AREIAS LIGADAS QUIMICAMENTE Claudio Luiz Mariotto SISTEMAS LIGANTES QUMICOS Listaparcialdeprocessosbaseadosemligantesqumicosdesenvolvidosapartirde1945 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)1948 Processo CO21954 Processo leo-ativador (oxidante)1954 Processo hot-box (caixa quente)1958 Cura-a-frio, furnico1958 Warm-Box: resina ou silicato e ar quente1960 Hot-box, fenlico1961 Areia Fluida, silicato1965 Cura-a-Frio, leo-isocianato1965 Cura-a-Frio, fenlico1966 Silicato / Fe-Si (Nishiyama)1967 Silicato / ster1968 Cura-a-Frio, fenlico-uretnico1969 Cold-Box (fenlico-uretnico)1969 Processo SO21971 Fosfatos polimricos1974 Areia Fluida, resinas furnicas1974 Warm-Box (sem ar quente)1980 Cimento sorel / oxalatos1980 Cura-a-Frio, resol-ster (alcalino)1980 Comeandonosanos60,odesenvolvimentodeligantesqumicosautocurveistemperaturaambiente para materiais de moldagem, substituiu os processos convencionais de moldagem manual para moldes de fundio. Os moldes feitos com areia ligada com argila, secos ou no, e compactados mecanicamente e os machosfeitoscomareiaaleo,foramsubstitudoseminstalaesdemoldagemdegrandespeas,por ligantesdecuraafrioquesoendurecidosutilizando-secido.Istoestocorrendotambm,cadavez mais, na produo de pequenas, peas com pedidos individuais ou em pequenas corridas. Asresinastmsidodesenvolvidascontinuamenteetmsidocomplementadasporumasriedenovos processos. A tabela abaixo d uma viso geral. Sistemas ligantes de cura-a-frio para moldes e machos (segundo BENZ, N. e KLBERER, T.Casting Plant and Technology, n 4, 1985) SISTEMA LIGANTE ADEQUADO PARACOMPOSIES USUAIS PINTURA BASE DERECUPE-RAO 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 lcool ou gua mecnica ou trmica Processo universal, especialmente para peas grandes; tempos de cura curtos com endurecedores especiais b) base de resina fenlica fofo cinzento, fofo nodular e ao 100 areia quartzo 0,3-0,6 cido 0,8-1,2 resina fenlica lcool ou gua mecnica ou trmica Processo universal, especialmente para peas grandes Resina poliuretanica a) com acelerador fofo cinzento, fofo nodular e ao. 100 areia quartzo 0,5-0,8 poliisocianato 0,5-0,6 resina fenlica 0,5-2 catalisador lcool; gua sob certas circunstncias ? uma variante do processo de resina de cura rpida; bom acabamento em ao b) sem acelerador Ligas leves100 areia de Quartzo 0,6-0,8% poliisocianato 0,6-0,8 aminopoliol lcool ? Bom acabamento e boa colapsibilidade com ligas leves Resol-sterfofo cinzento, fofo nodular, ao, ligas leves, ligas de cobre 100 areia de Quartzo 0,2-0,5% ster 1,2-1,4 resina reslica lcool ? Sem odores na produo de moldes e machos; timo acabamento superficial, boa colapsibilidade em peas de ligas leves Resina alqudica- uretnica fofo cinzento, nodular, ao, ligas de cobre100 areia de Quartzo 0,2-0,2% poliisocianato 1,5-1,8 ligante lcoolmecnica ou trmica Apropriado particularmente para ao devido a atmosfera redutora durante vazamento Silicato de sdio/ster 100 areia de Quartzo 0,2-0,3% ster 2,5-3,0 silicato de sdiolcool ? Sensibilidade temperatura; baixa colapsibilidade AREIAS-BASE Sodeimportnciadecisivaemtodosos processos que utilizam resinas. A aplicao tima do ponto de vistatecnolgicoeeconmicodossistemasligantesrequerautilizaodeareiasdequartzolavadase classificadas. Em casos especiais pode-se usar areias de zirconita, cromita e olivina. Alm da composio qumica e mineralgica, a forma superfcie, tamanho e distribuio granulomtrica dos gros da areia so importantes no julgamento da qualidade da areia. As areias de quartzo de alta qualidade so as que contm teores muito baixos de minerais contaminantes taiscomofeldspato,mica,glauconita,xidosdemetaisalcalinosemineraiscarbonceos.Apresena dessesmineraisreduzopontodesinterizaodaareiademodomaisoumenospronunciado.Minerais argilosos afetam desfavoravelmente os ligantes qumicos. Oteortimodeligantesemcadacasoparticulardependefortementedaformaedareasuperficialdos grosdeareia.Estdemonstradoquegrosarredondadosexigemosmenoresteoresdeligante,almde propiciarem melhor adensamento. Otamanhodapartculaesuadistribuiotmumainflunciasignificativanaresistnciadomaterialde moldagem curado: o tipo de dependncia da resistncia em relao aos teores de ligante e ao mdulo da areia est exemplificado na figura abaixo. areia mdulo 40 areia mdulo 70 1000 8006004002000Resistncia flexo, N/cm2 00,81,01,21,4 1,6 1,8 2,0 Resina furnica adicionada, %Otamanhodogrodeareiatempronunciadoefeitona resistncia flexo. Resina furnica, 45% cido fosfrico 75 (s/ a resina), aps 24 horas de cura. RESINAS SINTTICAS Resina sinttica um termo genrico de uma classe de substncias que possuem uma composio qumica complexa alto peso molecular e ponto de fuso indeterminado. Estes compostos apresentam a propriedade de polimerizao ou cura, isto , fuso de vrias molculas para formar longas cadeias moleculares. Ao se polimerizarem, as resinas sintticas endurecem formando blocos de material slido e quimicamente inerte. A reao de polimerizao normalmente iniciada por certos reagentes qumicos, como cidos fortes ou steres, ou por condies fsicas, como calor ou radiao. Asresinassintticasvmsendoutilizadascomercialmentenosmais diversos produtos desde o incio do sculo, quando foi introduzido o material conhecido como baquelite. Entretanto, foi somente durante a II Guerra Mundial que a indstria, ao pesquisar alternativas para as matrias-primas tradicionais, descobriu o imenso potencial de aplicao das resinas sintticas. Asprincipaismatrias-primasempregadasnaproduoderesinassintticasparamoldagememareia so descritas rapidamente a seguir: Metanol(lcoolmetlico)-Lquidoincolor,txicoeinflamvel,miscvelemgua,outroslcooise teres. O metanol o primeiro e o mais simples dos lcoois alifticos, com apenas um tomo de carbono. Ponto de ebulio: 64,50C. Utilizado na produo de formol, em snteses qumicas e como solvente. Formol(formaldedo,aldedofrmico)-Gstemperaturaambiente,geralmentemisturadogua paraformarumasoluoclara,incolor,irritante,comodorpenetranteeforteefeitolacrimejante.O formolumaldedo,oprimeiroeomaissimplesdasriealiftica.Utilizadonamanufaturaderesinas sintticasporreaocomfenol,uria,melaminaeoutros.Eutilizadotambmcomointermediriona sntese de outros produtos qumicos e desinfetantes. Fenol - Slido, cristalino, incolor, venenoso e corrosivo. E o composto qumico mais simples da srie dos fenis. Ponto de fuso: aproximadamente 420C. Solvel em gua, lcool e ter. O fenol empregado na fabricaoderesinasparafundio,resinasparaabrasivosemateriaisdefrico,aglomeradosdelde vidroeoutrasfibras,laminadosparadecorao,composiesespeciaisdeborrachaeplsticosdotipo baquelite. Uria - Slida, cristalina, branca, praticamente inodora e incombustvel, com ponto de fuso a 132,70C. E umadasprincipaismatrias-primasparaaproduoderesinasuria-formol,quesoresinastermofixas de boa resistncia. lcool furfurlico (furfurol) - Liquido venenoso, solvel em lcool e ter, miscvel em gua, facilmente resinificvelporcidos.Obtidoporreaocatalticadofurfural(aldedofurfurlico).Utilizadocomo solvente e na produo de resinas sintticas para fundio. DOIS TIPOS PRINCIPAIS DE RESINAS SINTT1CAS Asresinassintticaspodemserclassificadasemdoisgrandesgrupos,deacordocomasuapropriedade final: Resinas termoplsticas: tm a propriedade de sempre amolecer sob a ao do calor e de enrijecer quando resfriadas. Resinastermoestveisoutermofixas:socompostosqueaosesolidificarem(curarem)tornam-se produtos insolveis, infusveis, rgidos e estveis. Isso significa que a cura no a simples evaporao de umsolvente(queseriamelhordescritacomosecagem),massimodesencadeamentodeumaoumais reaesqumicascomplexas,comocondensao,reticulao,polimerizao,etc.Paraqueacurase 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). possvel controlar a estrutura qumica da resina de forma que sua polimerizao final ocorra apenas quando ela for utilizada para a obteno do produto final. Este o principal tipo de resina empregado na indstria de fundio. Aspossibilidadesdeaplicaodasresinassintticasparaaglomeraodeareiaemfundioforam percebidashmuitotempo,masosprimeirossistemasderesinascomerciaissurgiramapenas na dcada de50.Aseguir,umabrevedescriodasprincipaisresinasdeinteresseparaaindstriadefundiode metais. RESINAS FENLICAS Tambmchamadasresinasfenol-formolouFFsoresinassintticastermofixasproduzidaspelareao de fenol e formol. As primeiras informaes sobre as resinas fenlicas surgiram em 1872, na Alemanha, quandoA.vonBayerdescobriuqueofenolreagindocomoformoloriginavaumprodutoresinoso.Em 1907, nos EUA, L. H. Baekeland publicou a primeira patente de real interesse sobre resinas fenlicas. Em 1910, as resinas fenlicas foram pela primeira vez aplicadas industrialmente na produo de vernizes de isolamentoeltrico.Apartirde1914,aindstriadeequipamentoseltricoscomeouautilizar regularmenteestasresinasparaaimpregnaodepapeletecidos.Apartirde1920,iniciou-seo desenvolvimento de materiais moldados para a indstria automobilstica e, sobretudo, para a indstria de equipamentos eltricos. As resinas fenlicas podem ser produzidas por processo alcalino ou cido, resultando em resinas alcalinas ou resis e resinas cidas ou novolacas. Osresiscaracterizam-seporumexcessodeformolemrelaoaofenolesoproduzidascom catalisadoresalcalinos,dotipohidrxidodesdio,hidrxidodepotssio,hidrxidodebrio,etc.Uma grandequantidadederesisobtidacomavariaodaquantidadedeformolemrelaoaofenol,cuja relaomolaroscilanormalmenteentre1/1e2/1(formol/fenol).Epossveltambmaobtenode produtosdiferentesatravsdevariaesdosderivadosfenlicos,doscatalisadoresedosprocessosde sntese. A temperatura para a obteno de resis varia de 40 a 120C, sendo a faixa dos 70-80C a mais utilizada.Deformageral,osresissolquidos,podendotambmserobtidosnaformaslida,quando necessrio. Normalmente,estasresinascuramaaltastemperaturasparacura,acimade130C,semnecessidadede conversores, o que garantido por sua proporo molecular e seu ambiente. Entretanto, algumas resinas podem ser curadas temperatura ambiente com a adio de conversores especiais que destroem o inibidor epermitemqueareaocontinueatofinalemintervalodetemporelativamentecurto,como,por exemplo, as resinas conhecidas comercialmente como Alphaset e Betaset. Asnovolacassoobtidascomoempregodecatalisadorescidosecaracterizam-seporumexcessode fenolemrelaoaoformol.Sonormalmenteslidas.Obtm-seprodutoscomcaractersticasdiferentes variando os derivados fenlicos, os catalisadores (que podem ser orgnicos ou inorgnicos) e, em menor grau,oprocessodeproduo.Arelaomolarfenol/formol,quenormalmentevaide1/0,5a1/0,88, freqentemente alterada para a obteno de produtos diferentes. As resinas fenlicas do tipo novolaca podem ser entregues para consumo tanto na forma slida quanto em soluo em solventes orgnicos. Sua estabilidade na armazenagem considerada excelente. A cura final ocorreemaltastemperaturasecomaadiodeconversores,sendoahexametilenotetramina(ou hexamina) o conversor mais empregado. Ver esquema abaixo: Tanto as resinas fenlicas do tipo resol como as novolacas encontram largo emprego como aglomerantes deareiabemcomonapreparaoderevestimentosdemachoscmoldesparafundio.Aoselecionar resinasfenlicasparaumadeterminadaaplicaonecessrioobservarograudedilutibilidade,a solubilidade, as condies