Areia De Fundição

Elaboração de Análises de

Areia de Moldagem a Verde

Arnaldo Romanus ( * )

Introdução

O presente documento tem por finalidade detalhar a interpretação dos resultados dos ensaios de areia de moldagem a verde gerados pelo laboratório da Foundry Cursos e Orientação Ltda., embora a teoria envolvida seja válida também para outros laboratórios, correlacionando-os com os defeitos existentes nas peças e com a composição e o ciclo de mistura adotados, visando obter conclusões relativas às causas dos problemas em questão e que permitam sugerir às fundições as providências a serem adotadas para saná-los.

1. Trinômio fundamental

A fim de se poder confeccionar moldes em areia a verde, em princípio bastaria que esta tivesse, em sua composição, apenas o seguinte trinômio fundamental:

 areia base de sílica, que atua como componente refratário e de carga dos moldes;

 água, com o intuito de fornecer liga entre os grãos de areia;

 bentonita, visando manter a liga entre os grãos de areia úmidos.

2. Quarteto básico

Apesar de que o trinômio fundamental areia-argila-água tenha plenas condições de garantir a integridade dos moldes desde a sua confecção até logo após o vazamento do metal, acaba-se tendo os seguintes inconvenientes principais nessa condição simples de preparação da areia a verde:

 dificuldade de desmanchamento dos moldes após a solidificação do metal;

 sinterização de areia às peças;

 mau acabamento dos fundidos.

Diante desses problemas, deve-se incorporar à areia a verde um quarto componente, ou seja, um gerador de carbono vítreo, sendo que o mais conhecido é o pó de carvão mineral, também denominado de pó Cardiff.

O pó de carvão Cardiff, no entanto, possui como principal efeito colateral a tendência à formação de defeitos gasosos nas peças, basicamente resultantes dos seguintes aspectos:

 geração de voláteis (gases) provenientes deste aditivo durante o vazamento do metal;

 formação de partículas de coque, nos moldes, ocorrida pela decomposição termoquímica do aditivo carbonáceo, sendo que esses novos componentes, por serem porosos, aumentam a umidade da areia a verde sob a forma de “água livre”, a qual, por sua vez, se libera com muita facilidade durante o vazamento do metal;

 redução da permeabilidade da areia a verde, pelo fato de que este aditivo carbonáceo é um pó insolúvel em água.

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( * ) Engenheiro metalurgista. Diretor e sócio da Foundry Cursos e Orientação Ltda. e da Romanus Tecnologia e Representações Ltda.

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3. Quinteto recomendável

Como o pó de carvão, por não ser um aglomerante, quebra parcialmente as ligações do trinômio fundamental areia-argila-água, torna-se necessário aumentar a adição de bentonita nas misturas, ou seja, normalmente acaba-se trabalhando com um teor de argila ativa maior do que seria recomendável para não haver um excesso de umidade na areia a verde.

Esse excesso de umidade, por sua vez, piora a fluidez da areia a verde, que é um aspecto muito crítico principalmente em se tratando de moldagem automatizada, por resultar em penetração metálica (entranhamento), mau acabamento, gases e sinterização de areia nas peças, entre outros defeitos.

A fim de não haver uma piora da fluidez da areia a verde ao se passar a trabalhar com um maior teor de argila ativa, o fundidor acaba utilizando uma menor compactabilidade na areia preparada como forma de evitar a ocorrência de um aumento crítico da umidade; essa “solução”, por sua vez, possui dois efeitos colaterais diretos:

 queda da plasticidade da areia a verde, possibilitando a ocorrência de quebras de bolos e de cantos dos moldes, com o conseqüente aparecimento de rebarbas e de inclusões grosseiras de areia nas peças;

 aumento da friabilidade da areia a verde, piorando o seu ressecamento e resultando em erosão dos moldes pelo metal durante o seu vazamento, com o conseqüente surgimento, nas peças, de inclusões pequenas de areia (porém em grande quantidade), que é o principal defeito existente na maioria das fundições.

Diante disso, muitas vezes se acaba incorporando um quinto elemento à areia a verde, ou seja, a dextrina (preferencialmente a de milho), a qual aumenta consideravelmente a sua plasticidade mesmo em níveis relativamente baixos de argila ativa; conseqüentemente, pode-se trabalhar simultaneamente com uma maior compactabilidade e um menor teor de umidade da areia preparada, sem que isso resulte num valor elevado demais de friabilidade.

4. Composição ideal

Logicamente que a composição ideal da areia a verde pode ser muito variável de uma fundição para outra em função das particularidades de cada caso, destacando-se os seguintes aspectos básicos:

 tipos de produtos fundidos, tanto no tocante à sua liga metálica como em relação à geometria das peças;

 sistema de moldagem, ou seja, automatizado, mecanizado ou manual;

 tipo de misturador, isto é, intensivo ou convencional;

 existência ou ausência de periféricos tais como resfriador, sistema de exaustão, silo de armazenamento da areia de retorno e laboratório de areias.

Considerando, todavia, que:

 grande parte das fundições já automatizou o seu sistema de areia a verde ou está em vias de tomar essa providência;

 está havendo uma nítida piora da qualidade das bentonitas sódicas ativadas brasileiras, podendo haver, no máximo em 10 (dez) anos, a extinção de minérios com qualidade ainda aceitável para moldagem automatizada, mesmo com as fundições já empregando simultaneamente bentonita sódica natural;

 a bentonita importada da Argentina (sódica natural), por estar sendo utilizada em escala cada vez maior como forma de compensar a queda havida na qualidade das bentonitas brasileiras, provavelmente estará extinta dentro de 5 (cinco) anos,

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seria conveniente desde já que todas as