Ligantes qumicos

Principais materiais e processos de moldagem / machariaa verde adesivo de contato aglomerados com argilas leos secativos a seco areia-leo shell-molding shell-core hot-box warm-box furnicos, fenlicos, uretnicos, resol-ster cold-box processo SO2 CO2 processo CO2 silicato-ster cimento Portland agregado outros fosfatos inorgnicos cermicos, gesso modelo permanente modelo evaporvel microfuso (fundio de preciso) processo V lost foam coquilhas processo Griffin areia-cimento auto-curvel

reao qumica ativada por calor base de areia ou silicato de sdio outro ligantes qumicos reao qumica a temperatura ambiente resinas

calor

auto curveis

passagem de gs

sem aglomerante Usinveis metal (ao ou ferro fundido) grafita

Lista parcial de processos baseados em ligantes qumicos desenvolvidos a partir de 1945 aproximadamente, no incluindo, portanto, processos j considerados convencionais poca da II Guerra (areia-leo, areia-cimento e moldagem em gesso, entre outros) Shell molding (Croning, moldagem em casca) Processo Silicato / CO2 Processo leo - ativador (oxidante) Processo hot-box (caixa-quente) Cura-a-frio, furnico Warm-box: resina ou silicato + ar quente Hot-box, fenlico Areia fluida, silicato de sdio Cura-a-frio, leo - isocianato Cura-a-frio, fenlico Silicato / Fe-Si (Nishiyama) Silicato / ster Cura-a-frio, fenlico-uretnico Cold-Box, fenlico-uretnico Processo SO2 Fosfatos polimricos Areia fluida, resinas furnicas Warm-box, sem ar quente Cimento Sorel / oxalatos Cura-a-frio, resol-ster (fenlica alcalina) Cold-Box, polifenol+cido+acetal (RedSet) Cold-Box, epoxi sem solvente / SO2 1948 1954 1954 1958 1958 1960 1961 1965 1965 1966 1967 1968 1968 1969 1971 1974 1974 1980 1980 1980 1987 1992

Sistemas ligantes de cura-a-frio para moldes e machos(BENZ, N. e KLBERER, T. Casting Plant and Technology, n 4, 1985)COMPOSIES USUAIS PINTURA BASE DE RECUPERAO SISTEMA LIGANTE ADEQUADO PARA OBSERVAES

Resina de Cura-a-frio a) base de resina furnica / cido fofo cinzento, ao, ligas leves, ligas de cobre 100 areia quartzo 0,3-0,5 PTS, H3PO4 0,8-1,2 resina furnica 100 areia quartzo 0,3-0,6 cido 0,8-1,2 resina fenlica lcool ou gua lcool ou gua mecnica ou trmica mecnica ou trmica Processo universal, especialmente para peas grandes; tempos de cura curtos com endurecedores especiais Processo universal, especialmente para peas grandes

b) base de fofo cinzento, resina fenlica fofo nodular e ao Resina poliuretanica a) com acelerador b) sem acelerador Resol-ster fofo cinzento, fofo nodular e ao. Ligas leves

100 areia quartzo 0,5-0,8 poliisocianato 0,5-0,6 resina fenlica 0,5-2 catalisador 100 areia de quartzo 0,6-0,8% poliisocianato 0,6-0,8 aminopoliol 100 areia de quartzo 0,2-0,5% ster 1,2-1,4 resina reslica

lcool; gua sob certas circunstncias lcool

?

uma variante do processo de resina de cura rpida; bom acabamento em ao Bom acabamento e boa colapsibilidade com ligas leves Sem odores na produo de moldes e machos; timo acabamento superficial, boa colapsibilidade em peas de ligas leves Apropriado particularmente para ao devido a atmosfera redutora durante vazamento Sensibilidade temperatura; baixa colapsibilidade

?

fofo cinzento, fofo nodular, ao, ligas leves, ligas de cobre fofo cinzento, nodular, ao, ligas de cobre

lcool

?

Resina alqudicauretnica Silicato de sdio/ster

100 areia de quartzo 0,2-0,2% poliisocianato 1,5-1,8 ligante 100 areia de quartzo 0,2-0,3% ster 2,5-3,0 silicato de sdio

lcool

mecnica ou trmica

lcool

?