de diluio e a compatibilidade da resina em relao s funes da aplicao. RESINAS URIA-FORMOL TambmchamadasresinasuricasouUF,soresinassintticastermofixasproduzidaspelareaode formolcomuria.Soextremamenteversteisedebaixocusto.Podemserproduzidascomdiversas composiesmoleculares,purasoumodificadasporoutroscompostos,resultandoemresinasespeciais, como, por exemplo, as modificadas com lcool furfurlico. As resinas uricas contm nitrognio, originrio da prpria uria, que uma amina. Podem ser formuladas de modo a que curem a diversas temperaturas, 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. Ver esquema abaixo: nRESINA FENOL-FORMOLCONVERSOR RESINA RETICULADARESINA RETICULADA FORMOLRESINA URIA-FORMOLCONVERSORURIA nFENOLFORMOL RESINAS FURNICAS Soresinascomplexas,comtrscomponentesativos:uria-formol/lcoolfurfurlico(UF/AF)oufenol-formol/lcoolfurfurlico(FF/AF).Soresinaslquidasetermofixas,catalisadasporsistemascidos. Resinasfurnicasespeciaisdotiponovolacasoutilizadosemoutrasreastcnicas.Veresquemamais adiante. Paraempregoemfundio,essestrsmateriaisresinososcostumamsercomercializadassegundoas seguintes combinaes bsicas: Resinaurica-furnica(UF/AF):apresentateordelcoolfurfurlicoentre30e80%evriosteoresde nitrognio e gua. Tem alta resistncia a frio e adequada para o uso com alumnio e ferros fundidos de baixa liga. Em alguns casos, os altos teores de nitrognio podero interferir na qualidade final do fundido, causando porosidades.Resinafenlica-furnica:apresentateordelcoolfurfurlicoentre30e70%,comumdesempenho ligeiramenteinferiorUF/FAemtermosdedesenvolvimentoderesistnciaafrio.Entretanto,devido ausncia de nitrognio, mais indicada para o uso com ao, ferro fundido nodular e ferro fundido de alta resistncia. Resinaurica-fenlica-furnica(UF/FF/AF):apresentateorde lcool furfurlico entre 40 e 85%, com baixos teores de nitrognio, apesar de manter um bom desenvolvimento de resistncia a frio. adequada para ferro fundido de alta resistncia, ferro fundido nodular e ao. RESINA RETICULADACONVERSORRESINA FURNICA LCOOL FURFURLICO RESINA UF n CONVERSORES Socompostosauxiliaresutilizadosemconjuntocomasresinassintticasparapromoversua polimerizaooucura.Semprepossveladaptarumconversorqueseajustessituaesespecficas encontradas na produo. De forma geral, as resinas fenlicas novolaca de cura a quente utilizam como conversor a hexamina que, pela ao do calor, se desdobra em amonaco e formol, promovendo a reao de cura. De forma geral, as resinas de cura a frio utilizam como conversores alguns cidos fortes. Os cidos mais freqentementeutilizadoscomresinasfurnicassoocidofosfrico,ocidoparatoluenosulfnico (PTSA) e o cido xileno sulfnico (XSA). O cido fosfrico e suas misturas so recomendados para uso apenas com resinas do tipo urica-furnica. Estesconversoresgeralmenteimpossibilitamarecuperaodaareiadevidoaosfosfatosformadosque permanecem na areia e causam reduo da resistncia do molde e absoro de fsforo pelo metal. Oscidosparatoluenosulfnicoexilenosulfnicopodemserusadoscomtodosostiposderesinas furnicas. No impem restries recuperao de areia pois decompem-se facilmente, juntamente com a resina, durante o vazamento do metal. Alguns sistemas de moldagem pelo processo de cura a frio utilizam resinas curadas por steres. PROCESSOS DE MOLDAGEM COM RESINA DE CURA A FRIO Dentre os processos de moldagem usando sistemas ligantes qumicos, o processo com resina de cura a frio tem apresentado a maior importncia. Sistemas ligantes: os seguintes tipos de resinas so utilizados como ligantes: resinas furnicas; resinas fenlicas; combinaes de resinas furnicas e fenlicas. Asprincipaismatrias-primasparaaproduodasresinasso:lcoolfurfurlico,fenol,uriae formaldeido.Osprocessosqumicosenvolvidosnaformaoderesinasfurnicasefenlicasso resumidos a seguir: a) resina furnica (F = furano) o formaldeidfuranoOH CH CH O CH CH C HOH O CH OH CHn2O2 2O2O2H2 2O

++F F F F b) resina fenlica (B = anel benznico) O H nCH OH CH H OH CHII.fenlico lcoolfenolOH CH O CH I.2OH2OH2OH2OH2OH2OH+ + +B B B BB B Alguns dos esforos mais recentes no desenvolvimento das resinas de cura a frio para tm-se concentrado naobtenoderesinasdebaixoodorelivresdeformaldeido(ouquepraticamentenoliberam formaldeido para o ambiente durante o processamento). As exigncias, impostas principalmente pelas fundies de ao, por resinas que no produzissem defeitos defundiocausadospornitrogniomotivaramodesenvolvimentoderesinasfenlicasdecuraafrio praticamenteisentasdenitrognio,queencontramaplicaotambmnafundiodepeaspesadasde ferro fundido. Osagentesdecuramaisutilizadosparaoprocessodemoldagemcomresinadecuraafriosocido ortofosfrico em concentraes variadas (65% a 87% em peso) e de vrios nveis de pureza, assim como cidotoluenosulfnico-umamisturaisomricadecidoorto-eparatoluenosulfnico(PTS)-oqual usado geralmente em concentraes de 60% a 70% em peso. Alm do PTS e do cido fosfrico, tambm so utilizadas misturas contendo outros cidos orgnicos e inorgnicos. Condicionamento.Odesenvolvimentodosmisturadorescontnuosedosprocessosdecuraafrio ocorreram em regime de dependncia mtua: na verdade, os misturadores contnuos estimularam a rpida expanso do processo de moldagem em cura a frio que, por seu turno, exigiu constantes aperfeioamentos nesses equipamentos. O uso de areia base isenta de poeiras fundamental para a economia de qualquer processo de cura a frio. O uso de areias com mdulo AFS em torno de 50-60 (tamanho mdio de gro entre 0,2 e 0,3mm) permite obter bons nveis de resistncia com teores de ligante entre0,9 e 1,2% (em peso, sobre a areia). melhor basear-se o teor de agente de cura (conversor) na quantidade de ligante do que na de areia. Em geral,aadiodeconversornaproporoaproximadade33%empesosobreaquantidadedeligante suficiente para obter uma boa cura (v. figura abaixo). 2% resina1% resina1000 800600400200Resistncia flexo, 20 20304050 60 70Adio de catalisador %Oteorapropriadodeconversorpararesinas furnicas est na faixa de 33 a 55% em peso sobre a resina. O que determina a relao correta entre as quantidades de ligante e de agente de cura o tempo de cura que se deseja na operao de moldagem. O tempo de cura definido como o tempo necessrio para que a areia endurea o suficiente para que se possa extrair os modelos ou caixas de machos sem risco de dano. importante lembrar, no entanto, que a cura ainda no est completa neste ponto. Regeneraodaareiaeusodeareiadequartzo:Autilizaodeareiaregeneradaestaumentando continuamente. As razoes para tal, so variadas. Elas podem ser agrupadas nas seguintes categorias: controle de poluio razes de qualidade razes econmicas Odescartedeareiasusadasligadascomresinatemseconstitudoemumproblema.Deve-sesuporque limitescadavezmaisrestritosseroimpostosnofuturoparaodescartedeareiadefundiousada.As consideraes econmicas em favor da reutilizao da areia recuperada tambm no so desprezveis. Alm disso, a prtica tem mostrado que quando areia usada empregada, defeitos de fundio tais como veiamento,distoresepenetraesocorremmuitomenosfreqentementedoquequandousadaareia nova exclusivamente. Estes defeitos os quais so causados principalmente pela expanso do quartzo, so freqentes, especialmente no caso de fundio de aos e metais pesados, quando s utilizada areia nova. De um ponto de vista tecnolgico, os processos de regenerao mecnica e trmica so apropriados para recuperaodeareia.Emgeral,areiasligadascomresinasdecuraafriopodemserregeneradas mecanicamente. Soobtidosnveisderesistnciamaisbaixosquandoseusaareiarecuperadamecanicamente,em comparao com areia nova. A qualidade da areia usada exerce uma forte influencia a este respeito, e isto precisaserchecadocontinuamente.Instalaesderecuperaodeareiacompequenasperdasde resistncia j so possveis hoje em dia. Produodemoldesemachos:aseleodemateriaisparamodelosecaixasdemachosdevebasear-se em critrios econmicos j que, do ponto de vista tecnolgico no h restrio ao uso de madeira, metal ou plstico. Como a escoabilidade das areias ligada com resina de cura a frio tende a ser boa, conseguem-se nveis de compactaoelevados,oquepermiteutilizarbaixosteoresdeligantes.Acompactaoporsimples vibraomuitousada,maspoderevelar-seinsuficiente,principalmentesenohouvercontroleda direoedaintensidadedevibrao.Adeficinciadecompactaopoderevelar-senaformade rugosidade excessiva e at mesmo penetrao, principalmente quando se empregam caixas (de machos ou de moldagem) altas. O PROCESSO POLIURETNICO No processo poliuretnico o sistema ligante pode requerer ou no a adio de um acelerador para a cura daresina.Oprincpiodoprocessoapoliadiodelcooismultivalentesaisocianatosmultivalentes. Destareaoresultamresinaspoliuretnicasslidas,altamenteligadas,nasquaisnosurgenenhum subproduto. Sistemasligantes:poliuretanassemaceleradordereaososistemasdedoiscomponentesconsistindo deumaminopolioledeumpoliisocianato.Otempodecuradeterminadoporumajustedoligantena fbrica. Entretanto, o tempo de cura pode ser modificado na fundio atravs da mistura de duas resinas, e tambmpelaalteraodarelaodepolioleisocianato.Otempodecuraaumentacomoexcessode isocianato. A POLIURETAN NATO POLIISOCIA L AMINOPOLIO + Estesistemaparticularmenteapropriadoparaousoemfundiesdemetaislevesdevidoasuasboas propriedades de colapsibilidade. Poliuretanascomaceleradoresdereaososistemasdetrscomponentesconsistindodeumaresina fenlica modificada com grupos reativos OH, um poliisocianato e um catalisador bsico. A velocidade de cura e ajustada pelo teor de catalisador, que varia de 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: A POLIURETAN NATO POLIISOCIA FENLICA RESINAR CATALISADO + Comoresultadodaestabilidadetrmicamaiselevadadoquenossistemassemaceleradordereaoe devido formao de uma atmosfera redutora durante o vazamento, esta combinao ligante apropriada para todos os tipos de fundies, especialmente para fundio de ao. Condicionamento:Pode-seempregarqualquermisturadorcontnuorpido,desdequeocatalisadorseja pr-misturadoaumdosoutrosdoiscomponentes(casocontrrio,sernecessrioumdispositivopara dosagemdoterceirocomponente).Osteoresdeligantesdependemdosrequisitosnecessriosssees dos machos e moldes a serem produzidos. Na prtica, os teores de ligantes de 1% ou pouco superiores, em peso,sobreaareia,sosuficientes.Oscomponentesligantessoempregadosemdiferentesrelaesde peso, que podem variar de resina / isocianato de 1:1 a 1:1,2. A reao de cura pode ser guiada. O tempo deprocessamentodependentebasicamentedotempodecura.Otempodeprocessamentoemgeral 25% do tempo de cura. Produodosmoldesemachos:modelosecaixasdemachosdequasetodososmateriaispodemser usados para a produo de moldes e machos. O material de moldagem tem uma escoabilidade muito boa, isto , atinge alto grau de compactao com relativamente pouca energia. Comomencionadopreviamente,duranteareaodoscomponentesindividuaisnosodesprendidos subprodutos, de modo que os odores quando se processa a mistura de areia so bastante tolerveis. Recuperaodaareia:areiasusadasligadascompoliuretanaspodemserrecuperadastantopormeios mecnicos como trmicos. O PROCESSO "RESOL-STER" Sistemaligante:odesenvolvimentomaisrecentenareadosprocessosdeauto-curao"resol-ster". Neste processo, um resol alcalino contendo um mnimo de 30% em peso de gua endurecido pela adio de um ster para mudar o valor do pH. INSOLVEL ULA MACROMOLC STER ALCALINO RESOL + Condicionamento:Usam-sequaisquerdosmisturadorescontnuosdisponveiscomercialmente, maspossvelutilizartambmmisturadoresdebateladas.Osodoresdesprendidosdurantea mistura so bastante tolerveis. Amisturadeveserprocessadaemmenosde10minutos,quandoareaodeendurecimentoest avanada. Este sistema ligante aplicvel fundio de aos e tambm a ligas de menor temperatura de vazamento. Recuperao da areia: A recuperao da areia deste sistema problemtica, exigindo-se diluies muito grandes (de, pelo menos, 50% de areia nova). 