RESFRIAMENTO DE AREIA DE FUNDIÇÃO

RESFRIAMENTO DE AREIA DE FUNDIÇÃO

AREIA QUENTE: O que é isto?

Uma areia que retorna ao misturador para recondicionamento, com temperatura de 70° C ou mais, é uma areia excessivamente quente.

Uma areia de retorno que se encontre na faixa de temperatura entre 50 e 70° C esta suficientemente quente para demonstrar propriedades inconsistentes durante a mistura e é muito difícil de ser controlada.

Estudos tem mostrado que a areia quente pode afetar, praticamente todas as operações de uma linha de fundição.

Para melhor entender toda a amplitude deste problema é necessário um cuidadoso estudo das causas da areia quente, o que acontece em fundição com o sistema de areia quente e quais os benefícios que podem ser esperados pela manutenção da temperatura da areia até no mínimo 50° C.

DE ONDE VEM A AREIA QUENTE?

Num sistema de areia verde, regenerativo, a composição da mistura da areia é formulada para obter-se os requisitos desejados, no método de moldagem e nos tipos de fundidos a serem produzidos.

Um sistema típico consiste de percentagem variadas de areia, argila, aditivos orgânicos e água. O sistema de mistura e moldagem processa esses componentes até a obtenção do molde final.

Para se obter um fundido, o metal líquido é introduzido no molde e, no processo, um dano extenso ocorre no material do molde ( a mistura de areia verde ). O dano ocorrido variará de acordo com a localização do material no molde.

A medida que o metal liquido é vazado no molde, os grãos de areia se expandem em mais de 10%. Durante esse tempo de expansão alguns grãos experimentarão um choque térmico e se partirão. O efeito deste choque é mais severo na interface entre o molde e o metal e diminui à medida que nos afastamos dessa face.

Como os grãos de areia na interface são mantidos à alta temperatura por um certo período de tempo, eles podem sofrer uma alteração física. Os aditivos de argila no molde verde perdem sua combinação de água e estrutura. Nesse ponto a argila perde sua plasticidade e não se pode obtê-la novamente, pela adição de água.

Bentonita à base de cálcio é destruída a uma temperatura de 450° C e a bentonita à base de sódio, a 630° C. A água, no molde, se evapora quando a temperatura na mistura de areia, excede a 100° C. Uma parte da água evaporada é carregada através do molde com o ar quente e se condensa em uma camada atrás da face do molde.

Como resultado de todo esse processo, o molde de areia verde, agora consiste de muitas camadas de areia com propriedades, variando, desde muito quente, dura e quebradiça na face do molde, até uma, relativamente fria, seca e plástica camada na parte traseira do molde. A areia, então, passa por um Shake out e entra novamente no sistema de areia em porções de areia com uma vasta diferença de propriedades.

Além dessa explanação básica de geração de calor, um sistema de areia pode ganhar calor através de uma rápida recirculação de areia, baixa relação areia/ metal ou altas temperaturas ambientes.

COMO A AREIA QUENTE AFETA A FUNDIÇÃO?

A areia quente afetará vários aspectos de uma operação de moldagem com areia verde. Dependendo da habilidade da fundição de controlar a temperatura da areia, os resultados podem variar desde uma taxa alta de refugo até a perda completa do sistema de controle. A área que mais preocupa é, naturalmente, a que afeta os produtos de uma fundição, ou seja: as peças fundidas. Os defeitos de fundidos, comumente influenciados por areia quente são:

*FUROS SUPERFICIAIS: Cavidade na superfície dos fundidos, tanto esféricos planos ou alongados.

*INCLUSÕES DE SUJEIRA: Superfície ou sub superfície de partículas de areia, escória, borra ou óxidos que se incrustam no metal.

*IMPERFEIÇÕES: Áreas rugosas e com excesso de metal, causados pela erosão do molde.

*ADERÊNCIA DA AREIA: Excesso de metal na superfície do fundido, causado pela porção da face do molde que permanece no molde.

*MOLDES QUEBRADIÇOS: Moldes que são resistentes o suficiente para suportar as tensões provocadas pelo vazamento do metal.

Além dos efeitos da areia quente na qualidade dos fundidos, ocorrem, também, muitos outros efeitos adversos na própria operação do sistema de areia. O propósito desta discussão é apenas apontar os efeitos mais notáveis ou destrutivos.

1- O processo SHAKE-OUT é, normalmente, o início de um sistema de areia. Quando os moldes são quebrados no SHAKE-OUT, a areia quente e seca, adjacente ao fundido, tende a ser a primeira a passar pela grade do SHAKE- OUT. Após isto, segue-se a areia úmida, fria e não queimada e os machos. A passagem dessa areia por correias, elevadoras e peneiras não elimina as variações na temperatura, umidade e aditivos queimados.

A areia que retorna ao silo se apresenta em camadas de forma que, frequentemente, uma seção uniforme de areia entre no sistema, entre um momento e outro.

De um fato, testes realizados com o auxílio de vários termopares num silo de alimentação de um misturador, mostrou que em um ciclo a temperatura pode variar de 30 a 300°, dependendo do ponto do silo em que a medida foi efetuada. Essa variação torna extremamente difícil para um termopar instalado no silo, indicar a quantidade correta de água necessária para resfriar a areia.

Pela mesma razão, a adição de resina ou a fixação dos componentes na mistura não podem ser efetuados, pela grande flutuação nas propriedades da areia encontradas na maioria dos sistema de areia.

Manipular areia de consistências diferentes, em termos de temperatura, tamanhos de grão, umidade e outras propriedades físicas críticas, é um dos maiores problemas a que se submetem os controles e equipamento de um sistema de preparação de areia.

Esse problema é especialmente evidente em operações de fundição com equipamentos intermitentes ou contínuos que não possuam a capacidade de revolver a areia de retorno. Fundições que se preocupam em automatizar o sistema de preparação de areia enquanto mantém um alto nível de eficiência do sistema, descobrirão que um pré- condicionamento da areia é necessário antes da operação de mistura propriamente dita.