Principais ligantes qumicos para areias de moldagemLigante Curveis com calor Curveis temperatura ambiente Auto-curveis (reagente lquido ou slido) Curveis temperatura ambiente (Cura por reao com gs ou vapor) fenol-formol UF-PF-FA UF+PF+FA resina furnica resina fenlica leo alqudico + isocianato PF + metil-bisfenil isocianato resol (fenlico alcalino) silicato de sdio fosfato cido inorgnico silicato de sdio resina fenlica + isocianato resol (fenlico alcalino) resina furnica + perxido, resina epoxi + oxidante epoxi acrlica + perxido + solvente resol (fenlico alcalino)

(*) porcentagem da quantidade de areia UF = uria-formaldeido; PF = fenol-formaldeido; FA = lcool furfurlico; ATS = cido tolueno-sulfnico; APTS = cido para-tolueno-sulfnico; AXS = cido xileno-sulfnico; TEA = trietilamina; DMEA = dimetiletilamina; EGDA = diacetato de etileno glicol;

%(da areia)

Reagente ou Catalisador hexamina cido fraco conversor latente H3PO4 ATS, APTS, AXS catalisador piridina ster triacetina+EGDA xido metlico CO2 TEA ou DMEA + ar formiato de metila SO2 SO2 SO2 + (N2/CO2) CO2

%(do ligante)

Aplicao moldes e machos machos machos moldes e machos moldes e machos moldes e machos moldes e machos moldes moldes moldes e machos machos e moldes machos machos machos machos machos machos

Nome do processo Shell molding Caixa quente Warm-box cura-a-frio furnico cura-a-frio fenlico leo alqudico fenlico-uretnico Resol-ster Silicato-ster Fosfato inorgnico Processo CO2 Caixa fria Resol-ster (C-B M) Processo SO2 Epoxi-SO2 FRC res. fenlica/CO2

4% 1,5% 1,5% 1,25% 1,5% 1,5% 1,5% 1,5% 3,5% 5,0% 3,5% 1,2% 1,5% 1,2% 1,0% 1,5% 2,5%

12% 20% 20% 35% 40% 8% 4% 25% 10% 2,5% (*)

Fatores que determinam a seleo dos processos de cura-a-frio em moldagemSISTEMA LIGANTE Areia base Sensibilidade Temperatura da areia Sensibilidade Temperatura ambiente Sensibilidade Umidade ambiente Tempo de trabalho / tempo de extrao do modelo 10 min / 22 min Custos de materiais

Fenlica-cido seca, limpa, no alcalina Furnica-cido seca, limpa, no alcalina Silicato-ster leo alqudico Fosfato inorgnico Fenlicauretnica Resol-ster seca seca, limpa seca

muito sensvel

muito sensvel

muito sensvel

1,4

muito sensvel

muito sensvel

muito sensvel

8 min / 15 min

1 a 1,2

pouco sensvel pouco sensvel sensvel

sensvel sensvel sensvel

muito sensvel pouco sensvel sensvel

9 min / 17 min 10 min / 20 min 5 min / 15 min

1,4 1,3 ?

seca, limpa

pouco sensvel

sensvel

pouco sensvel

4 min / 6 min

1,6

seca, limpa

pouco sensvel

pouco sensvel

no sensvel

3 min / 4 min

1,4

Compatibilidades mtuas de sistemas de cura-a-frio

Areia recuperada proveniente de moldagem com: leo alqudico Novo sistema ligante leo alqudico compatvel compatvel no compatvel no compatvel s vezes (*) compatvel Fenlico-uretnico Furnico Fenlico Silicato-ster Fosfato

Fenlico-uretnico

compatvel

compatvel

no compatvel compatvel compatvel no compatvel s vezes (*)

no compatvel compatvel compatvel no compatvel s vezes (*)

no compatvel s vezes (*)

Furnico Fenlico Silicato-ster Fosfato

s vezes (*) s vezes (*) compatvel compatvel

s vezes (*) s vezes (*) compatvel compatvel

no compatvel s vezes (*) no compatvel s vezes (*) compatvel s vezes (*) s vezes (*) compatvel

(*) Fazer teste

Todos os processos que utilizam resinas requerem areias de quartzo lavadas e classificadas. Em casos especiais pode-se usar areias de zirconita, cromita e olivina. Forma, superfcie, tamanho e distribuio granulomtrica dos gros da areia so importantes. As areias de quartzo de alta qualidade so as que contm teores muito baixos de minerais contaminantes tais como:Resistncia flexo, N/cm2

AREIAS-BASE

1000

feldspatos, micas, glauconita, xidos de metais alcalinos e minerais carbonceos.