2% resina, 0,5% ster 1% resina, 0,5% ster 0 2 4 68 10 12 1416 18 2024 tempo, horas 400 350 250 200 150 100 50 0Resistncia flexo, N/cm2 Usando teores tpicos de adio de 1,2 a 1,4% resina e 0,5% de ster (sobre a areia), podem-se obter resistncias flexo ao redor de 250 N/cm2. O PROCESSO DE RESINA ALQUDICA-URETNICA Sistema ligante: As bases do processo so representadas por um ligante alqudico modificado com resina de polister. A cura ocorre com a participao de um poiisocianato na presena do oxignio atmosfrico, de modo a formar uma poliuretana. O processo de cura controlado por um elemento reativo incorporado resina. COMPLEXO REATIVO ELEMENTO ATIVADOR +REAO DA RESIDUAL PRODUTO ALQUDICA URETANA RESINA COMPLEXO + + Condicionamento:Amisturapodeserproduzidaempraticamentetodasasunidadesdemistura conhecidas. Como regra, utiliza-se de 1,5 a 1,8% de ligante e 0,2 a 0,4% de poliisocianato, em peso sobre a areia. prudente adicionar-se de 0,5 a 1,2%, em peso sobre a areia, de xido frrico mistura da areia em todos os casos. Isto serve para prevenir tendncia penetrao. No ocorrem incmodos sensveis devidos aos odores durante a mistura. Produodemoldesemachos:Esteprocessoapropriadoparaaproduodemoldesemachos.As sees do molde devem ser secadas com um sopro de ar quente antes do vazamento de modo a eliminar a umidade absorvida da atmosfera. O processo de resina alqudica-uretnica usado principalmente para grandes peas individuais (de 20 a 40toneladasmtricas)emao,poisaatmosferadogsnomoldeduranteovazamentotemumefeito fortemente redutor. Recuperaodaareia:Arecuperaodaareiausadapossvelutilizando-seprocessosmecnicos, trmicos e combinados mecnicos-trmicos. O PROCESSO SILICATO DE SDIO-STER Sistema ligante: Os tipos utilizados so silicatos de sdio que formam um gel quando gasados por CO2. Processos qumicos e fsicos iniciam esta reao. EsteprocessotambmocorrequandosteresdebaixopesomolecularsousadosnolugardoCO2.A reaodoagentedecuralquidobaseadoemumamudanadopHdamistura.ArelaoentreSiO2 e Na2Oaumentaeogeldeslicafinalmentecoagula.Osagentesdecuraemusonosotxicos, constituindo-se de lquidos oleosos livres de nitrognio. Condicionamento:Todosostiposdemisturadoresconhecidossoapropriadosparaaproduodas misturas. Em geral, adiciona-se areia de quartzo pura de 2,5 a 3,0% de silicato de sdio em peso sobre a areia e de 0,3 a 0.5% de ster lquido em peso sobre a areia. Amisturatemboaspropriedadesdeescoabilidade,resistncia,durezasuperficialearmazenabilidade. No evoluem odores irritantes durante a produo. Produodemoldesemachos:Devidobaixacolapsibilidade,esteprocessoapropriado principalmenteparaaproduodemoldes.Sepossvel,asseesdomoldedevemsersecadas antes do vazamento, pois este sistema tende a absorver umidade, a qual pode levar a elevadas perdas de resistncia e defeitos de fundio (lavagens, defeitos de gases, etc.) Tempos de cura curtos, menores que 1 hora, so impossveis. Recuperaodaareia:Aindanoestclaroseaareiausada,recondicionadamecanicamente,podeser reutilizada. ARMAZENAGEM DE LIGANTES SOB CONDIES CLIMTICAS EXTREMAS Resinasfurnicasricasemlcoolfurfurlicodealtaqualidadeepoliisocianatos(ligantespoliuretnicos semacelerador,alqudico-uretnicos)notmsuavidadeestocagem(5-6meses)prejudicada,mesmo a temperaturas mais elevadas. Resinasfurnicascomaltoteordeuria,fenlicaseresis(PUcomacelerador,ligantesresol-ster)e ligantes de silicato de sdio precisam ser transportados em caminhes tanque refrigerados e armazenados em ambientes com ar condicionado. Requisitosdealimentaodepeasde26kgemferronodular(discode250mm50mm,combossa central); moldes de areia ligada com resina uria-formol/lcool furfurlico, de cura-a-frio (HUGHES) Volume de rechupe, cm3 ResinacatalisadorTempo de cura, horas %tipo%610203050 2,2PTSA20150 1,6H3PO435130115603010 1,0PTSA35806525158 1,6PTSA3570501884 1,6XSA35108554 1,0PTSA5010 2,2PTSA3586322 2,2PTSA355 resina totalmente curadacimento silicato/CO2 resina sub-curada areia verde+0,75+0,5+0,250-0,25-0,5-0,75 Desvios de dimenses (em relao cavidade do molde) e de densidade de esferas de 76mm fundidas em nodular, em relao cura de resinas e outros sistemas ligantes de areia (HUGHES) 6,8 6,9 7,0 7,1 densidade das peas, g/cm3 Desenvolvimento dos processos endurecidos com gs Processo CO2- ~1950 (silicato de sdio) Processo Cold-Box Ashland-1968 (uretnico) Processo acetal(silicato de sdio) Processo formiato de metila(silicato de sdio) Processo resina fenlica CO2 Processo FRC-1980 (polimerizao atravs de radical com perxido e SO2) Processo SO2 / resina furnica (perxido orgnico) Processo SO2 / resina epoxi 1982 (alta escoabilidade, vida >24h, alta reatividade, cura rpida,reduzidoteorderesina,reduzidoconsumodegs,menoragressoambiental, semformaldedo,semfenol,noformacarbonolustroso,boaprecisodimensional,boa estabilidadetrmica;manuseiodeperxido,requercaptaodegases,custodefixao do SO2 excedente, mais caro que outros processos com gasagem) Processo SO2 / resina epoxi sem solventes - 1992 Sistemas ligantes usados em macharia Cura-a-frioCaixa friaCaixa-quenteCura em estufa furnico / cidoepxi - acrlico / SO2hot-box furnicoleo secativo reao em meio fortemente cido; formao de gua Formao de cido forte por oxidao SO2 gasado; reao c/ cido forte; formao de gua reao em meio cido (cido latente liberado por calor); reao ativada por calor Secagem + oxidao + polimerizao do leo em presena de ar + calor fenlico / cidofurnico / SO2hot-box fenlicoreao em meio fortemente cido; formao de gua Formao de cido forte por oxidao SO2 gasado; reao c/ cido forte; formao de gua reao em meio cido (cido latente liberado por calor); reao ativada por calor fenlico alcalino / sterfenlico - uretnico / amina reao c/ ster; formao de sal de potssio Reao resina fenlica + isocianato em meio bsico (amina gasada) leo - uretnicofenlico / stershell formao de uretana + oxidao reao c/ ster (metil formiato gasado); formao de sal de potssioCondensao de molculas de resina fenlica devido a decomposio trmica de hexa Poliol uretnicofenlico / CO2 reao resina fenlica + isocianato em meio bsico (amina) Reao c/ CO2 gasado; formao de sal de potssio Silicato / stersilicato / CO2reaes de saponificao e desidratao desidratao + reao com cido (CO2 gasado) Atributos exigidos das areias para machos - I AtributoDefinio ObservaesVida de banca intervalo de tempo, contado a partir do preparo da mistura, dentro do qual pode-se fabricar machos com resistncia mecnica maior ou igual a 80% da resistncia obtida com areia compactada imediatamente aps o preparo funo da condies do ambiente e da areia (principalmente temperatura) e da composio da mistura (teor de conversor ou catalisador) Escoabilidade(Soprabilidade) correlaciona o grau e a uniformidade de compactao da areia com a energia despendida nessa operao depende da areia base (facilidade de escorregamento mtuo dos gros) e do filme de ligante (quantidade, viscosidade) Consistncia (no estado cru) capacidade de reteno da forma antes da cura final tem interesse nos casos em que os machos precisam ser extrados da caixa-de-macho para ser curados em uma estufa Plasticidade deformao da massa de areia compactada para que o macho no se rompa durante a operao de extrao do interior da caixa-de-macho. deformao predominantemente plstica quando a extrao feita antes da cura e predominantemente elstica nos demais casos Permeabilidade capacidade de permitir o livre escape dos gases e vapores; em excesso produz peas muito rugosas depende basicamente do tamanho mdio dos poros intergranulares que, por sua vez, determinado pelas caractersticas geomtricas da areia base e pelo grau de adensamento do macho Atributos exigidos das areias para machos - II AtributoDefinio ObservaesEstabilidade trmica dimensional capacidade de acomodar os efeitos da intensa e brusca expanso trmica que sofrem os gros de areia prximos da interface metal-molde funo do tipo de areia (expansibilidade e condutividade trmicas), suas caractersticas granulomtricas, tipo e quantidade de ligantes e grau de adensamento do macho Difusividade trmica determina a velocidade de extrao de calor do metal por parte do macho, importante por determinar a estrutura de solidificao da liga fundida e a seqncia de solidificao da pea funo do tipo de areia (expansibilidade e condutividade trmicas), suas caractersticas granulomtricas, tipo e quantidade de ligantes e grau de adensamento do macho Inrcia qumica em relao ao metal fundido evitar as reaes entre o metal e o material do macho e/ou seus produtos de decomposio (principalmente gases ou vapores) fatores de influncia: composies do metal e da areia de macho (e seus produtos de decomposio), grau de contato metal-molde (presso do metal), temperatura local, presso dos gases; estes ltimos dependem tambm da permeabilidade e e da difusividade trmica do macho Propriedades mecnicas a temperatura elevada resistncia mecnica a quente (inicialmente) e progressiva perda de resistncia em favor da plasticidade a quente (capacidade de deformar-se plasticamente) funo principalmente do sistema ligante e do grau de compactao do macho Desmoldabilidade facilidade com que se pode retirar o macho do interior da pea solidificada funo da resistncia residual do ligante e/ou de baixa refratariedade da areia base Refratariedade refere-se areia base: ela no deve amolecer nem sofrer sinterizao (ligao vtrea entre gros) refratariedade deficiente pode resultar em deformaes no macho, aderncia de areia pea fundida e dificuldades de limpeza e desmoldagem; dificilmente ocorrero na fundio de alumnio Areias base - I Areias de quartzo SiO2- mais abundantes mais baratas densidade:2,65 dureza Mohs: 7 ponto de fuso:1728C impurezas predominantes: feldspatos (K2O.Al2O3.6SiO2) argilas xidos de ferro (tais como limonita) rutilo (TiO2) sais (nas areias de litoral) areiaretiradadodepsitonaturalrequerlavagemeclassificaop/quefiqueem condies de ser utilizada em fundio praticamenteinertesaoalumniolquidoe,mesmoqueimpuras,satisfazemamplamente as exigncias de refratariedade da fundio de ligas de alumnio inverso do quartzo: quartzo quartzo - ocorre a 573C acentuada expanso outrastransformaesalotrpicasdoquartzo(nochegamaocorreremmoldes para fundio de ligas de alumnio) quartzo tridimita ocorre a 867C tridimita cristobalita ocorre a 1470C aspectohiginico:serespiradohabitualmente,arcontendomaisde6.000.000de partculasdequartzoporpcbico(partculasessasmenoresque10micrmetros), causa silicose Areias base - II Areias de zirconita ZrSiO4 silicato de zircnio densidade:4,7 ponto de fuso:2550C (mineral zirconita) ocorre na natureza na forma de areia (no Brasil, areia