Grãos fraturados ou que apresentem planos de clivagem são desaconselhados pelos mesmos motivos alegados no caso dos grãos agrupados.
F) Refratariedade
A refratariedade da areia base deve ser suficiente para permitir ao molde resistir à alta temperatura produzida pelo metal líquido no momento do vazamento. No caso de se ter areias com grãos redondos, a refratariedade acima da temperatura de vazamento constitui uma inconveniência por favorecer a expansibilidade do molde. Como regra a refratariedade deve se aproximar da temperatura de vazamento do metal.
Características de Areias de moldagem
G) Permeabilidade
A permeabilidade da areia base deve ser suficientemente elevada para permitir a ventilação do molde ou macho, sem recorrer a artifícios como seja o puncionamento (perfuração) dos moldes. No caso dos machos soprados, a permeabilidade deverá ser elevada, para facilitar a operação de enchimento das caixas de macho.
Características de Areias de moldagem
H) Expansibilidade
A expansão da areia deve ser a menor possível afim de que a mesma solução de continuidade no molde durante o vazamento, do que resultariam peças defeituosas.
As areias que, aquecidas ao vermelho cereja (600 °C), estrondam grande parte de seus grãos, indicam a alta expansividade, devendo-se restringir o seu uso.
Características de Areias de moldagem
Tipos de Areia Base
SÍLICA
Estrutura e Polimorfismo
Estruturalmente a sílica é formada pela reunião de tetraedros de faces equiláteras, com um átomo de oxigênio em cada vértice e um silício no centro. Os tetraedros são interligados através das arestas e todos os átomos de oxigênio são comuns a dois tetraedros (SiO2).
Características de Areias de moldagem
Tipos de Areia Base
SÍLICA
A sílica apresenta várias formas alotrópicas cuja densidade varia de 2,20 à 2,65 g/cm3. Pode se
apresentar ainda, no estado hidratado, indo até o estado coloidal sob forma de sílica gelatinosa.
As formas de sílica livre são o quartzo, a tridimita e a cristobalita, que são estruturalmente diferentes, mas quimicamente idênticas, ou seja, são alotrópicas.
Características de Areias de moldagem Tipos de Areia Base
No estado anidro, a sílica se apresenta de três formas cristalinas: quartzo, tridimita e cristobalita e na forma não cristalizada, a sílica pode se apresentar como sílica fundida ou sílica vítrea de estrutura amorfa.
Com o aquecimento da sílica ocorrem as seguintes transformações:
Quartzo estável até 573ºC, com estrutura ortorrômbica. Esta passagem é praticamente instantânea e reversível com aumento de volume de 0,8%, correspondente a uma dilatação linear de 0,3%.
Características de Areias de moldagem
Quartzo estável, acima de 573ºC com estrutura hexagonal até 870ºC;
Quartzo metaestável (tridimita), acima de 867ºC; à 1470ºC (como cristobalita) ele começa a se tornar, progressivamente, amorfo e a fusão ocorre entre 1650ºC e 1750ºC.
Características de Areias de moldagem
A sílica utilizada em fundição apresenta-se sob forma de quartzo com densidade próxima de 2,65 g/cm3. As transformações que eventualmente ocorrem se dão em contato com o metal líquido. A transformação mais importante a ser considerada no estudo das areias silico-argilosas é a do quartzo estável em quartzo estável.
Características de Areias de moldagem
Características físico-químicos
A curva do gráfico 01 mostra a variação da dilatação linear do quartzo em função da temperatura.
Dilataç ão em % Temperatura em ºC Gráf. 01
Características de Areias de moldagem
A sílica (SiO2) comporta-se como um ácido muito fraco. Praticamente insolúvel em água, não é atacado pelos ácidos, exceto pelo fluorídrico e fosfórico.
Alguns metais, tais como Magnésio, podem reagir com a sílica em alta temperatura. O ferro, no estado oxidado, pode provocar reações intensas, pois o óxido de ferro escorifica a sílica formando um silicato de ferro de baixo ponto de fusão e facilitando a penetração do metal líquido entre os grãos de areia.
Características de Areias de moldagem
As características da sílica variam conforme a sua formação geológica e a jazida do qual é extraída. As areias em geral, e particularmente as de sílica, provem da desagregação de rochas (tais como arenitos e quartzitos, sílex), principalmente pelo intemperismo.
Arenito é uma rocha sedimentar que resulta da compactação e litificação de um material granular da dimensão das areias.
Quartzito é uma rocha metamórfica, sua composição
Características de Areias de moldagem
As areias dos rios apresentam, geralmente, grandes proporções de grãos angulares, enquanto que as de praia e as de deserto, submetidas a movimentos constantes, são constituídas em grande parte por grãos mais arredondados
Características de Areias de moldagem
Aspectos desfavoráveis
As desvantagens do uso da areia de sílica, além da sua elevada expansão térmica são a sua reatividade com alguns metais e ligas, e o perigo da silicose.
A inalação prolongada de partículas de sílica menores que 10 mícron provocam modificações nos pulmões que, em geral, são agravadas por doenças oportunistas (tuberculose) e frequentemente fatais.
Em função disto, as empresas veem adotando sistemas de exaustão cada vez mais eficientes.
