O que é areia de moldagem?

É usado no processo de fundição em areia para preparar a cavidade do molde. Comumente chamada de areia verde é um agregado de areia, argila bentonítica, pó de carvão e água. Seu principal uso é na fabricação de moldes de fundição de metal. A maior parte do agregado é sempre areia, que muitas vezes é uma mistura homogênea de forma de sílica.

Existem muitas receitas para proporções de argila, mas todas elas atingem um equilíbrio entre formabilidade, acabamento superficial e a capacidade de desgaseificação do metal fundido a quente. O carvão, geralmente referido como carbono do mar, que está presente em uma quantidade inferior a 5%, queima parcialmente na superfície do metal fundido, levando à desgaseificação de vapores orgânicos.

A fundição em areia é uma das primeiras formas de fundição praticadas devido à simplicidade dos materiais utilizados. Devido à mesma simplicidade, continua sendo um dos métodos mais baratos de fundição de metais.

Outros métodos de fundição, como os que usam coquille, têm um acabamento superficial de maior qualidade, mas têm um custo mais alto. A areia verde (como outras areias de fundição) geralmente é armazenada em fundições conhecidas como "frascos", que nada mais são do que caixas sem fundo ou sem tampa.

A caixa é dividida em duas metades que são empilhadas juntas para uso. As metades são chamadas de tampa e frasco de moldagem, respectivamente.

Um recipiente especializado de bronze é derramado em Areia Verde que é uma forma oca contínua no molde. O que está abaixo pode ser preenchido com material fundido e transformado em uma fundição acabada. Nem toda areia verde é realmente verde. Mas considerado "verde" no sentido de que é usado quando molhado (semelhante à madeira verde).

De acordo com algumas fontes on-line, outros métodos e métodos de fundição são a secagem a quente da areia moldada antes de derramar o metal fundido. Este processo de fundição a seco resulta em um molde mais rígido, mais adequado para fundições mais pesadas.

Qual ​​é a história da areia de moldagem

Não há registros explícitos na história que atribuam a primeira fundição de metal e o uso de areia de fundição, mas artefatos e escritos antigos datam de cerca de 3200 a.C. na antiga Mesopotâmia. A história da areia de moldagem é difícil de estudar, pois muitas dessas práticas remontam à pré-escrita.

A areia de moldagem foi usada exclusivamente para fundições de bronze que foram pioneiras pelos antigos chineses. Outro avanço importante ocorreu na Índia em 500 aC. quando o aço cadinho foi criado. Eventualmente, Sir Humphrey Davy fez fundições de alumínio pela primeira vez na Grã-Bretanha por volta de 1808.

Atualmente, a capacidade de produção nos Estados Unidos é superior a 8 milhões de toneladas de fundição de ferro, 1,4 milhão de toneladas de fundição de aço, 1,7 milhão de toneladas de fundição de alumínio e 321.000 toneladas de fundição de cobre.

Grande parte da indústria metalúrgica moderna inovou devido ao enorme aumento na qualidade da areia devido ao melhor ferramental, bem como à metalurgia e ao melhor entendimento das propriedades dos metais.

Fontes de areia de moldagem

As fontes gerais de recebimento de areias de moldagem são as margens do mar, rios, lagos, desertos e elementos rochosos granulares. As areias de moldagem podem ser divididas principalmente em dois tipos:naturais ou sintéticas.

Os compostos de moldagem naturais contêm uma quantidade suficiente de aglutinante. Por outro lado, as areias de moldagem sintéticas são preparadas artificialmente com o uso de ingredientes básicos de moldagem (areia de quartzo 85-91%, aglutinante 6-11%, teor de água ou umidade 2-8%) e outros aditivos em proporções de peso adequadas com perfeita misturando e moendo equipamentos apropriados.

Ingredientes da areia de moldagem

Os principais componentes da areia de moldagem são areia de quartzo, aglutinante, teor de umidade e aditivos. A areia de sílica granular quart é o principal componente da areia de fundição com refratariedade suficiente para conferir resistência, estabilidade e permeabilidade à areia de moldagem e à areia do núcleo.

Mas junto com a sílica, pequenas quantidades de óxido de ferro, alumina, calcário (CaCO3), óxido de magnésio, soda e potássio estão presentes como impurezas. A composição química da areia de quartzo dá uma ideia das impurezas presentes, como cal, óxido de magnésio, álcalis etc.