monaztica; zirconita subproduto) alta capacidade de extrao de calor baixo coeficiente de expansibilidade trmica Areias de cromita cromitassosolues:cromita,FeO.Cr2O3,picrocromita,MgO.Cr2O3,eespinlio, MgO.Al2O3 ganga de serpentina, olivina, quartzo, piroxnios areia obtida atravs da britagem, moagem e classificao granulomtrica do minrio densidade: 4a4,6 dureza Mohs: 5 ponto de fuso:> 2000C expanso trmica moderada capacidade trmica elevada Areias de olivina soluo slida de ortossilicatos de magnsio: forsterita, Mg2SiO4 e faialita, Fe2SiO4 areia obtida atravs de britagem, moagem e classificao da rocha densidade prxima de 3,3 ponto de fuso: 1800C para olivinas com ~ 90% de forsterita expanso trmica:~ 30% menor que a do quartzo Areias base - III Distribuio Granulomtrica Peneira N 6 12 2030 40 50 70 100 140 200 270 pratoabertura nominal, di (mm)3,35 1,70 0,85 0,595 0,42 0,30 0,21 0,15 0,105 0,074 0,053 0,020mi3 5 10 20 30 40 50 70 100 140 200 300si (cm2/g)9,0 17,8 31,3 44,6 62,9 88,8 126,1 178,3 253,0 356,6 620,3ni (104 unid./g)0,0045 0,035 0,191 0,551 1,5454,346 12,46 35,18 100,53 281,47 1482,1 Definindo-segi = quantidade, em gramas, de material retido em uma dada peneira i, calcula-se: mdulo de finura igimigM =) ( rea especfica tericaigisigTS =) (, em cm2/g nmero especfico de gros terico iginigN =) (, em unidades / g dimetro representativo =NSdTn10 , em mm divergncia rTTrTnSS SD) (100=, em % no caso de areia de slica: ndrTS6415 , 22=cm2/gAreias base - IV Forma dos gros observao visual com lupa gros arredondados gros sub-angulares gros angulares rea especfica real dos gros, SR. atravs de medida de permeabilidade utilizando o "permemetro de Blaine" coeficiente de angularidade relao entre os valores de rea especfica real e terica SR/ST d uma idia quantitativa do desvio que a forma dos gros de uma dada areia apresenta em relao forma esfrica correspondnciaaproximadaentreasformastpicas(deobservaovisual)evaloresde coeficiente de angularidade: FormaSR/ST arredondada< 1,25sub-angularcerca de 1,50 angular> 1,65 SILICATOS DE SDIO So solues de slica (SiO2) e soda (Na2O) em gua, obtidas por fuso de areia e barrilha (carbonato de sdio) e posterior dissoluo do vidro resultante com vapor, em autoclaves Podem ser produzidos com diferentes relaes SiO2/Na2O e diferentes teores de gua Na2O lquidos viscosos e semislidosvidros 1000 poise 100 poiselquidos comerciaiscomposies insatisfatriaslquidos diludos lquidos e gis instveisSiO2 H2O 2,0 3,0 4,0 relaes SiO2/Na2O DENSIDADE DE SOLUES DE SILICATO DE SDIO 20151050020103040 2015103025354045505560denrelao SiO2/Na2O 5,0 4,0 3,0 2,0 165,5 25Asrelaesentrecomposioedensidadeso bem definidas. Osseguintes4fatorespermitemidentificao precisadeumsilicatodesdio:%SiO2,% Na2O, relao SiO2/Na2O e peso especfico. O conhecimento de quaisquer dois deles permite determinar os outros dois. % Na2O VISCOSIDADE DE SOLUES DE SILICATO DE SDIOO aumento da viscosidade com a concentrao, isto , com a reduo da % de gua, tanto mais rpido quanto maior a relao SiO2/Na2O % SiO2 11000110Viscosidade018 10 6 8% Na2O 2,0 3,02,5 3,5relao SiO2/Na2O16 14 12 4 20,010,0 SILICATOS DE SDIO COMERCIAISAs solues de silicato de sdio comerciais mais usadas como ligantesdeareiaemfundiotmrelaoSiO2/Na2Oentre2:1(silicatosdesdioalcalinos)e3:1 (silicatos de sdio neutros). Menores relaes SiO2/Na2O permitem obter viscosidades relativamente baixas com elevadas concentraes (SiO2+Na2O). Altas relaes SiO2/Na2O do solues mais reativas. Relao molar SiO2/Na2O Peso especfico @ 20C Na2O % SiO2 % gua % 2,00:11,56015,330,653,1 2,50:12,50012,531,154,4 3,00:11,3758,627,663,5 SILICATO DE SDIO COMOLIGANTE DE AREIA Os silicatos de sdio no apresentam uma mudana de estado lquido slido Oendurecimento dos silicatos de sdio corresponde a aumento de viscosidade que pode ser conseguida por dois tipos de mecanismos principais: Mecanismos fsicos: correspondem remoo de gua da soluo por Secagem Fixao da gua como H2O de cristalizao de outra substncia (p. ex. gesso) Na2O.xSiO2.yH2O (sol.) Na2O.xSiO2.(y-z)H2O (sol.) + z H2O Mecanismos qumicos: resultam em aumento da relao SiO2/Na2O atravs de Fixao de Na2O por reao com cidos fracos ou steres Na2O.xSiO2.yH2O (sol.) (1-z)Na2O.xSiO2.yH2O (sol.) + z Na2O Aumento da % de SiO2 por reao com silcio metlico Na2O.xSiO2.yH2O (sol.) + z Si Na2O.(x+z)SiO2.(y-2z) H2O (sol.) + 2z H2 PROCESSO SILICATO / CO2 Este processo empregado na produo tanto de machos quanto de moldes. Os teores de silicato na areia so altos, da ordem de 3 a 4%. OendurecimentodosilicatodesdioobtidoporgasagemcomCO2(passagemdeCO2atravsda areia compactada), atravs de dois grupos de mecanismos: Mecanismo qumico de endurecimento Na2O.xSiO2 (aq.) + CO2 Na2 CO3 + x SiO2 (aq.) Na2O.xSiO2 (aq.) + 2 CO2 + H2O 2 NaHCO3 + x SiO2 (aq.) AlgunsautoresatribuemoendurecimentoresultantedareaoqumicaprecipitaodeSiO2 naforma degel.possvelqueessaprecipitaotambmcontribuaparaaligao,masaexplicaomaisaceita parece ser a elevao de viscosidade que acompanha o aumento da relao SiO2/Na2O do silicato. O mecanismo qumico favorecido por baixas velocidades (vazes) de gs (ver figuras abaixo). Mecanismo fsico de endurecimento -Durante a gasagem, o excesso de CO2 (que um gs seco) carrega gua e desidrata o silicato. -Apsagasagem,duranteoarmazenamentodomachooumolde,ocorreperdadeguaparao ambiente. O mecanismo fsico favorecido por altas velocidades (vazes) de gs CO2 na gasagem. GASAGEM Os consumos de CO2 variam amplamente: 0,2 a 5m3/kg de silicato dependendo de: -vazo de gs -configurao de macho / molde -mtodo de gasagem Para economia e desempenho timos, deve-se buscar condies que garantam que a maior parte do CO2 seja consumida na reao qumica de formao do gel de slica. 20010CO2 absorvido, % em peso 05 15 vazo, litros/minuto 1000 s100 sTempo de gasagem Resistncia compresso, kgf/cm2 60402000 5 15vazo, litros/minuto 1000 s100 sTempo de 40020gua evaporada, % em peso 0515vazo, litros/minuto Tempo de 00 sTempo de gasagem 100 s1000 s1000 s11000 s 100 s Tempo de gasagem SOBREGASAGEM Relao SiO2/Na2O = 2,010100000100000 1 2 3 4tempo de armazenamento, diasResistncia compresso, kgf/cm250s60s90s150s300sRelao SiO2/Na2O = 2,5101001000100000 1 2 3 4tempo de armazenamento, diasResistncia compresso, kgf/cm217s34s51s150s300s 1 Relao SiO2/Na2O = 3,2101001000100000 1 2 3 4tempo de armazenamento, diasResistncia compresso, kgf/cm27s14s21s50s100sA gasagem por tempos excessivos, isto , asobregasagem,podedaraltas resistnciasimediatas,masbaixas resistnciasefriabilidadeaps armazenamento. Essefenmenointerpretadocomo decorrentededesidrataoexcessivado silicato durante a gasagem. Silicatos de maior relao SiO2/Na2O so mais propensos sobregasagem. MTODOS DE GASAGEM VriosmtodosproporcionamdiferentesgrausdehomogeneidadededistribuiodoCO2.Quantomaior essa homogeneidade, maior a economia de CO2 e melhores propriedades finais. Os mtodos mais usados em ordem crescente de homogeneidade de gasagem so: CO(1) Com pequenas campnulas de borracha Oprocedimentointeiramentemanualefortemente dependente do operador CO (2) Com agulhas dotadas de perfuraes laterais Comoagasagemcomcampnula,tambmum procedimento manual fortemente dependente do operador. Asagulhasso,naverdade,tuboscomperfuraeslaterais para melhor distribuio do gs.Antesdeiniciaragasagemcomagulhas,precisoefetuar os furos com uma agulha macia. (3) Atravs de tampa superior Este mtodo permite manter presso elevada de CO2 na areia. Adistribuiodegsmelhoracomalgunsrespirosna placa.Noentanto,respirosexecutadossemcritriopodem agircomviaspreferenciaisdeescapedosgases, deixando outras reas sem gasagem. CO (4) Atravs da placa-modelo ou da caixa de macho A distribuio de gs pelo molde potencialmente melhor do que nas situaes anteriores. Requeraincorporaodeumacmarade distribuiodegs(plenum)ederespirosna placaenosmodelos.Aquitambm,respirosmal distribudospodemsercontraproducentes.Pode-se manterumaelevadapressodeCO2naareia atravs do uso de uma tampa superior. C Mtodos no-convencionais de gasagem Gasagem a vcuo Acmarainicialmenteevacuadaatuma presso de pouco mais de 700 mmHg Admite-se,ento,oCO2presso de 1,8 bar emantm-sebombadevcuoem funcionamento,demodoaatingir51mmHg, presso que mantida por 1 minuto. Segue-se pressurizao e abertura da cmara. A gasagem a vcuo permite que se pratiquem consumos de CO2 da ordem de 0,25 m3/kg de silicato, que um consumo excepcionalmente baixo! Gasagem atravs de caixa permevel A face interna da caixa de macho deve ser permevel.Istopodeserconseguidode vrias maneiras; duas delas so: CO-Usinandoafacedetrabalhodacaixa de macho a partir de bloco sinterizado feitodepmetlicodegros esfricos. CO-Inserindograndenmeroderespiros em uma caixa de macho convencional. AgasagempodeseefetuadacomCO2a presses estticas de 0,3 a 1 bar. OconsumodeCO2nestecasoatinge valores ainda mais baixos que na gasagem a vcuo: 0,22 m3/kg de silicato !! PROPRIEDADES A ALTAS TEMPERATURAS, COLAPSIBILIDADE, DESMOLDABILIDADE Comtemperaturascrescentes,aresistnciaaquentedeareiasligadascomsilicatodesdiocresceat cerca de 400C e depois cai drasticamente, tornando-se desprezvel a cerca de 700C, quando forma um vidro mais ou menos fluido ao fundir e reagir com a slica da areia. Resistncia a quente e aps aquecimentoareia com silicato 2:101020304050607080900 200 400 600 800 1000 1200Temperatura, CResistncia compresso, daN/cm2na temperaturaaps esfriamento Portanto, as areias ligadas com silicato de sdio apresentam elevada plasticidade a quente, de modo que nodevemprovocarmaistrincasempeasdoqueareiascomoutrostiposdeligantes,inclusiveos orgnicos. Assim, as areias ligadas com silicato de sdio no tm problema de colapsibilidade, j que, por definio, essa uma caracterstica medida em alta temperatura. Poroutrolado,aresistncia mecnica da areia medida aps esfriamento reflete a solidificao do vidro formado, crescendo novamente a partir de 500C e atingindo um mximo entre 860 e 900C. Essa resistncia, tambm denominada residual, que problemtica, pois dificulta a desmoldagem. Oaumentoderesistnciaaquenteataproximadamente400Cparcialmentedevidoagasagem incompleta,correspondendodesidrataodeligantenoreagido,enquantoqueaquedaposterior decorrente do amolecimento da ligao com a elevao da temperatura. Se desejado, pode-se reduzir a resistncia a quente diminuindo o teor de silicato e/ou usando silicatos com maiores relaes SiO2/Na2O. A presena de certas argilas tambm reduz a resistncia a quente. Quantoresistnciaresidual,medidaapsesfriamento,oprimeiropicoexplicadotambmpor desidratao de ligante no reagido, seguida de amolecimento. O segundo aumento de resistncia residual atribudoa uma reao qumica entre o silicato de sdio residual (e compostos de sdio resultantes da gasagem) com os gros de quartzo da areia, formando uma estrutura monoltica de alta resistncia. Apresenadesilicatodesdiofacilitaeapressaaocorrnciadetransformaesalotrpicasdoquartzo acimade900C,comformaodetridimitae,nocasodefundiodeaos,atmesmodecristobalita. Essastransformaessoacompanhadasgrandeexpansoeastensesresultantestendemareduzira resistncia residual. FATORES QUE AFETAM A RESISTNCIA RESIDUAL As resistncias residuais aps aquecimento a temperaturas