800

areia mdulo 40

600 areia mdulo 70 400

A presena desses minerais reduz o ponto de sinterizao. Minerais argilosos afetam desfavoravelmente os ligantes qumicos. O teor timo de ligantes em cada caso particular depende fortemente da forma e da rea superficial dos gros de areia. Gros arredondados exigem os menores teores de ligante e propiciam melhor adensamento. O tamanho do gro e sua distribuio tm uma influncia significativa na resistncia do material de moldagem curado: o tipo de dependncia da resistncia em relao aos teores de ligante e ao mdulo da areia est exemplificado na figura.

200

0 0 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 Resina furnica adicionada, % 2,0

O tamanho do gro de areia tem pronunciado efeito na resistncia flexo. Resina furnica, 45% cido fosfrico 75 (s/ a resina), aps 24 horas de cura.

PRINCIPAIS MATRIAS-PRIMASPARA FABRICAO DE RESINAS

Metanol (lcool metlico)O primeiro e o mais simples dos lcoois alifticos (com apenas um tomo de carbono) Usado na produo de formol, em snteses qumicas e como solvente Lquido incolor, ponto de ebulio 64,5C, txico, inflamvel, miscvel em gua, outros lcoois e teres

Formol (formaldedo) o primeiro e o mais simples aldedo da srie alifticaGs temperatura ambiente; a soluo aquosa clara, incolor, irritante, com odor penetrante e forte efeito lacrimejante. Usado na produo de resinas sintticas por reao com fenol, uria, melamina e outros (e tambm como intermedirio na sntese de outros produtos qumicos e desinfetantes)

Slido, cristalino, incolor, venenoso e corrosivo, ponto de fuso ~ 42C, solvel em gua, lcool e ter Usado na fabricao de resinas para fundio (e tambm resinas para abrasivos e materiais de frico, aglomerados de l de vidro e outras fibras, laminados para decorao, composies especiais de borracha e plsticos do tipo baquelite)

Fenol o mais simples da srie dos fenis

UriaSlido, cristalino, branco, praticamente inodoro e incombustvel, ponto de fuso = 132,7C uma das principais matrias-primas para a produo de resinas uria-formol (termofixas)

lcool furfurlico (furfurol)Liquido venenoso, solvel em lcool e ter, miscvel em gua, facilmente resinificvel por cidos. Obtido por reao cataltica do aldedo furfurlico (furfural) Usado na produo de resinas sintticas para fundio e como solvente

RESINAS SINTTICASConforme suas propriedades finais, podem ser:

TermoplsticasTm a propriedade de amolecer sob a ao do calor e de enrijecer quando resfriadas, todas as vezes em que for aplicado o calor necessrio.

Termoestveis ou termofixasAo se solidificarem (curarem) tornam-se insolveis, infusveis, rgidas e estveis. Portanto, a cura no apenas a evaporao do solvente, ou seja, a secagem propriamente dita, mas sim o desencadeamento de uma ou mais reaes qumicas complexas, como condensao, reticulao, polimerizao, etc. Para que a cura se processe imprescindvel que exista no sistema um conjunto de condies que possibilitem estas reaes, como calor e pH adequados. As caractersticas de insolubilidade e infusibilidade so inerentes s resinas sintticas formadas por ligaes cruzadas (reticulao) A estrutura qumica da resina termofixa controlada de forma a que sua polimerizao final ocorra apenas na utilizao da resina na manufatura do produto final Este o principal tipo de resina empregado na indstria de fundio

RESINAS FENLICASSo resinas sintticas termofixas produzidas pela reao de fenol e formol, por isso conhecidas tambm como resinas fenol-formol ou PF (Phenol-Formaldehyde)BREVE HISTRICO 1872 - A. von Bayer (Alemanha) descobre que a reao entre fenol e formol origina um produto resinoso 1907 - L. H. Baekeland, EUA, 1 patente importante sobre resinas fenlicas 1910 - Primeira aplicao industrial de resinas fenlicas, como vernizes de isolamento eltrico 1914 - Incio do uso regular de resinas fenlicas para a impregnao de papel e tecidos na indstria de equipamentos eltricos 1920 Incio do desenvolvimento de materiais moldados para a indstria automobilstica e, sobretudo, para a indstria de equipamentos eltricos.