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Características de Areias de moldagem Cromita
Características Físicas e Químicas
A cromita – FeOCr2O3 – é um minério de composição química e propriedades físicas regulares. É um minério refratário cuja composição química se situa nas seguintes faixas:
Cr2O3 – 35 a 50% oxido de cr Fe2O3 – 15 a 25% óxido ferroso Al2O3 – 12 a 25% óxido alumínio
MgO – 13 à 18% óxido de magnésio
Características de Areias de moldagem Cromita
O controle do silício é o mais importante, pois em teores maiores favorece a penetração do metal entre os grãos de areia.
A areia de cromita é obtida por britagem e classificação granulométrica o que significa grão de formatos variados (arestas arredondadas até ângulos vivos). Sua densidade varia de 4,45 a 4,65 g/cm3.
Características de Areias de moldagem
Cromita
Quando aquecida a cromita sofre um aumento de volume inferior ao da sílica:
de 1300ºC ocorre uma dilatação linear de 1%
de 1300ºC à 1600ºC esta dilatação diminui para 0,5%
O gráfico 02, a seguir, mostra essa variação da dilatação em função da temperatura em comparação a sílica.
Características de Areias de moldagem Cromita
O gráfico, mostra a variação da dilatação em função da temperatura em comparação a sílica.
Temperatura em ºC
Dilatação
em
%
Características de Areias de moldagem
A cromita se funde à 2200ºC, com diminuição da sua refratariedade em função das impurezas presentes.
Ao contrário da sílica, a condutibilidade térmica da cromita aumenta com a diminuição da temperatura do metal o que o torna um material ideal para ser utilizado como resfriador sendo aplicado para a produção de moldes utilizados em fundições de aço.
Características de Areias de moldagem
Zirconita
Características Químicas e Físicas
A zirconita é um silicato de zircônio – ZrO2SiO2 - em que o mineral puro contém 67,2% de ZrO2 e 32,8% de SiO2. Sua densidade é de 4,7g/cm3.
Apresenta o menor coeficiente de dilatação entre as areias utilizadas em fundição – cerca de 1/6 da areia de sílica. Entre 20 e 1000ºC apresenta excelente estabilidade térmica.
Características de Areias de moldagem
Com temperatura de fusão de 2571ºC, apresenta menor reatividade com os metais sendo indicado na moldação para peças de aço de grande porte e altamente ligados.
Dilataç
ão
em
%
Características de Areias de moldagem
Zirconita
Como não ocorre de forma generalizada na natureza, seu custo é elevado, além do que, em função de sua densidade, para preencher o mesmo volume de um
molde, é necessário que se empregue uma quantidade de zirconita correspondente ao dobro da sílica
Características de Areias de moldagem Olivina
Características Físicas E Químicas
A Olivina é um ortosilicato de ferro e magnésio composto de forsterita (2MgO.SiO2) e de faialita (2FeO.SiO2) de coloração verde oliva. Sua densidade varia de 3,25 a 3,40 g/cm3.
Este mineral existe sob forma de rocha natural que é britada e classificada dando origem à areia que apresenta grãos de formas angulares.
O coeficiente de dilatação da Olivina só é inferior ao quartzo conforme mostra o gráfico 05 comparando inclusive, com as areias já estudadas
Características de Areias de moldagem Olivina
A expansão térmica da olivina de 20 à 1000ºC é cerca de 30% menor que a sílica apresentando boa estabilidade dimensional. Sua condutibilidade térmica é superior à da sílica. A temperatura de fusão situa-se a de seus constituintes mineralógicos, a forsterita e faialita, variando de 1300ºC à 1800ºC, conforme o teor de óxido de ferro.
A Olivina é utilizada para a moldação para fabricação de peças de aço ao manganês com 13% de Cr ou aços ao Ni-Cr do tipo 18-8 ou 27-4.
Características de Areias de moldagem
Temperatura em ºC
Dilatação
em
Características de Areias de moldagem Outros Constituintes
Chamote
O chamote é um material obtido através de um processo de beneficiamento da argila caulinitica (vem do Piaui) que inclui calcinação, britagem e classificação granulométrica.
Em função deste processamento, esta argila transforma-se em material refratário em cuja estrutura se encontram a mulita (SiO2 é rara) e a cristobalita (Dióxido de Silício /México).
Características de Areias de moldagem Outros Constituintes
Chamote
A densidade varia de entre 2,60 a 2,70 g/cm3 e é função do tipo de argila utilizada e outras variáveis do processo de calcinação para dar resistência a argila..
O coeficiente de dilatação da chamote dependo do tipo de argila utilizada na fabricação do produto e do grau de calcinação, mas de modo geral, este coeficiente diminui com o aumento de alumina presente.
O gráfico 05 abaixo apresenta as curvas de dilatação das diversas areias e a posição relativa da chamote para comparação.
Características de Areias de moldagem
Dilataç
ão
em
%
Características de Areias de moldagem
O ponto de fusão da chamote é variável ficando entre 1725 à 1840ºC. A refratariedade aumenta com a diminuição do teor de impurezas tais como o óxido de ferro.
A chamote pode ser utilizada para a fundição de peças em aço ou mesmo ferro fundido devido sua baixa reatividade e expansão térmica, contudo seu custo é elevado quando comparado com a areia de sílica. Quadro comparativo entre as areias bases
Características de Areias de moldagem