de at 600C, principalmente nas vizinhanas de 100C, diminuem com o aumento do tempo de gasagem. Acima de 600C o efeito da gasagem sobre a resistncia residual desprezvel. O teor de silicato na mistura afeta a resistncia residual para toda a faixa de temperaturas at 1200C. QuantomaiorarelaoSiO2/Na2Odosilicatomenoraresistnciaresidual:aresistnciamedidaaps aquecimento a 900C cai de 900 N/cm2 com relao 2,0:1, para cerca de 200 N/cm2 para relao 2,9:1. Pode-sereduziraresistnciaresidualpormeiodeadiesdecertosmateriaisinorgnicosmisturade areia,taiscomosepiolita,silicatodemagnsio,argilascaulnicas,principalmenteasdealtoteorde alumina. Esses materiais formando com o silicato compostos ternrios de alto ponto de fuso, evitando a formao dos vidros de baixo ponto de fuso, responsveis pelo segundo pico de resistncia. O pico da resistncia residual medida em laboratrio pouco afetado por adies de materiais orgnicos. Essecomportamentoesperado,umavezqueessesmateriaisso,emgeral,destrudosatemperaturas menoresque900C.Noentanto,observa-senaprticaqueacares,piche,pdecarvoeoutros facilitamadesmoldagem.Acausadessaaparenteincoernciadeve-se,provavelmente,aofatodeque durante seu aquecimento no molde os materiais orgnicos acima, no encontrando as condies oxidantes que prevalecem no aquecimento em laboratrio, no chegam a queimar, mas sofrem pirlise e deixam um depsito de carbonoso (negro de fumo, grafita piroltica ou coque), que previne a continuidade do vidro formado a partir de 500C, contribuindo, assim, para a reduo da resistncia residual. PROCESSOSILICATO/STEROsistemaligantesilicato-sterpodeserempregadonaproduode machos e moldes, atravs de um processo do tipo cura-a-frio em que o ligante o silicato de sdio. Como no processo CO2, os teores de silicato na areia so da ordem de 2 a 4%. O endurecimento do silicato de sdio ocorre por reao com steres. Na verdade, trs steres podem ser empregados isoladamente ou combinados: -Para cura rpida usa-se diacetina (diacetato de glicerol) -Para cura a velocidade mdia, usa-se diacetato de glicol dietileno (EGDA) -Para cura lenta, usa-se triacetina (triacetato de glicerol) A velocidade de cura pode ser graduada com a mistura desses steres. O endurecimento se d por dois mecanismos: Mecanismo qumico de endurecimento Ao ser misturado areia contendo o silicato, o ster hidrolisa vagarosamente, formando um cido fraco e umlcool.Ocidofracoreagecomasodadosilicato,formandoumsal(acetato)desdio.Em decorrnciadaindisponibilidadedessasodanasoluodesilicato,arelaoslica/sodaaumenta, conduzindoaumaumentodeviscosidadequelevaaoendurecimentofinal.Mecanismofsicode endurecimento Noprocessosilicato-ster,comonoprocessoCO2,tambmocorreperdadeguaparaoambiente.Esse mecanismoacessriodeendurecimento,noentanto,tempouqussimaimportncia,sendoconsiderado irrelevante. Afiguraseguintemostracomoosistemasilicato-stersecomparaaoutrossistemasdecura-a-frioem termosdevelocidadedecura,aquiexpressacomoevoluodaresistnciamecnica(compresso)em funodotempoapspreparodamistura.Sobessepontodevista,elemaislentoqueosistema furnico-cido e mais rpido que os sistemas leo-uretana e fenlico-cido. 024681012141618200 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23tempo de estripagem, minutosResistncia compresso, psiFenlico UretnicoNovo Fenl. Uretn.Fenl.-EsterFurnicoSilicato-EsterOleo-Uretn.Fenlico-cido ADIES DE XIDO DE FERRO Adiesdexidodeferrosousadasfreqentementenafabricaodemachosemoldescomareias ligadas quimicamente com a finalidade de reduzir ou eliminar defeitos como: -Pin-holes (principalmente em hot-box e cura-a-frio) -Veiamento e outros defeitos devidos expanso do quartzo -Aderncia de areia (burn-on) -Penetrao de metal So vrias as teorias que procuram explicar os efeitos de adies de xidos de ferro. A mais comum a de que, na fundio de ferros fundidos, uma reao que ocorre no encontro de metal, areia e xido de ferro produz uma escria (faialita) que envolve os gros de areia. Esse material, que plstico nas temperaturas quepredominamnainterfacemetal-molde,deumladoaumentariaaresistnciae/ouaplasticidadea quente(dependendodaquantidadeadicionada)e,deoutrolado,reduziriaapermeabilidadeosuficiente para retardar a passagem de vapor para o metal, com o qual reagiria para formar hidrognio: H2O (vapor) + Fe = FeO + H2 Sabe-se, no entanto, que essa teoria inadequada para explicar a formao de pin-holes. Assim, embora a prtica demonstre a eficcia do emprego de xido de ferro para a eliminao desse tipo de defeito, no h consenso entre os pesquisadores sobre os mecanismos de sua ao. TIPOS DE XIDOS DE FERRO USADOS Podem ser naturais, obtidos da moagem de hematita (Fe2O3), magnetita (Fe3O4), limonita (2Fe2O3.3H2O) ou siderita (FeCO3), ou sintticos, usados como pigmentos na indstria de tintas e lacas e produzidos, por exemplo,pelaoxidaodoferrometlicocomnitrobenzol(processoanilina)oucomar(processo Pennimarn). Conformesuaorigem,osxidosdeferrovariaroquantocomposio,densidade,reaespecfica, granulometria, cor, pH, custo etc. Adensidadedoxidodeferronoinfluiemseudesempenhonaareiadefundio,masdemonstraa purezadomaterial.AdensidadetericadoFe2O35,18g/cm3;umxidodeferrocomercialtem densidade tanto menor que essa quanto maior o teor de impurezas (slica, argilas, sais) presentes. A rea especfica (superfcie especfica), expressa em m2/g, geralmente determinada pelo mtodo da absorodegsnitrognio(mtodoBET).Emborahajaalgumarelaoentreareaespecficaea distribuiogranulomtrica,acorrelaonouni-unvoca.Adistribuiogranulomtricadosxidos deferrosintticoscostumasermuitomaishomognea(menordispersodostamanhosdegros)quea dosprodutosnaturais,oquejuntamentecomumareaespecficadepelomenos2m2/g,considerada vantajosa nas aplicaes em fundio. Outrascaractersticasdosxidosdeferro,quepodemserempregadascomondicesdecontrolede recepo, so o intervalo de fuso, o pH e a condutividade eltrica que, no entanto, segundo Berndt et. al., tm pouco ou nenhum significado direto para o desempenho do material na fundio O intervalo de fuso, geralmentesituadoem1300C+10Cnosxidossintticose100a150Cabaixodissonosxidos naturais.OpHeacondutividadeeltricadependemdaquantidadeetipodasimpurezassolveis(sais solveis),asquaisparecemconstituirumdosfatoresimportantesparaodesempenhodeumxidode ferro na fundio. EFEITO DA ADIO DE XIDO DE FERRO NA RESISTNCIA A adio de xido de ferro, como de qualquer outro material particulado, tender a competir com os gros de areia na distribuio da resina lquida. Se a quantidade de resina na mistura j estava otimizada para a areia base, a adio tender a reduzir a resistncia mecnica do macho ou molde curado, como pode ser observadonafiguraabaixo(esquerda).Nessecaso(hot-box),aquedaderesistncia(emrelao mistura isenta de xido de ferro) observada quando da adio de 1% de diferentes xidos de ferro tende a sermaiorquantomaioresforemasreasespecficasdosmateriaisadicionados,masnohuma correlaoclara.Adependnciadaresistnciamecnicaemrelaoreaespecficadoxidoferro empregado bem mais ntida, no entanto, para areia de cura-a-frio, figura abaixo, direita. Hot-box, 1% xido de ferro4505005506006507007500 5 10 15 20rea especf ica do xido, m2/gresistncia flexo, N/cm2Cura-a-frio, 2% xido de ferro3504004505005506006507007500 5 10 15 20rea especf ica do xido de f erro, m2/gresistncia trao aps 24h, N/cm2 No caso de areias de cura-a-frio, principalmente as que usam conversores cidos, a velocidade de cura bastanteafetadapeloteordesaissolveisdoxidodeferroempregado.Comoessessaistmcarter alcalino, eles consomem o cido do conversor e retardam a reao de cura (a menos que se adicione maior quantidade de conversor). Dependendo do processo de fabricao do xido de ferro, seria vivel remover parte desses sais por lavagem com gua. REDUO DE PIN-HOLES POR ADIO DE XIDO DE FERRO Osdadosdaliteraturamostramqueadiesdexidoscomreasespecficasmaioresque aproximadamente2,5m2/geteoresdeFe2O3+FeOmaioresque88%efetivamentereduzemaocorrncia de pin-holes, bastando adies de 0,5% areia. Entretanto,precisoteremmentequeaformaodepin-holesdevidaprimariamenteacondies metalrgicas (teores de elementos que afetam a solubilidade de gases no metal e a tenso interfacial gs-metal), que podem ser agravadas pela presena de materiais nitrogenados (como a uria) na areia. Caso as condiesmetalrgicassejammuitodesvantajosasdopontodevistadeformaodepin-holes,ento pode ser necessrio elevar-se a adio de xido de ferro para at cerca de 1%. REDUO DE VEIAMENTO POR ADIO DE XIDO DE FERRO Em geral, o veiamento pode evitado com adies areia de 2% xidos de ferro, desde que com teores de Fe2O3+FeO maiores que 90%, figura abaixo, esquerda. O efeito tende a ser melhor quanto maior a rea especficadavariedadeempregada,figuraabaixodireita,emboranosetenhaumacorrelaoclaraa esse respeito. Hot-box, 1% xido de ferro02468101214161870 80 90 100Fe2O3+FeO no xido, %ndice de veiamentoHot-box, 1% xido de ferro0246810121416180 5 10 15 20rea especfica do xido, m2/gndice de veiamento Entretanto,comovistoanteriormente,osxidosde ferrocomgrandesreasespecficassoosquemais prejudicamaresistnciamecnicadaareia.Assim,hnecessidadedeumcompromissoentreas caractersticas de rea especfica e composio. Analisando os dados de Berndt et. al., verifica-se que os ndices de veiamento no caem indefinidamente com o aumento da rea especfica (conforme sugerido no artigooriginal),maspassamporummnimo,indicandoqueparaxidosdeferrorelativamentepuros (Fe2O3+FeO>96%) no h vantagens em chegar a reas especficas maiores que 10 m2/g. BIBLIOGRAFIA BERNDT,H.,UNGER,D.eRDE,D.DieBedeutungderEisenoxydzugabezumFormstoff. Giesserei, 59(3):61-7, fev. 1972. (trad. Arnaldo Romanus) SANDERS, C. A. The use and value of iron oxide. Modern Casting, mar. 1971, pgs. 61-3. COMPORTAMENTO NAS TEMPERATURAS DE VAZAMENTO A introduo dos primeiros ligantes qumicos em fundio (os leos secativos?) visava obteno deresistnciasmecnicastraoquepermitissemautilizaodemachosesbeltose geometricamentecomplexos.Modernamente,umdosmotivos,talvezoprincipal,daevoluo contnuaedoempregocadavezmaisgeneralizadodeligantesqumicosabuscademoldese machosmaisconfiveisdopontodevistadeprecisodimensional,demodoapodesatisfazeras especificaes cada vez mais exigentes dos clientes. Oempregodeligantesqumicoscujacurapodeserefetuadaenquantoaareiaaglomeradaaindaestem contatocomomodelooucaixademachopossibilitouaobtenodenveismuitoaltosdepreciso dimensional. No que diz respeito s dimenses de moldes e machos temperatura ambiente, no h problema em alcanas os nveis de preciso dimensional desejados, quer se usem processos de cura a quente ou a frio. Noentanto,aoseraquecidapelometallquido,aareialigadasofre alteraes trmicas importantes causadas pela expanso da areia base, distores devidas a expanso no uniforme, ao amolecimento e outras alteraes doligantee,finalmente,decomposiodoliganteseguidadecolapsodomachooumolde.Todasessas alteraes que ocorrem durante o vazamento e a solidificao do metal esto diretamente correlacionadas aos tipos de ligante e de areia que constituem o macho ou molde, e so influenciadas por fatores como preparao, adensamento, aditivos, pinturas etc. As caractersticas dos materiais de moldagem e macharia medidas temperatura ambiente tm pouca relao com o seu comportamento nas condies de