Análise das propriedades mecânicas e expansão térmica de misturas híbridas de areias para aplicação em processo de moldagem areia a verde

Abstract

Nos processos de fundição em areia a verde, a areia sílica é o refratário mais utilizado na fabricação de moldes, pois tem baixo custo de aquisição e abundância na natureza. Sua maior desvantagem são as mudanças significativas de volume em temperaturas elevadas, que estão associadas à formação de muitos defeitos de fundição e, que têm influência direta na qualidade final da fundição. No entanto, existem outras areias bases com menor expansão térmica e excelentes propriedades que são utilizadas nesse tipo de processo de fundição, como a areia de cromita, zirconita e cerâmica. Um bom molde de areia deve ter características como boa estabilidade dimensional, permeabilidade, colapsibilidade, resistente à penetração do metal fundido, entre outros fatores. O objetivo deste estudo é de investigar as propriedades de expansão térmica, resistência de compressão a verde, resistência de tração a úmido, permeabilidade, granulometria e friabilidade de misturas padrão de areias a verde, preparadas com uso de areias de sílica, cerâmica, cromita e zirconita, variando teores de bentonita sódica ativada, utilizando e variando percentuais de pó cardiff, além de misturas híbridas com essas areias Inicialmente foram avaliadas a granulometria e a morfologia das areias bases, sendo feita posteriormente, nas misturas de moldagens. Foram avaliadas as dilatações térmicas das areias a verde, contendo 4%, 6% e 8% de bentonita sódica ativada, e amostras dessas mesmas misturas com acréscimo de 30% de pó de carvão sobre o percentual de bentonita, bem como as amostras híbridas entre duas areias bases, com percentual de 6% de bentonita sódica ativada. Após o ensaio de dilatação, foram elencadas as amostras mais significativas e realizados os ensaios de resistência, permeabilidade e friabilidade, para fazer uma análise mais complexa das propriedades das amostras. Os ensaios trouxeram informações importantes de expansão térmica e outras propriedades, em misturas de areias a verde com percentuais de hibridização diferenciados e variação de teores de aglomerante e utilização de aditivos, o que pode balizar a definição da areia verde para utilização em processos de fundição

In green sand-casting processes, silica sand is the most used refractory in the manufacture of molds, as it has a low acquisition cost and is abundant in nature. Its biggest disadvantage is the significant volume changes at high temperatures, which are associated with the formation of many casting defects and which have a direct influence on the final quality of the casting. However, there are other base sands with lower thermal expansion and excellent properties that are used in this type of casting process, such as chromite, zirconite and ceramic sand. A good sand mold must have characteristics such as good dimensional stability, permeability, collapsibility, resistance to the penetration of molten metal, among other factors. The objective of this study is to investigate the properties of thermal expansion, green compression strength, wet tensile strength, permeability, granulometry and friability of standard green sand mixtures prepared using silica, ceramic, chromite and zirconite sands, varying levels of activated sodium bentonite, using and varying percentages of Cardiff powder, in addition to hybrid mixtures with these sands Initially, the granulometry and morphology of the base sands were evaluated, and this was done later on the molding mixtures. The thermal expansion of green sands containing 4%, 6% and 8% of activated sodium bentonite, and samples of these same mixtures with an addition of 30% of coal dust over the percentage of bentonite, as well as hybrid samples between two sands were evaluated. bases, with a percentage of 6% activated sodium bentonite. After the expansion test, the most significant samples were listed and resistance, permeability and friability tests were carried out, to carry out a more complex analysis of the samples' properties. The tests brought important information on thermal expansion and other properties, in green sand mixtures with different hybridization percentages and variation in binder content and use of additives, which can guide the definition of green sand for use in specific processes