RESISAs resinas fenlicas podem ser produzidas por processo alcalino ou cido

Resinas fenlicas alcalinas = resis Resinas fenlicas cidas = novolacas Resis caracterizam-se por um excesso de formol em relao ao fenol so produzidas com catalisadores alcalinos, do tipo hidrxido de sdio, hidrxido de potssio, hidrxido de brio, etc. obtm-se resis dos mais diversos tipos variando a quantidade de formol em relao ao fenol relaes molares formol:fenol geralmente entre 1:1 e 2:1 geram-se produtos diferentes tambm variando os derivados fenlicos, os catalisadores e os processos de sntese so geralmente lquidos, mas podem ser obtidos na forma slida, quando necessrio para cura em altas temperaturas (> 130C), tm sua proporo molecular e seu ambiente ajustados de modo a no necessitarem de conversores alguns resis podem ser curados temperatura ambiente com a adio de conversores especiais (o conversor destroi o inibidor, permitindo que a reao continue at o final)

NOVOLACASNovolacas (resinas fenlicas obtidas com catalisadores cidos): caracterizam-se por um excesso de fenol em relao ao formol so normalmente slidas diferentes produtos so obtidos pela variao de mistura com derivados fenlicos, com catalisadores (orgnicos e inorgnicos) e com pequenas alteraes no processo varia-se tambm a relao molar fenol:formol para obter-se produtos diferentes

relao molar fenol:formol normalmente vai de 1:0,5 a 1:0,88 novolacas podem ser entregues para consumo tanto na forma slida quanto em soluo em solventes orgnicos excelente estabilidade na armazenagem sua proporo molecular exige a adio de conversores para a cura final o conversor mais usado hexametilenotetramina (ou hexamina). composies com novolacas podem ser armazenadas por longo tempo. exigem altas temperaturas para cura (Ver esquema)

FORMAO E CURA DE UMA RESINA FENLICA

n

FENOL

FORMOL

RESINA FENOL-FORMOL

CONVERSOR

RESINA RETICULADA

RESINAS URIA-FORMOLSo resinas termofixas produzidas pela reao de formol com uria; tambm chamadas resinas uricas ou UF versteis e de baixo custo podem ser produzidas com diversas composies moleculares, puras ou modificadas por outros compostos, resultando em resinas especiais exemplo de resinas uricas especiais so as resinas modificadas com lcool furfurlico As resinas uricas contm nitrognio, originrio da prpria uria, que uma amina Podem ser formuladas com diversas temperaturas de cura, desde a temperatura ambiente at 200C Para a cura final necessrio secar a resina pela evaporao do solvente (gua) e adicionar um conversor que destrua a ao dos inibidores e estabilizantes Resistem bem aos solventes orgnicos, mas so hidrolisadas por cidos e bases fortes

FORMAO E CURA DE UMA RESINA URICA

n

URIA

FORMOL

RESINA URIA-FORMOL

CONVERSOR

RESINA RETICULADA

RESINAS FURNICASSo resinas complexas, com trs componentes ativos (UF, FA e PF) que podem estar combinados dois a dois (UF/FA) ou (PF/FA), ou todos os trs. So lquidas e termofixas, catalisadas por sistemas cidos (existem resinas furnicas especiais do tipo novolaca que no so utilizadas em fundio) Para uso em fundio, esses trs materiais resinosos costumam ser comercializadas de acordo com as seguintes combinaes bsicas: Resina urica-furnica (UF/FA) teor de lcool furfurlico entre 30 e 80% vrios teores de nitrognio e gua alta resistncia a frio, adequada para fundio de alumnio e ferros fundidos comuns altos teores de nitrognio, podem, causar porosidades nos fundidos

