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Título: Estudo da caracterização dos constituintes utilizados para o sistema de moldagem em areia a verde aplicados ao processo de fundição
Título(s) alternativo(s): A characterization study of the green sand molding system applied in casting processes
Autor(es): Silva, João Paulo Galdino da
Orientador(es): Brondino, Odney Carlos
Palavras-chave: Fundição em moldes de areia
Areia verde
Resíduos industriais
Sand casting
Greensand
Factory and trade waste
Data do documento: 12-Jun-2017
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Londrina
Referência: SILVA, João Paulo Galdino da. Estudo da caracterização dos constituintes utilizados para o sistema de moldagem em areia a verde aplicados ao processo de fundição. 2017. 139 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Londrina, 2017.
Resumo: Esta pesquisa teve como objetivo o estudo da caracterização de componentes aplicados em sistemas de moldagem em areia a verde, visando especificar e ressaltar a importância do controle de propriedades dos materiais quando submetidos ao processo de moldagem em areia para fundição. A composição base da areia a verde é a mistura entre areia nova, comumente de sílica, materiais ligantes, como a bentonita, aditivos, como o carvão mineral moído e plastificantes, como a água. Foram empregados como materiais avaliados a areia nova com módulo 66 AFS, areia de retorno com módulo 55 AFS, bentonita sódica ativada, carvão mineral moído tipo Cardiff e água destilada. Misturadores apropriados são utilizados de modo a se adquirir coesão entre os grãos de sílica, materiais argilosos e carbonáceos, garantindo propriedades importantes ao sistema, como plasticidade, consistência, compactabilidade, permeabilidade e resistência mecânica, que são dependentes da distribuição granulométrica da sílica, do inchamento das camadas de argila e do teor de umidade presente. As etapas de construção de moldes dependem destas propriedades da areia a verde, que sofrem deterioração quando submetidos ao processo de vazamento em fundição, devido ao contato direto do metal com a superfície da areia, gerando a areia de retorno. O processo de oolitização (sinterização dos materiais argilosos e finos sob a superfície dos grãos de sílica) ocorre durante o vazamento e solidificação do metal, em que se inicia a etapa de formação da areia de retorno, carregando também algumas perdas de propriedades (compactibilidade, resistência mecânica, etc.) restauradas por uma nova adição de areia nova, materiais argilosos e carbonáceos. Entretanto, o nível de adição dos aditivos para a areia de retorno quando comparado a um sistema baseado em areia nova é superior, pois os grãos oolitizados, comumente porosos e de maior tamanho de grão, consomem mais argila para promover o mesmo requisito de propriedade dos moldes antes do vazamento do metal líquido. De forma conjunta, ocorre o aumento do grau de oolitização da areia, na qual chega em um nível crítico em que se torna inviável uma grande adição de aditivos e assim, gera-se a areia de descarte, considerada um resíduo sólido e gerador de impactos ambientais, sendo o maior problema deste tipo de processo.
Abstract: The purpose of this research was the characterization study of the components applied in the green sand molding system, evaluating the importance of the properties control of these materials when submitted the molding and to the casting process. The compostion of the green sand is a mixture of new sand, commonly silica sand, bentonite (acting like a bonding agent), coal dust (additive for better surface qualities) and water. The materials applied were a 66 AFS new sand, 55 AFS reclaimed sand, sodic bentonite, Cardiff Coal Dust and distilled water. Appropriate mixers are used to promote the coesion in the grains of the silica sand, bentonite and coal dust, providing important properties to the system, such as plasticity, consistency, compactability, permeability and mechanical strenght. These properties have dependence with the granulometric distribution of silica sand, the bentonite swelling and the umidity content. The phases of the mold building totally depends of these green sand properties, that is subjected to deterioration process when silica grains are exposed to the melted metal directly on the green sand surface, making sand reclamation. The oolitization process (sinterization of the clay materials and fines in the sand surface) occurs when the molten metal is verted on the mold, promoting the sand reclamation process, carring on some loss of properties, such as compactability, mechanical strenght, that might be restored by a new addition of bentonite and coal dust. However, the addition level of additives to the green sand is higher than to the original pattern because the higher the ooliltization, the higher the consumption of additives process to promote the same level of properties like compactability and permeability before a new exposition to the casting. The oolitization rate is increased and when reached, the viability of adding new additives is prejudicated, turning the sand of reclaim in a solid waste that promotes environmental impacts, that is the biggest problem of this process.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/8228
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