vazamento. O trabalho de otimizao dos materiais de moldagem emacharianumafundiopodesermelhororientadoseforpossvelconhecerdeantemoocomportamento dessesmateriaisemtemperaturaselevadas.Omesmosepodedizerdotrabalhodedesenvolvimentode sistemasligantes.Comessafinalidadetmsidopropostosvriosensaiosparaseremexecutadosem temperaturas comparveis s que so atingidas pela face do molde ou macho durante a fundio do metal. Alguns dos principais ensaios a altas temperaturas, aplicveis s areias ligadas quimicamente em geral, isto , que no so especficos de um determinado tipo de material, so os seguintes: -Resistncia compresso a quente (carga de ruptura temperatura T, aps encharcamento). -Expanso por choque trmico (registro da variao dimensional = f [T (t) ] ). -Colapsibilidade (tempo de colapso sob carga F, aplicada aps encharcamento temperatura T). -Distoro a quente ( = f (tempo) na extremidade de uma barra aquecida no centro, em uma face ). Ostrsprimeirosensaiosacimarelacionadospodemserefetuadosemcorpodeprovade12 (recomendao AFS) usando o dilatmetro de fabricao Dietert, ou corpo de prova mais esbelto, de modo a minimizar os tempos de encharcamento temperatura, usando equipamento similar de fabricao GF. precisoteremmentequetodososensaiosaaltatemperaturaefetuadosemlaboratriopadecemdeum mesmoproblema:impossvelreproduzirascondiesqueprevalecemnomolde,principalmenteasua atmosfera. A utilizao de um domo sobre o corpo de prova, que dificulte a dissipao dos gases resultantes da decomposiotrmicadosligantescorrigeparcialmenteessadeficincia:soosensaiosditossobaprpria atmosferaouownatmosferetests.Almdisso,osensaiosderesistnciacompressoaquenteede colapsibilidadesopoucoprecisosporqueosmateriaisdemoldagememachariatmcaractersticasde resistnciaquevariamnoscomatemperatura,mastambmcomotempodeexposiotemperatura considerada;assim,almdasvariveisdeatmosfera,homogeneidadedamisturaeadensamentodocorpode prova,osresultadossofortementeafetadospelaprecisodaregulagemdetemperaturaedotempode encharcamentotemperatura.Joensaiodeexpansoporchoquetrmicorefleteprincipalmenteo comportamento da areia base e diz pouco do sistema ligante propriamente dito. Noensaiodedistoroaquente,desenvolvidonoantigoBCIRA,oproblemadaatmosferanoestmelhor resolvido,masascondiesdeensaiosomaisreprodutveispoisabandona-seatentativadefixar temperaturasprecisase,aoinvsdisso,fixa-seapotnciatrmicausadaparaaquecerocorpodeprova.O princpio desse ensaio est exposto na figura a seguir. corpo de prova de areia aglomerada: 1xx4movimento medido e registrado dispositivo de aplicao de carga posio inicial do corpo de prova frio fixaodocorpo de prova queimadorde gs DBtempo de colapso do corpo de provaCtermoplassticidade (movimento para baixo) expanso (movimento para cima, contra a carga) A 0

A=pontodemximaexpanso;atesseinstantearesistnciaaquentepredominasobrea plasticidade ABporodacurvaemqueoaumentodatermoplasticidadedocorpodeprovanopermitequeelesustentea carga aplicada BCtermoendurecimentosecundrio,presenteemalgunsligantes:aareiarecuperaresistnciaeocorpodeprova pode, novamente, expandir contra a carga aplicada C=pontoemqueotermoendurecimentosecundrioterminaeemqueadecomposiodoligantecomeaa predominar D = ponto em que ocorre o colapso final do corpo de prova. Asfiguraseoscomentriosapresentadosaseguirmostramexemplosdecurvasdedistoroa quente para diversos ligantes e situaes.

estufado 1/2 h cura-a-frio cold fenlica - isocianato, catalisado por amina Osligantes uretnicos (resinas fenlicas-isocianato-amina), tanto de cura-a-frio como as empregadas em cold-box,apresentamaltatermoplasticidade,quepodesersubstancialmentereduzidaporumcurto perododeps-curaemestufa.Tambmpossvelaumentararesistnciasuperficialearigidezpor pinturaesecagemposterior.Aplasticidadeaquentedestesligantesosfazembastanteresistentesao veiamento. FF-AF FF-UF-AFUF-AF hot-box Diferentes tipos de resinas para hot-box. As resinas uria formaldeido lcool furfurlico (UF-AF) tm altaplasticidadeaquenteerpidocolapsoe,porisso,sousadasmaisfreqentementeemmachosde ligas leves. As resinas fenol formaldeido- uria formaldeido lcool furfurlico (FF-UF-AF) apresentam pequena expanso com alguma plasticidade, o que no permite o acmulo de tenses trmicas severas no macho; o tempo de colapso longo o suficiente para a sua aplicao tpica (machos de camisa dgua).Se aaltaexpansodasresinasfenolformaldeidolcoolfurfurlico(FF-AF)foremadequadamente compensadasnacaixademacho,suaaltaresistnciaaquentevantajosaemmachosintrincadose sujeitos a condies trmicas severas. finamente modo normalduas granulometrias de xido de ferro resinadevriasidades 40 dias7 dias 13 diashot-box A viscosidade das resinas aumenta com o tempo de estocagem. Isso pode no ficar evidente no ensaio de trao(afrio),masaparececomoaumentodeexpansoaquenteepodeexplicarsbitasocorrnciasde veiamento. A adio de xido de ferro visa, quase sempre, reduo de expanso e aumento de resistncia aquente.Entretanto,umamesmacomposiodexidodeferropodedarresultadosindesejveis dependendodograudemoagem:nestecaso,xidodeferromaisfinoqueousualcausouaumentoda expanso, o inverso do desejado. tintacom adiode tenso-ativo tintapouco penetrante hot-box, pintado por imerso AaltadistoroobservadaemmachodecamisadguadeumblocodemotorDieselhot-box(2,5% resinafurnica,20%catalisador,0,5%xidodeferro)pintadoporimersopassouaocorrercomuma alterao na tinta que a tornou pouco penetrante. A adio de tenso-ativo tinta restaurou seu grau de penetrao no macho, capacitando-a a formar uma capa mais forte na superfcie do macho e reduzindo a plasticidade a quente. cura-a-frio, conversor cido 24h 4h 2h 1h 1/2h areia nova PF 1,9% 80% recupPF 3,9%1h1/2h2h4h24h80% recupPF 5,7%1/2h1h2h24h Emcura-a-friocomresinacatalisadacomcido,aspropriedadestrmicasdaareiarecuperadaso melhoresqueasdaareianova:oacmulodematriaorgnica(indesejado,quandoemexcesso,pela evoluo de gases) benfico por eliminar o veiamento e aumentar o tempo de colapso (menor expanso trmicaemaiorplasticidadeaquente).Avariaodequalidadedaareiarecuperadapodecausar apreciveis variaes dimensionais nas peas, principalmente se vazados aps diferentes tempos de cura. pintado sem pintura shell Emmoldagemshellimportanteter-seaaltaresistnciaaquenteeocolapsolongopropiciadopelas resinasfenolformaldeido.Ascurvasdedistoroaquentemostramqueoscorposdeprovamantm resistncia a quentepor perodo longo, com expanso trmica e plasticidade a quente moderadas. gasado 60sgasado 35sgasado silicato 2,5:1, gasado com CO2 e estocado por 24 horas Sabe-se que as propriedades a quente de areias ligadas com silicato-CO2 so influenciadas pelos tempos degasagemeestocagemdosmachosoumoldes.Comoaumentodotempodegasagem,aexpanso trmicadiminuiearesistnciaaquentetambm.Aelevadatermoplasticidadedosilicatoclaramente demonstrada. 45 min 15 min90 min90 min 45 min+1%xido de ferro15 min leo de linhaa + amido, vrios tempos de cura em Comoaumentodotempodecura,aumentaaexpansotrmicaediminuiaplasticidadeaquente.No exemplo, com cura de 15 minutos ter-se-ia distoro excessiva dos machos e de 90 minutos alta tendncia aveiamento.Aadiodexidodeferrotornaaareiamenossusceptvelaosefeitosdetemposdecura curtos ou longos. MORGAN, A. D. e FASHAM, E. W.The BCIRA hot distortion tester for quality control in production of chemically bonded sands. AFS Transactions, 91:73-80, 1975. COMPARAO DE SISTEMAS LIGANTES DE CURA-A-FRIO Tabela comparativa de vantagens e desvantagens Sistemaligantecat.VantagensDesvantagens Fenlica Uretnica I=fenol-formaldedo+solv.+adit.II = isocianato polimrico aminaqualquer metalfumos Nova uretnica fumaa Resol sterresinafenlicaalcalina (resol) ster fumos, odor teor de resina armazenagem reciclabilidadeFurnica cidoresina furnicacido forte resistncia a quente resistncia eroso desmoldabilidade gua como produto de reao Fenlica cidoresina fenlicacido forte resistncia a quente resistncia eroso desmoldabilidade gua como produto de reao armazenagem leo-alqudicoA:misturaleo-resina alqudica C: isocianato B: cat destacamento do modelo Silicato-stersilicato de sdioster fumos, odor produtividade resist umidade desmoldabilidade reciclabilidadeFosfato inorgnico soluodefosfatode alumnio em gua xido metlico em p fumos, odor desmoldabilidade resist ao manuseio resist umidade CARACTERSTICAS ESPECFICAS COMPARADAS a)Escoabilidade (fluidez) Tanto melhor quanto menores os teores permitidos e quanto mais baixa a viscosidade dos ligantes. Melhor: Fenlica-uretnica, permanece escovel at quase o tempo de destacamento do modelo. Todos os outros sistemas apresentam aumento imediato de resistncia uma vez terminada a mistura. b)Resistncia aps 1 hora Melhores: Fenlica-uretnica, furnica / cido, alqudica e fenlica / cido Mdios: Resol-ster e silicato-ster Pior: Fosfato inorgnico c)Produtividade: tempo de trabalhabilidade / tempo de estripagem Tempo de trabalhabilidade: tempo desde a mistura at o endurecimento Tempo de estripagem: tempo desde a mistura at a retirada do modelo; depende da velocidade de cura e da temperatura da areia Arelaoentreosdoispodevariardesdequasezeroatquase1;quantomaisprximode1,maiora produtividade potencial: 1Fenlica-uretnica0,75 - 0,82Resol-ster0,67 3Furnica-cido0,57 4Silicato-ster0,53 5leo-alqudico0,5 6Fenlica-cido0,45 7Fosfato inorgnico0,33 d)Resistncia umidade Melhores: Resol-ster e Fenlica-cido Mdios (sem problemas): Fenlica-uretnica, Furnica-cido, leo-alqudico Problemticos:Silicato-stereFosfatoinorgnico(perdem80a90%daresistnciapermanecendo24ha umidade relativa 100%) Resistnciatrao,nveisdeadio,tempos,suscetibilidadeumidade(ambientee tintas) Resistncia trao (psi) @ 100% umidade Degradao com pintura (gua) Sistema e % liganteCatalisador / conversor Tempo trab. / estrip. 