Resina fenlica-furnica (PF/FA) teor de lcool furfurlico entre 30 e 70% desempenho ligeiramente inferior UF/FA em termos de desenvolvimento de resistncia a frio no tem nitrognio, sendo mais indicada para a fundio de ao, ferro fundido nodular e ferro fundido de alta resistncia

Resina urica-fenlica-furnica (UF/PF/FA) teor de lcool furfurlico entre 40 e 85% baixos teores de nitrognio, mas boa resistncia a frio usada para fundir ferro fundido de alta resistncia, ferro fundido nodular e ao

FORMAO E CURA DE UMA RESINA FURNICA

nRESINA UF LCOOL FURFURLICO RESINA FURNICA CONVERSOR

RESINA RETICULADA

CONVERSORES PARA RESINAS FURNICAS1000

Resistncia flexo, N/cm2

As resinas tradicionais de cura a frio utilizam cidos fortes como conversores. Com resinas furnicas os cidos mais utilizados so o cido fosfrico, o cido paratolueno sulfnico (PTSA) e o cido xileno sulfnico (XSA). PTSA e XSA podem ser usados com todos os tipos de resinas furnicas decompem-se facilmente com a resina durante o vazamento do metal, no deixando residuais que comprometam a recuperao de areia usada

2% resina 800

600 1% resina 400

O cido fosfrico e suas misturas so recomendados apenas para uso com resinas do tipo urica-furnica promove a formao de fosfatos que permanecem na areia, a qual, quando reutilizada, apresenta resistncia final inferior e excesso de fsforo que pode ser absorvido pelo metal geralmente inviabiliza a recuperao da areia

200

0

0

20

30 40 50 60 Adio de catalisador, %

70

O teor apropriado de conversor para resinas furnicas est na faixa de 33 a 55% em peso sobre a resina.

O PROCESSO POLIURETNICOO princpio do processo a poliadio de lcoois multivalentes a isocianatos multivalentes resinas poliuretnicas: slidas, altamente ligadas, sem produto de craqueamento. Duas famlias de sistemas ligantes poliuretnicos so utilizadas em fundio: Poliuretanas sem acelerador de reao: sistemas de 2 componentes aminopoliol e AMINOPOLIOL + POLIISOCIANATO POLIURETANA poliisocianato O tempo de cura pr-ajustado na fbrica de resina, mas pode ser modificado na fundio atravs da mistura de duas resinas e, tambm, pela alterao da relao de poliol e isocianato. Excesso de isocianato aumenta o tempo de cura. Boas propriedades de colapsibilidade particularmente apropriado para o uso em fundies de metais leves Poliuretanas com aceleradores de reao: sistemas de 3 componentes resina fenlica modificada com grupos reativos OH poliisocianato e RESINA FENLICA + POLIISOCIANATO CATALISADOR POLIURETANA catalisador bsico A velocidade de cura ajustada pelo teor de catalisador (0,2 a 1,5% em peso sobre a resina). A relao entre o tempo de processamento e o tempo de cura especialmente favorvel neste processo Estabilidade trmica mais elevada do que sistema sem um acelerador de reao e formao de atmosfera redutora durante o vazamento fazem com que esse tipo de ligante seja bem adaptado para todos os tipos de fundies, especialmente para fundio de ao

ALGUMAS CARACTERSTICAS DE SISTEMAS POLIURETNICOS DE CURA A FRIOTeores de ligantes (soma dos componentes): 1 a 2% em peso sobre a areia As relaes em peso resina : isocianato dos componentes ligantes podem variar entre 1:1 a 1:1,2 O tempo de trabalhabilidade dependente basicamente do tempo de cura; em geral 25% do tempo de cura Os nveis de resistncia desejados aps uma hora podem ser alcanados atravs de ajuste da proporo entre os componentes do sistema ligante. Dessa forma minimiza-se tambm o perodo de espera entre a produo do molde e dos machos e o vazamento A escoabilidade da mistura preparada muito boa: necessita baixa energia de compactao No h desprendimento de produtos de craqueamento durante a reao dos componentes individuais. Em conseqncia, poucos odores quando se processa a mistura de areia