A presença de quantidades excessivas de óxido de ferro, óxidos alcalinos e cal pode diminuir significativamente o ponto de fusão, o que é indesejável. A areia de quartzo pode ser determinada pelo tamanho do grão da areia e sua forma (angular, oblíqua e arredondada).

Aglutinante de areias de moldagem

Os aglutinantes podem ser substâncias inorgânicas ou orgânicas. Os aglutinantes incluídos no grupo inorgânico são a argila de silicato de sódio, cimento Portland etc. Na fundição a argila atua como aglutinante que pode ser caulinita, ball clay, fire clay, limonite, fuller’s earth e bentonita.

Os aglutinantes incluídos no grupo orgânico são dextrina, melaço, aglutinantes de cereais, óleo de linhaça e resinas como fenol formaldeído, uréia formaldeído etc. Os aglutinantes do grupo orgânico são usados ​​principalmente para fabricação de núcleos. Entre todos os aglutinantes acima, a variedade de argila bentonita é a mais comumente usada.

No entanto, esta argila sozinha não pode desenvolver ligações entre os grãos de areia sem a presença de teor de umidade na areia de moldagem e na areia do núcleo.

Conteúdo de umidade nas areias de moldagem

O teor de umidade da areia de moldagem varia de 2 a 8%. Esta quantidade é adicionada à mistura de argila e areia de quartzo para induzir a ligação. Esta é a quantidade de água necessária para preencher os poros entre as partículas de argila sem separá-las.

Essa quantidade de água é retida rigidamente pela argila e é a principal responsável pelo aumento da resistência da areia. A ação da argila e da água reduz a permeabilidade à medida que o teor de argila e a umidade aumentam. A resistência à compressão no estado bruto aumenta primeiro com o aumento do teor de argila, mas começa a diminuir quando um determinado valor é atingido.

Para melhorar as propriedades da areia de moldagem, outros aditivos, conhecidos como aditivos, são adicionados aos ingredientes básicos.

Aditivos e pó de carvão

Aditivos são materiais geralmente adicionados à mistura de areia de moldagem e areia de núcleo para obter as propriedades especiais da areia. Alguns aditivos comumente usados ​​para melhorar as propriedades de moldagem e areia do núcleo, são pó de carvão, farinha de milho, dextrina, carvão marinho, alcatrão, farinha de madeira, farinha de quartzo.

O pó de carvão é adicionado principalmente para criar uma atmosfera redutora durante o processo de fundição. Essa atmosfera redutora faz com que qualquer oxigênio nos pólos seja quimicamente ligado, de modo que não possa oxidar o metal. Geralmente é adicionado às areias de moldagem para fazer moldes para a produção de ferro fundido cinzento e maleável.

Outros aditivos para areia de moldagem

A farinha de milho pertence à família dos carboidratos amiláceos e é usada para aumentar a incidência de areia de moldagem e areia de caroço. É completamente evaporado pelo calor em forma de areia, deixando assim um espaço entre os grãos de areia.

Isso permite que os grãos de areia se movam livremente, o que acaba fazendo com que as paredes do molde se movam e reduza a expansão do molde e, portanto, os defeitos de fundição. A areia de milho adicionada à areia de moldagem e do núcleo melhora muito a resistência do molde e do núcleo.

Areia de moldagem com carvão do mar

O carvão do mar é um carvão betuminoso em pó fino que coloca seu lugar nos poros dos grãos de areia de quartzo na moldagem e na areia do núcleo. Quando aquecido, o carvão do mar se transforma em coque que preenche os poros e é resistente à água.

Devido a isso, os grãos de areia tornam-se finitos e não podem se desenvolver em um padrão de empacotamento denso. Assim, o carvão do mar reduz o movimento das paredes do molde e a permeabilidade aos moldes e à areia do macho, mantendo assim o molde e a superfície do macho limpos e lisos.

O alcatrão é uma forma destilada de carvão macio. Pode ser adicionado de 0,02% a 2% na areia de moldagem e no núcleo. O alcatrão aumenta a resistência a quente, o acabamento superficial na superfície do molde e se comporta exatamente da mesma maneira que o carvão marinho.