1 h3 h24 h24 ha quentea frioFenlica Uretnica, 1,25% 4%3 / 415819927515051236 Nova uretnica, 1%6%4 / 514920126315949254 Fenlica ster, 1,5%35%4 / 69417421816389241 Furnica cido, 1,25%35%8 / 1419539642721875364 Fenlica cido, 1,5%40%10 / 2219540048825181421 leo-alqudico, 1,5%8%10 / 206711727014441296 Silicato-ster, 3,5%10%9 / 1731118188270103 Fosfato inorgnico, 5% 3,5% lq. 1,5% p 5 / 113010112537775 e)Queda de resistncia aps pintura com tinta base de gua Todosossistemasperdemresistnciamas,comexceodeSilicato-stereFosfatoinorgnico,recuperam aps secagem em estufa. Silicato-ster e Fosfato inorgnico requerem tintas base de solventes para minimizar efeito de degradao. f)Temperatura da areia Temperaturas elevadas aceleram a cura e, portanto, reduzem os tempos de trabalhabilidade e estripagem. A velocidade de cura dobra para cada aumento de 10C na temperatura; portanto, para cada aumento de 10C na temperatura os tempos de cura e estripagem so cortados pela metade. Faixas de temperaturas isentas de problemas: 26 a 32 C. Temperaturas extremas so problemticas: T38C cura rpida demais. Sistema mais sensvel: Furnica-cido Sistema menos sensvel: leo-alqudico g)Uniformidade de cura ao longo da seo Afeta tendncia a quebra de machos / moldes Mais fceis de estripar: leo-alqudico Mais difceis de estripar: Furnica-cido e silicato-ster h)Propenso a defeitos de gases (cone escalonado) Piores resultados: Silicato-ster i)Eroso (atribuda a degradao prematura do ligante) Piores resultados: leo-alqudico e Fosfato inorgnico Desempenho de leo-alqudico melhorado com adio de xido de ferro ou p de slica j)Penetrao de metal Testeavaliatendnciaadefeitosdepenetraoeveiamento.Oaumentodadensidadedomoldeoumacho contribui para prevenir a penetrao de modo que a Fenlica-uretnica tende a dar melhores resultados devido a sua melhor escoabilidade. Deve-seteremmentequetodosossistemassopintveisequecomtintarefratria,todoselesresistem perfeitamente penetrao de metal. k)Carbono lustroso Forma-seapartirdeligantesque,duranteoenchimentodomolde,desprendemgrandesquantidadesde produtoscarbonceosdedecomposio.Emquantidadesmoderadaspodeserbenfico(provatmosfera redutora,reduzaoxidaodometalemelhoraoacabamento superficial da pea), mas, em excesso, provoca defeitos superficiais e atrasa a solidificao. Maiorproblema:Fenlica-uretnica(melhoradonasnovasverses);podeseramenizadocom>temperatura de vazamento, menor % resina, < tempo de vazamento, adies de xido de ferro, respiros. l)Defeitos devidos a gases Estorelacionadostantocomaquantidadequantocomacomposiodosgasesliberadospelos machos ou moldes. Os ligantes que proporcionam a resistncia desejada com as menores adies produzem as menores quantidades de gs. O uso de respiros a forma mais barata de minimizar defeitos devidos a gs. Acomposiodosgasesliberadosdependedaqumicadoligante.Componentesespecficospodemser particularmente prejudiciais a ligas especficas. Nitrognio: pode aumentar incidncia de pin-holes, especialmente em aos. Maior problema: furnicas contendo uria (uretnicas tambm contm nitrognio, mas so bem menos problemticas); pode ser parcial ou totalmente controlado com: adies de xido de ferro, + controle de perda ao fogo na areia recuperada, baixos teores de ligantes, boa secagem de pinturas, respiros. Sem problemas: Resol-ster, furnicas sem uria, silicato-ster, fosfatos inorgnicos. Enxfre:afetaaestruturadaligasolidificada;provmprincipalmentedeconversoressulfonados(cidos tolueno-sulfnicos,para-tolueno-sulfnicos,xileno-sulfnicos)usadoscomfenlicas-cidooufurnicas-cido. Nas figuras das pginas seguintes constam resultados de medio de quantidades de gases liberados a partir de vriossistemasligantesqumicos.Asmediesforamfeitasemduascondiesdistintas:naquelasindicadas emmolde,acoletados gases foi efetuada por um funil cermico junto face interna de um molde vazado com ao comum, no Southern Research Institute (SRI); nas indicadas em lab. (HWD), as curvas de evoluo degasesforamgeradasapartirdeamostrasdosmoldesdoSRIemequipamentoDietert.Note-sequeos resultados de laboratrio no permitem classificar os diversos processos de acordo com a quantidade de gases que evolui na prtica. no molde (SRI)0 500 1000 1500 2000 2500 3000 10 100 1000tempo, sgases, cm3 Fenlica-uretnica Alqudica-uretnica Fenlica-cidoFurnica-cidoSilicato-sterShellFenlica-uretnica c/ areia recup.1 Fenlica-uretnica c/ areia recup.2 Furnica-cido c/ areia recup. em lab. (HWD) @ 982C 0 10 20 30 40 50 60 70 1101001000tempo, s gases, cm3/g de areia em lab.(HWD) @ 1200C 0102030405060701 10 1001000tempo, s gases, cm3/g de areia Volumes de gases liberados por vrios sistemas ligantes, medidos em molde e em laboratrio no molde (SRI) 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 10100 1000tempo, svolume / PF, cm3/% Fenlica-uretnicaAlqudica-uretnicaFenlica-cidoFurnica-cidoSilicato-sterShellFenlica-uretnica c/ areia recup.1 Fenlica-uretnica c/ areia recup.2 Furnica-cido c/ areia recup. em lab (HWD) @ 982C 0 5 10 15 20 25 1101001000tempo, s gases / PF, cm3/g.% em lab (HWD) @ 1200C 05101520251 10 1001000tempo, s gases / PF, cm3/g.% Dados das figuras anteriores divididos pelas perdas ao fogo respectivas (reflete qualidade d i ) m)Recuperabilidade / regenerabilidade Comasimplesdesagregaodetorres(destorroamento)possvelreutilizarparcelasponderveisdas areiasprovenientesdetodososprocessos(noprprioprocesso),comexceodeSilicato-stere Fenlica-ster (no por causa do ster, mas devido presena de alcalinosnos ligantes e sua acumulao naareiarecuperada).Aquantidadedeareiarecuperadaquepodeserreintroduzidanaproduotanto maior quanto menor a relao areia/metal e quanto maior a temperatura de vazamento. Areias ligadas com resinasfurnicassoasmaisfceisderecuperarpormeiosexclusivamentemecnicos,sendopossvel usarentre50e80%deareiarecuperada,dependendodasexignciasdaspeascomrelaoperdaao fogo. Os mtodos de regenerao mecnica existentes envolvem perdas (entre 5% e 15%) que so tanto maiores quanto maior o grau de limpeza objetivado e a dificuldade de remoo do ligante residual. So fceis de regenerarmecanicamenteasareiasdossistemasFurnica-cido,Fenlica-uretnica,leo-alqudico, Fenlica-cido,nessaordemdefacilidade,desdequeosconversorescidosnosejamnemcido fosfrico,nemcidosulfrico.Aquantidadedeareianovaaseradicionadaapsumaboaregenerao mecnica aquela correspondente s perdas. Tm-se poucos dados sobre regenerao mecnica de Resol-ster e Silicato-ster. Asperdasnaregeneraotrmicapraticamenteindependemdosistemaliganteeficamporvoltade1a 2%,devendoserrepostascomareianova.Todosossistemasexclusivamenteorgnicospodemser regeneradostermicamentee,emprincpio,nohvantagememsubmeteratratamentotrmicoum sistema inorgnico, como o Silicato-ster. AreiasligadascomsistemasResol-stersoregenerveistermicamentedesdequeseefetueumapr-adio para evitar empastamento da areia no forno devido presena de potssio. BIBLIOGRAFIA ARCHIBALD,J.J.Benchmarkingthenobakebindersystems.ModernCasting,84(3):35-7, mar. 1994. GRAHAM, A. L.Anlise estatstica de resultados de evoluo de gases. (Trabalho no publicado: dados obtidos no Southern Research Institute e na Harry W. Dietert Co.). 1979. TINTASPARAFUNDIO INTRODUO Astintasaplicadasemmoldesemachosemfundioatuamsobreassuperfciesdosmesmosfacilitando alcanar as qualidades desejadas nas peas fundidas. Elas quase sempre servem para proporcionar uma face de moldeoumachomaislisaemaisresistenteagressorepresentadapelometallquido,diminuindoa rugosidadenaspeasfundidaseevitandoeventuaisreaesdecorrentesdocontatodiretodafacedomolde com o metal lquido ou seus produtos de oxidao. Em certas situaes, no entanto, usam-se tintas cuja nica funo condicionar a atmosfera do molde e que de modo algum evitam o contato direto do metal lquido com as faces do molde ou macho. As tintas de fundio mais simples consistem, geralmente, de materiais slidos em suspenso em algum meio de disperso (veculo) lquido e, dependendo de sua viscosidade, so aplicadas sobre a superfcie de moldes e machos por pincelamento, asperso, imerso, lavagem ou espatulao. No se tem informao sobre o incio do seu emprego. Os primeiros estudos sistemticos relativos a tintas de fundioforampublicadosapartirdosanos1950.Nessapocaapareceramasprimeirastintascomerciais base de zirconita, que logo encontraram espao na fundio de aos e ferros fundidos.Atento,qualquertintaparamoldesoumachoserainteiramentepreparadanaprpriafundio.As formulaesdetintasconstituamparteimportantedopatrimniotcnicodasfundies,sendo,portanto, tratadascomconfidencialidade.Dependendodotipodeliganteempregadoparafixaracamadaaplicada,o conjunto meio de disperso / ligante podia enquadrar-se em uma das seguintes categorias: Solues aquosas de dextrina, melao, acares, amidos e resinas sintticas Solues alcolicas de resinas naturais ou sintticas Solues de acetato de celulose em acetona Solues aquosas de silicatos solveis (de sdio ou de potssio). Entretanto,amaioriadastintasempregadaspelasfundiesatosanos50eraconstitudadesuspensesou solues aquosas, de modo que as estufas para a secagem de machos e moldes pintados no eram itens raros dentreosequipamentosdasfundiesbemmontadas.Astintasproduzidasporempresasespecializadas ofereciamgrausdehomogeneidadeenveisdequalidadedifceisdealcanarnosprodutoscaseiros,de modoque,aindaqueaumcustoinicialmaior,asfundiesacabaramporabandonaraproduointernade tintas e incorporar o produto comercial em sua tecnologia. Asegundametadedosculovintefoimarcadapeloaparecimentodemuitasnovasfamliasdeligantespara moldesemachos,oqueobrigouaadequaeseanovosdesenvolvimentosdetintasparafundio.Por exemplo,aintroduodoprocessosilicato-CO2conduziuaoempregodetintasutilizandolcoolcomomeio de disperso. Aintroduo,noincio,dosanos60,dosligantesdemoldesemachosabasederesinassintticas,trouxe novos desafios, principalmente para os fundidores de peas altamente seriadas em ferro fundido cinzento; nos 15anosseguintes,partedessesproblemasfoiresolvidaatravsdousodesilicatoshidratadosdemagnsio (talco), em combinao com ps de grafita e/ou coque calcinado. Com a progressiva reduo da espessura de parede dos fundidos e da seo dos machos, as tintas existentes no mercadotendemaatingirseulimitedeaplicao,ecomeamaapresentarproblemascomporosidadese bolhas de gases, motivando os desenvolvimentos mais recentes. Estes objetivam chegar a produtos com menor gerao de gases, principalmente atravs de: 1.Elevada capacidade de isolamento trmico de modo a retardar a transferncia de calor 2.Elevado grau de deformao a altas temperaturas. FUNES DAS TINTAS PARA MOLDES E MACHOS Asfunesdastintasmodernasparafundiocontinuamasmesmasdosprimrdiosdesuautilizaoe esto resumidas a seguir: Atuar sobre a superfcie do macho ou molde, visando melhoria das caractersticas de Dureza Resistncia a Friabilidade Melhorar o aspecto do fundido quanto a Rugosidade Aderncias Limpeza Reduzir ou eliminar a ocorrncia dedefeitos superficiais tais como Veiamento Penetrao Bolhas de gases Superfcie com dobras Escamas Eroso Decorrentes de reaes qumicas superficiais entre metal e molde ou macho Atuarsobreamicroestruturasuperficialdofundido, atravs de materiais metalurgicamente ativos, por exemplo: Telrio Bismuto Estanho, etc Pode-se dizer, de uma forma geral, que o emprego de tintas tem por objetivo a obteno de uma superfcie lisaelimpanofundido,oquepodeexigirtambmumareduodosefeitosdaexpansodosgrosde quartzo. Acomposiodeumamodernatintaparafundiotemosmesmoselementosbsicosdasprimeiras tintas, compondo-se sempre de: -uma ou mais cargas minerais, desde refratrias at altamente refratrias; -meio de disperso ou veculo; -agentes de suspenso, em geral coloidais; -ligantes com a funo de fixadores CARGAS MINERAIS Ascargasmineraismaisempregadasnasformulaesdetintasparafundiopodemserassim classificadas: 1.Materiais carbonceos, tais como grafita e coque modo; 2.Silicatos, tais como silicato de zircnio e silicato de magnsio; 3.xidos, tais como, por exemplo, MgO, SiO2 e Al2O3. O quadro seguinte resume os materiais mais empregados como cargas minerais: CARGAS MINERAIS PARA TINTAS (segundo VDG-Merkblatt R 150) Materiais carbonceos Grafite Coque modo Negro de Fumo Silicatos Silicato de Alumnio Silicato de Clcio Silicato de Magnsio Silicato de Zircnio xidos Quartzo Magnesita Rutilo Espinlios Almdestes,queentramemformulaesdetintascomdiferentesgrausderefratariedade,outros materiaissoempregadoscomafinalidadedecondicionaraatmosferadomoldeemaplicaes especficas. o caso, por exemplo, do enxofre nas tintas para fundio de ligas de magnsio ou de ligas alumnio-magnsio. Astintasformuladascomumanicacargamineralno so muito comuns atualmente e so empregadas quase que exclusivamente na fundio de aos. Todas os demais grupos de ligas exigem, cada vez mais, o emprego de combinaes de cargas visando a obter propriedades bem definidas. Nessesentido,ogrupodossilicatoscomestruturalamelardesempenhaumaimportantefuno.A estruturacristalinalamelardessesmineraispropiciamelhorespropriedadesnaformulaodeumatinta para fundio, atribuveis a trs razes principais: 1.Nacamadadetintaaplicada,aslamelastendemasedisporparalelamentesuperfcie pintada, de tal maneira que possvel um deslizamento entre elas. Afirma-se que, com isso, a camadadetintaretmumacertadeformabilidade,apontodenoseromper,preservandoa continuidadedacamada,quandoosgrosdequartzodabasesobreaqualestaplicada expande-se.Dessemodo,emalgunscasos,mesmotrincasnabasepoderiampermanecer encobertas. 