O PROCESSO "RESOL-STER"Sistema ligante: um resol (alcalino) contendo um mnimo de 30% em peso de gua endurecido pela adio de um ster para mudar o valor do pHRESOL ALCALINO + STER MACROMOLCULA INSOLVEL

As principais caractersticas so: odores pouco pronunciados durante a preparao da mistura tempo de trabalhabilidade da mistura preparada de aproximadamente 10 minutos (tempo disponvel para a compactao de moldes e machos) adapta-se bem fundio de aos e tambm de ferros fundidos: o molde relativamente inerte ao metal lquido difcil recuperao da areia: o potssio presente na resina e que permanece na areia como acetato, vai se acumulando com a reutilizao da areia. Em conseqncia, tem-se forte elevao do pH: o excesso de alcalinidade da areia acaba inibindo a cura. Muitos usurios diluem com pelo menos 50% de areia nova, o que nem sempre resolve o problema

Moldagem com resinas de cura-a-frioApresentam maior importncia os sistemas ligantes baseados nos seguintes tipos de resinas: de cura cida: resinas furnicas resinas fenlicas combinaes de resinas furnicas e fenlicas

resina furnica

F CH 2OH + CH 2O HOH 2C F CH 2 F CH 2 O CH 2 F CH 2 OH O O O O n furano formaldeidoH+

resina fenlica

I. B + CH 2O B CH 2 OH fenolOH

OH

OH

lcool fenlicoOH OH OH

II. B CH 2 OH + H B CH 2 OH B CH 2 B + n H 2 O

Moldagem com resinas de cura-a-frio(cont.)

uretnicas: sem acelerador de reao (sistemas de dois componentes)

AMINOPOLIOL + POLIISOCIANATO POLIURETANAfundio de metais de ponto de fuso moderado com acelerador de reao (sistema de trs componentes)

RESINA FENLICA + POLIISOCIANATOmodificada c/ OH CATALISADOR

POLIURETANA

fundio de quaisquer ligas metlicas, inclusive aos

de cura alcalina: resina fenlica (resol) / ster

RESOL (alcalino) + STER

MACROMOLCULA INSOLVEL

fundio de quaisquer ligas metlicas, inclusive aos

Vrios processos comparadosResistncia x tempo de estripagem

20 18

Resistncia compresso, psi

16 14 12 10 8 6 4 2 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Fenlico Uretnico Novo Fenl. Uretn. Fenl.-Ester Furnico Silicato-Ester Oleo-Uretn. Fenlico-cido

tempo de estripagem, minutos

Vrios processos comparadosEmissesLimites de exposio sugeridos, ppm Longo prazo Fenlico-uretnico Monxido de carbono Aromticos totais Isocianatos Fenol formaldedo Monxido de carbono Formaldedo Fenol Monxido de carbono Formaldedo Fenol Monxido de carbono Aromticos totais Isocianatos Aldedos totais Monxido de carbono Aldedos totais Monxido de carbono 35 0,005 1,0 5,0 35 1,0 5,0 35 1,0 5,0 35 0,005 1,0 35 No definido 35 Curto prazo 200 0,02 2,0 No definido 200 2,0 No definido 200 2,0 No definido 200 0,02 2,0 No definido 200 No definido 200

Sistema ligante

Emisses areas

Fenlico-ster Fenlico-furnico leo-uretnico

Silicato-ster Fosfatos inorgnicos

Moldagem em casca (shell molding)Desenvolvido por Johannes Croning (Alemanha) durante a 2 guerra Aps a guerra, passou ao conhecimento dos aliados que, em 1948, decidiram tornar de domnio pblico a patente, passando imediatamente a ser usado de foram generalizada Em 1950 j existiam no Brasil instalaes de moldagem pelo processo shell e foi publicado um estudo exploratrio pelo IPT O sistema ligante baseado em uma resina fenlica tipo novolaca No passado eram disponveis tambm resinas uricas, que tinham a vantagem de melhor desmoldabilidade na fundio de ligas leves e de ponto de fuso moderado Os moldes em casca (shell) associam preciso dimensional e acabamento superficial excelentes com alta produtividade por modelo, permitindo produo seriada

