas onde é empregada a moldagem por máquina. A areia do sistema é usada para encher todo o frasco de moldagem. Nas unidades mecânicas de preparação e manuseio de areia, a areia de face não é usada. A areia utilizada é limpa e reativada pela adição de água e aditivos especiais.

Isso é conhecido como areia do sistema. Como todo o molde é feito dessa areia do sistema, as propriedades como resistência, permeabilidade e refratariedade da areia de moldagem devem ser maiores do que as da areia de apoio.

Propriedades da areia de moldagem

As propriedades básicas exigidas na areia de moldagem e na areia do núcleo são adesividade, coesividade, colapsabilidade, fluidez, resistência a seco, resistência a verde, permeabilidade, refratariedade descritas abaixo.

1. Adesividade

A adesividade é uma propriedade da areia de moldagem para obter o bastão ou aderir a materiais estranhos, como colar areia de moldagem com a parede interna da caixa de moldagem.

2. Coesão

Coesividade é a propriedade da areia de moldagem em virtude da qual as partículas do grão de areia interagem e se atraem dentro da areia de moldagem. Assim, a capacidade de ligação da areia de moldagem é aprimorada para aumentar as propriedades de resistência verde, seca e quente da areia de moldagem e do núcleo.

3. Recolhibilidade

Depois que o metal fundido no molde se solidifica, o molde de areia deve ser colapsável para que ocorra a contração livre do metal e isso naturalmente evitaria o rasgo ou rachadura do metal em contração. Na ausência da propriedade de colapsabilidade, a contração do metal é impedida pelo molde e, portanto, resulta em rasgos e rachaduras na peça fundida. Esta propriedade é altamente necessária em núcleos.

4. Força seca

Assim que o metal fundido é despejado no molde, a umidade da camada de areia adjacente ao metal quente evapora e essa camada de areia seca deve ter resistência suficiente ao seu formato para evitar a erosão da parede do molde durante o escoamento do metal fundido. metal fundido. A resistência a seco também evita o alargamento da cavidade do molde causado pela pressão metalostática do metal líquido.

5. Fluidez ou plasticidade

A fluidez ou plasticidade é a capacidade da areia de se compactar e se comportar como um fluido. Ele fluirá uniformemente para todas as partes do padrão quando compactado e distribuirá a pressão de compactação uniformemente ao redor em todas as direções.

Geralmente, as partículas de areia resistem ao movimento em torno de cantos ou projeções. Em geral, a fluidez aumenta com a diminuição da resistência a verde e vice-versa. A fluidez aumenta com a diminuição do tamanho do grão da areia. A fluidez também varia com a umidade e o teor de argila na areia.

6. Força verde

A areia verde após a mistura da água deve ter resistência e tenacidade suficientes para permitir a confecção e manuseio do molde. Para isso, os grãos de areia devem ser adesivos, ou seja, devem ser capazes de se fixar em outro corpo e. portanto, e grãos de areia com alta adesividade irão aderir aos lados da caixa de moldagem.

Além disso, os grãos de areia devem ter a propriedade conhecida como coesividade, ou seja, a capacidade dos grãos de areia de aderirem uns aos outros. Em virtude desta propriedade, o padrão pode ser retirado do molde sem quebrar o molde, e também a erosão das superfícies das paredes do molde não ocorre durante o fluxo de metal fundido.

A resistência a verde também depende da forma e tamanho do grão, quantidade e tipo de argila e teor de umidade.

7. Permeabilidade

A permeabilidade também é denominada como a porosidade da areia de moldagem para permitir o escape de qualquer ar, gases ou umidade presente ou gerada no molde quando o metal fundido é derramado nele. Todos esses gases gerados durante o processo de vazamento e solidificação devem escapar, caso contrário o fundido se torna defeituoso.

A permeabilidade é uma função do tamanho do grão, formato do grão e teor de umidade e argila na areia de moldagem. A extensão de compactação da areia afeta diretamente a permeabilidade do molde. A permeabilidade do molde pode ser aumentada ainda mais pela ventilação usando hastes de ventilação.

8. Refratariedade

A refratariedade é definida como a capacidade da areia de moldagem de suportar altas temperaturas sem quebrar ou fundir, facilitando assim a obtenção de uma fundição sólida. É uma característica muito importante das areias de moldagem. A refratariedade só pode ser aumentada até certo ponto.

Areia de moldagem com baixa refratariedade pode queimar na superfície de moldagem e nenhuma superfície de moldagem lisa pode ser obtida. O grau de refratariedade depende do SiO2, ou seja, do teor de quartzo, da forma e do tamanho do grão da partícula.

Quanto maior o teor de SiO2 e quanto mais rugosa a composição volumétrica do grão, maior é a refratariedade da areia de moldagem e da areia do núcleo. A refratariedade é medida pelo ponto de sinterização da areia e não pelo seu ponto de fusão.

9. Propriedades diversas da areia de moldagem

Além dos requisitos acima, a areia de moldagem não deve grudar no fundido e não deve reagir quimicamente com o metal. A areia de moldagem precisa ser economicamente barata e facilmente disponível na natureza. Ele precisa ser reutilizável por razões econômicas. Seus coeficientes de expansão térmica precisam ser suficientemente baixos.