2.Osmineraisdeestruturalamelarproporcionamcamadasdetintabastantefechadas,quese constituememeficientesbarreirascontraapenetraodometallquido.Istodeespecial relevnciaquandoseconsideraquenasolidificaodosferrosfundidosusuais,debaixo fsforo, a grafitizao exerce presses sobre o lquido euttico residual, altas o suficiente para faze-lopenetrarnomolde/macho,mesmoatravsdeporosmuitofinosdacamadadetinta, principalmente nos pontos quentes das peas. 3.Adisposiodaslamelasemvriascamadasparalelassuperfciepintadaproporciona pelculadetinta,apssecagem,oaltopoderdeisolamentotrmicocaractersticodessetipo de estrutura. Com isso, o aquecimento do molde/macho d-se de modo muito menos intenso e rpido, amenizando os efeitos da expanso do quartzo e reduzindo a velocidade de gerao de gases. Alguns dos minerais mais importantes e mais freqentemente empregados esto relacionados nas tabelas de I a III. Tabela I Materiais carbonceos Carga MineralDensidadePonto de FusoFormato de GroComposio Grafiteaprox. 2,21.600 - 5.000 Cirregular, angular-lamelar70 % C Coque1.9 2> 1.700 Cirregular90 % C Tabela II Silicatos de estrutura cristalina lamelar Carga MineralDensidadePonto de Fuso, CFormato de GroFrmula Caulim2,651.700LamelarAl2[(OH)4.Si2O5] Pirofilito2,81.700lamelar-angularAl2[(OH)2.Si4O10] Talco2,81.000LamelarMg3[(OH)4.Si2O5] Mica2,85900LamelarKAl2[(OH)2.AlSi3O10] Tabela III xidos e silicatos de estrutura cristalina no lamelar Carga MineralDensidadePonto de Fuso, CFormato de GroFrmula Zirconita 4,62.200irregular-angularZrSiO4 Olivina5,21.750irregular-angularMg2 SiO4 Mulita3,161.600irregular-angular3Al2O3.2SiO2 Chamote2,61.700IrregularAl2O3.SiO2 Quartzo2,61.700AngularSiO2 Magnesita3,62.800AngularMgO Corundum3,92.050IrregularAl2O3 Cromita4,0> 1.600IrregularAl2O3 .Cr2O3 FeO A tabela IV relaciona os tipos de materiais refratrios e os tipos de ligas metlicas em cuja fundio so empregados. Tabela IV Tipos de materiais refratrios empregados como cargas minerais de tintas para fundio e seus principais campos de aplicao. Carga MineralAos Ferros cinzentos e nodulares Ligas de alumnio e magnsio Ligas de cobre GrafitaNoSimSimSim CoqueNoSim-- CaulimNoSimSimNo TalcoNoSimSimNo PirofilitoSimSimSimSim Zirconita SimSim-- OlivinaSimSim-- MulitaSimSim-- MagnesitaSimSimSim- CorundumSimSimSim- CromitaSim--- Nafundiodeaos,devidoselevadastemperaturasdefusoepormotivosmetalrgicos,somente poucos materiais podem ser empregados. Azirconitacontinuaaquicomamaiorimportncia.Aolivinaeamagnesitapraticamentesso empregadasemaoaomangans.Amulitaestlimitadaapeasdepequenopeso.Ocorundumse apresenta como alternativa econmica para zirconita. Aquisepodeterbomdesempenhodeacabamentosuperficialcomcromita,principalmenteempeasde ao pesadas. Infelizmente, seu emprego generalizado dificultado pelo preo deste material. Nafundiodeferrosfundidos,empregam-sepraticamentetodosostiposdecargasminerais,varias delas, porm, s em pequenas quantidades de modo a conferir propriedades especficas aos produtos. Propositalmente tambm so empregados minerais com fases de ponto de fuso baixos. Estes tm como objetivo conferir tinta a capacidade de deformar-se a altas temperaturas. Asligasnoferrosas,tantoaspesadasquantoasleves,norequeremdesempenhostoelevadosdas cargasminerais.Nosnoferrosospesadosaevoluodegasesprovenientedaguadecristalizaode alguns minerais extremamente prejudicial. Estes, portanto, devem ser excludos. Nosfundidosdealumniomuitoimportanteoefeitodesmoldanteconferidopelacargamineral.Aqui, algumascombinaesdecargaspropiciamexcelentesresultados.Almdisso,oprocessodemachariae moldagem tem grande importncia. A granulometria da carga mineral constituinte da tinta, qualquer que seja o seu tipo, afeta a viscosidade, a tendncia decantao e a tendncia ao fissuramento na secagem. Quanto maiores as partculas, maior a tendnciadecantaoe,quantomaisfinas,maioratendnciaaofissuramentodacamadaaplicadana secagem.Assim,agranulometriadosslidosemsuspensonatintaresultardeumcompromissoentre essasduastendncias,consideradaadensidaderealdoslido.Comoregrageral,umpquepasse totalmentepelapeneirade200malhasporpolegada(74um)equenotenhamaisque50%(empeso) abaixo da peneira 325 (44 um), proporciona tintas que so camadas suficientemente lisas para a maioria dasaplicaese,aomesmotempo,nosoparticularmentesuscetveisdefissuramentoporsecagem(a no ser por formulao incorreta da tinta). MEIOSDEDISPERSO(VECULOS) Os veculos so lquidos que servem de meios de disperso das cargas minerais, permitindo sua aplicao sobre as superfcies dos moldes e machos. Procura-se, sempre que possvel, principalmente em atividades de moldagem ou macharia altamente seriadas, utilizar a gua como veculo. Mas os lcoois industriais, com predominncia do isopropanol (principalmente na Europa), exercem um papel muito importante nesse campo. Os solventes clorados (cloro-carbono e fluor-cloro-carbono) no so mais utilizados nas aplicaes comuns, pois representam ameaas sade e ao meio ambiente. Entretanto, devido ao seu baixo ponto de ebulio, ainda so empregados na moldagem a vcuo. A tabela V apresenta uma viso das propriedades mais importantes dos solventes. Tabela V Meios de disperso (veculos) de maior aplicao em tintas para fundio VECULOPonto de ebulio C Peso especfico Ponto de fulgor C Limite de exposio ndice de saponificao Cdigo de periculosidade gua1001,0---- Metanol640,796,52006,3B Etanol780,801210008,3B Isopropanol800,7912400105B Isobutanol1070,802810025B Benzina tcnica80/1000,70-20500303A 1 Acetona560,79-1910002,1B Cloreto de metileno401,33-2001,8- 1-1-1 Tricloroetano741,32-2002,4- Triclorofluoroetano47,61,58-10001,3- AGENTES DE SUSPENSO Esses materiais tm a finalidade de eliminar ou retardar a sedimentao das partculas minerais suspensas no veculo ou meio de disperso. Para essa finalidade empregam-se, em geral, materiais que, atravs de inchamento ou formao de colides no meio de disperso, estabelecem uma estrutura que sustenta as partculas minerais (tixotropia). Ao mesmo tempo, devido absoro do meio dispersor com conseqente inchamento, eles evitam que aquele lquido penetre a uma profundidade excessiva na base (molde ou macho) sobre a qual a tinta aplicada. Estes materiais devem tambm, se possvel, propiciar a formao de uma camada uniforme de tinta. Os agentes de suspenso de menor custo so as bentonitas sdicas, pelas propriedades tixotrpicas que apresenta quando em suspenso aquosa. Alguns materiais orgnicos, como certos colides derivados de algas marinhas (alginatos) e derivados de celulose (por exemplo, carboximetilcelulose) tambm encontram aplicao em tintas de fundio como agentes de suspenso. O tipo e a quantidade de agente de suspenso utilizado influenciam marcadamente a viscosidade dinmica da suspenso e, portanto, seu comportamento na fundio. Em muitos casos os agentes de suspenso tambm possuem propriedades de fixao. Por exemplo, todas as argilas tm bom poder de fixao a elevadas temperaturas. LIGANTES / FIXADORES Afixaodaspartculasdecargamineralsobremoldesemachosocorrecomaajudadeaglomerantes. Estes podem ser de origem orgnica ou inorgnica. Na prtica, ambos os tipos so empregados. Os fixadores devem prover a adeso das partculas da tinta sua base de aplicao e, ao mesmo tempo, a coeso mtua entre as partculas da camada. importantequenafixao,quenormalmenteocorrecomaeliminaododispersante,noocorra migraodoliganteparaasuperfciedatinta,pois,nessecaso,aresistnciadatintanasuabasede aplicaoficariaenfraquecida,oquepoderiafacilitar/aumentarolascamentodacamadaem aquecimento brusco (choque trmico) com o contacto com o metal. Superfcies de tinta muito duras, que no soltam quando atritadas, podem ser indcio de forte migrao de aglomerante. RESUMO DOS TIPOS DE TINTAS possvel agrupar os tipos de tintas conforme indicado a seguir (Bartsch): 1)Tintas refratrias a altamente refratrias, com refratrios de textura granular e angular. Vantagens: Normalmente no so reativas com xidos, muitas vezes tm baixo volume de gases. Desvantagens: No tm atuao contra efeitos de expanso do quartzo. 2)Tintas com minerais de estrutura lamelar e eventual reao endotrmica. Por ocasio da expanso do quartzo,aslamelaspodemdeslizarumassobreasoutras,mantendocobertaseventuaistrincas ocorridasnabasesobreaqualforamaplicadas.Umareaoendotrmica,porexemplo,por dissociao de carbonatos, propicia maior rapidez na formao de um filme slido do metal. Desvantagens:Elevadaevoluodegasesepossveisdefeitosporliberaodeguade cristalizao,comoxidaodecomponentesdobanhometlico.Seupontode fuso limita o universo de aplicao. 3)Tintasquecombinamdiferentesmineraisdemodoapropiciardeformaoaelevadastemperaturas. Ocorrem diferentes fases de amolecimento. Desvantagens: Reativa com xidos e escorias do banho de metal. 4)Tintas termicamente isolantes, obtidas com o emprego de minerais com baixa condutividade trmica. Retardam a transmisso de calor do metal para o interior do molde/macho, amenizando ou eliminando osefeitosdastensescausadaspelasexpansodoquartzo.Emtemperaturaselevadasformam-se fases sinterizadas. Desvantagem: Requerem camadas muito espessas para funcionar adequadamente. CARACTERSTICAS DAS TINTAS DE FUNDIO - CONTROLE Naformulaodeumatintadefundio,devemserlevadosemconta,almdoscaractersticosde composio,certascaractersticasfsicasquedeterminarooseumododeaplicao,oseudesempenho comportamentoduranteasecagemeoseudesempenhoduranteovazamentoesolidificaodapea fundida. Aviscosidadeacaractersticafsicamaisimportantedeumatintadefundio,porqueregulaa tendnciadecantaodosmateriaisslidos,atendnciaaofissuramentodacamadaaplicadadurantea secagemedeterminaqualomtododeaplicaomaisconveniente(asperso,imerso,lavagem, pincelamento, espatulao). Amedidadaviscosidadepodeserfeitadiretamente,comumviscosmetrotipoStormerouBrookfield, porexemplo,ouindiretamente,atravsdemedidasdeconsistnciaedensidadedasuspenso.A consistncia determinada pelo tempo de escoamento da tinta atravs do bocal de um copo com formas e dimenses padronizadas (por exemplo, o copo conforme Recomendao CEMP-073). Usando a equao de calibrao do bico utilizado, bta + = converte-seovalordotempo,t,deescoamento(emsegundos)emviscosidadecinemtica,,(centi Stokes). bico NaB 2-9,53472 3,658 3-12,0057 1,06 4-4,09459 0,37 53,807453 0,161 620,34091 0,088 78,104167 0,048 8-14,8276 0,029 O produto da viscosidade cinemtica pela densidade (determinada com densmetro de imerso) fornece o valor da viscosidade dinmica procurado. Parapequenosacertosdecomposiodatinta,demodoabemadapta-laaomtododeaplicao escolhido,suficienteocontr