Areia cobertagros de areia recobertos com capa de resina slidapreparao da areia coberta para o processo shell requer equipamento apropriado algumas fundies preparam a prpria areia coberta, a maioria compra a areia preparada por empresas especializadas uma areia coberta consiste de areia base (em geral de quartzo) 3 a 5 % de resina fenlica tipo novolaca 0,4 a 0,9 % (12 a 18 % sobre a quantidade hexametilenotetramina (hexamina ou simplesmente hexa) de resina) de

a resina e o hexa so misturadas areia base de modo a constituir uma capa slida sobre cada gro individual a areia coberta escoa to facilmente quanto uma areia isenta de ligante, o que permite obter moldes (e machos) com acabamento que no encontra similar entre os processos de moldagem em areia

3

maneiras para realizar a cobertura da areia com resina: Cobertura a frio Cobertura a morno Cobertura a quente

Mtodos de cobertura da areiaCobertura a frio (a tcnica mais simples) uma das variantes dessa tcnica: resina dissolvida em um lcool a soluo misturada (na temperatura ambiente) areia base em um misturador de galgas, distribuindo-se sobre a superfcie dos gros o catalisador (hexa) pode ser adicionado antes ou juntamente com a resina a operao de mistura continua at completa evaporao de todo o solvente

Cobertura a morno (a tcnica mais usada no Brasil) diferena em relao cobertura a frio que, aps a adio de todos os constituintes, mantm-se o misturador em funcionamento e insufla-se ar quente at que o solvente seja todo removido Cobertura a quente (potencialmente a mais econmica e eficiente) introduz-se no misturador a areia base aquecida (entre 120 e 190C) a resina pode ser adicionada tanto na forma slida (em flocos ou granulada) como lquida uma vez distribuda a resina sobre a areia, adiciona-se o hexa na forma de suspenso de em gua (que tem tambm a funo de resfriar rapidamente a mistura

Seqncia de moldagem em cascaDois fenmenos ocorrem quando a areia coberta entra em contato com a placa-modelo (ou com a caixa-de-macho) previamente aquecida a cerca de 250C: 1) amolecimento da resina fenlica: as capas (at aqui slidas) que envolvem cada gro formam pontes de lquido viscoso com as dos gros vizinhos 2) a hexamina decompe-se termicamente liberando amnia que reage com componentes da resina (como o fenol) promove a ligao das molculas parcialmente condensadas de resina fenlica, causando o seu endurecimento.

Aps 10 a 12 segundos de contato com a placa aquecida, a areia no alterada (cuja resina no amoleceu) removida e casca formada, que permaneceu aderente placamodelo, curada por exposio adicional durante cerca de 1 minuto a temperatura da ordem de 220-250C e, s depois disso, destacada da placa-modelo. A meia-casca (meio-molde) assim obtida colada a uma outra metade de modo a formar o molde completo.

Comentrios sobre o processo shell moldingPor suas caractersticas, usado para moldes de peas com dimenses relativamente pequenas, onde a preciso dimensional e o acabamento superficial sejam importantes. Deve-se levar em conta que a preciso dimensional no processo excelente para dimenses que no atravessem o plano de partio do molde, mas tem-se dificuldades para manter pequenas tolerncia nas dimenses que atravessem o plano de partio. Embora seja possvel fundir ligas leves (como as de alumnio) em moldes shell, difcil adequar machos feitos pelo processo shell fundio desse tipo de liga. A razo que o calor do metal no suficiente para decompor totalmente a resina fenlica, gerando dificuldades de desmoldagem. Quando comparado a outros sistemas ligantes orgnicos, as quantidades de resina exigidas no processo shell so mais elevadas (3% ou mais no shell contra 2% mximo nos demais processos). A quantidade total de gases resultantes da decomposio da resina , portanto, maior no processo shell. Mas a velocidade de evoluo de gases pelo aquecimento de resinas novolaca menor que a observada nos demais sistemas orgnicos; esse fato, somado pequena espessura de parede que caracteriza os moldes shell e que lhes confere alta permeabilidade, faz com que esse excesso de gases no traga problemas especiais. J os machos shell, se no forem ocos e/ou no incorporarem bons respiros, podem ser problemticos sob esse ponto de vista.