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Areia de Moldagem a Verde:

Tipos, Composições, Matérias-Primas e Variáveis de Processo.

( * ) Arnaldo Romanus

Introdução

Geralmente existe muita confusão quanto à escolha do tipo mais adequado de

areia a verde a ser empregado pelas fundições, tanto em razão da liga metálica a ser

produzida quanto visando solucionar determinados problemas, independente do

misturador utilizado.

Outro aspecto que chama atenção é o fato de, muitas vezes, o fundidor acreditar

que o emprego de areia de faceamento poderá resolver todos os problemas que

normalmente teria se esse material não fosse utilizado, sendo que essa não apenas é uma

alternativa cara como ainda poderá ocasionar outros defeitos de moldagem.

Diante disso, o presente trabalho abordará desde os tipos e as composições das

areias de moldagem a verde até as matérias-primas e as variáveis de processo

envolvidas, visando reduzir drasticamente os defeitos e os problemas geralmente

atribuíveis à mesma na maioria das fundições.

1. Tipos de areia a verde

Quem possui moldagem manual geralmente utiliza areias de faceamento e de

enchimento, o mesmo ocorrendo em boa parte das fundições que já adotam linhas

mecanizadas. Todavia, ao partir para o uso de linhas automatizadas, a fundição somente

conseguirá atingir a maior produtividade possível nas máquinas de moldar caso deixe de

empregar faceamento, ou seja, se puder trabalhar com uma areia geral, mais conhecida

por areia de sistema.

Assim sendo, pode-se afirmar que é possível ter três tipos de areia de moldagem

a verde:

faceamento;

enchimento;

sistema.

1.1 – Areia de faceamento

Trata-se de uma areia que tem por finalidade cobrir o modelo, isto é, acaba por

entrar em contato direto com o metal, motivo pelo qual deverá ter uma qualidade

adequada não só para resistir ao seu ataque, mas também à extração do modelo, à

colocação de machos, ao fechamento do molde e ao seu transporte até a linha de

vazamento.

1.2 – Areia de enchimento

Embora haja fundições que preparem esta areia tão bem quanto o faceamento,

em grande parte dos casos somente se adiciona água à mesma e, muitas vezes, a sua

preparação nem sequer é efetuada em misturador, e sim, diretamente no chão mediante

o seu simples revolvimento com trator ou até mesmo com enxada, sendo que

normalmente não se dá a devida atenção ao enchimento justamente pelo fato de se

julgar que esta areia não entrará em contato com o metal.

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

da Romanus Tecnologia e Representações Ltda.

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Efetivamente, cobrindo-se o modelo com uma camada adequada de areia de

faceamento, dificilmente a região do molde que irá compor a peça terá a presença da

areia de enchimento. No entanto, não se deve esquecer que é praticamente impossível

envolver o canal de descida e o funil ou a bacia de vazamento completamente com a

areia de faceamento; conseqüentemente, logo de imediato o metal acaba mesmo é

atingindo a areia de enchimento, provocando a sua erosão (arraste; lavagem) e a sua

posterior inclusão na peça e o aparecimento de outros defeitos na mesma.

Além disso, se não houver uma adequada preparação do enchimento, somente

será possível ter uma areia de faceamento com qualidade razoável se esta for feita com

100 % de areia base (muitas vezes denominada “areia nova”), porém isto irá gerar um

excessivo descarte de areia de retorno.

Portanto, o enchimento deveria ter a mesma composição do faceamento,

podendo-se apenas reduzir um pouco o seu tempo de mistura, a fim de não haver falta

de areia na linha de moldagem.

1.3 – Areia de sistema

A partir do momento em que se pretende partir para a implantação de máquinas

de moldar automatizadas, independente de serem de alta, média ou baixa pressão, deve-

se obrigatoriamente utilizar apenas um tipo de areia em todo o molde, motivo pelo qual

esta acaba sendo conhecida por areia geral, areia única ou areia de sistema.

2. Composições das areias de moldagem

2.1 – Areia de faceamento

Considerando que, às vezes, há fundições trabalhando com areia de faceamento

totalmente nova e outras com areia mista ou com areia usada e ainda levando em conta

o fato de que as empresas que utilizam faceamento geralmente empregam misturadores

convencionais em sua preparação, a seguir serão sugeridas composições para cada caso:

a) areia nova (os pesos dos aditivos / aglomerantes são calculados sobre o peso da areia

base)

a.1) para peças de ferro

100 % de areia base do tipo 60/70 AFS

6 – 8 % de bentonita sódica ativada convencional ou aditivada com dextrina de

milho

2 – 3 % de pó de carvão mineral ou 0,7 – 1,0 % de pó de carvão aditivado

máx. 0,4 % de dextrina de milho (seu uso deverá ser suspenso se a bentonita já

for aditivada com esse componente)

água (suficiente para obter 50 – 60 % de compactabilidade no momento do uso

da areia preparada),

com o seguinte ciclo de mistura:

areia + ~ 75 % da água: ~ 30”

bentonita + pó de carvão (+ dextrina): ~ 6’

restante da água: mín. 4’.

Nota (válida também para todas as demais composições): sempre que for necessário

empregar um aditivo para aumentar a plasticidade e/ou para reduzir a friabilidade da

areia a verde, deve-se lançar mão de dextrina de milho, que possui uma elevadíssima

solubilidade em água e não resulta em pelotas na areia preparada ao se efetuar a adição

de água previamente, ao contrário do amido de milho, o qual, por ter uma baixa

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solubilidade em água, não apenas exigiria a realização preliminar de uma mistura a seco

para não resultar em muitas pelotas úmidas na areia a verde, mas também teria o

inconveniente de necessitar uma adição substancialmente maior que a dextrina para

poder gerar valores semelhantes para essas duas características, porém isso poderia

causar ou piorar a formação de pinholes e bolhas de gás, entre outros defeitos; o ideal,

todavia, seria utilizar uma bentonita já aditivada com dextrina de milho durante a sua

fase de industrialização.

a.2) para peças de aço



milho





com um ciclo de mistura semelhante ao empregado para peças de ferro (item 2.1.a.1).

Nota: no tocante ao pó de carvão, ou se utiliza 2,5 – 3,5 % desse componente (ou 0,8 –

1,2 % de pó de carvão aditivado) ou se suspende o seu emprego, neste último caso, no

entanto, devendo-se aplicar ao molde uma pintura adequada ao tipo de aço a ser vazado

no mesmo.

a.3) para ligas de cobre

100 % de areia base do tipo 60/70 AFS ou 70/80 AFS

5,5 – 7,5 % de bentonita sódica ativada convencional ou aditivada com dextrina

de milho

1,5 – 2,5 % de pó de carvão mineral ou 0,5 – 0,8 % de pó de carvão aditivado






a.4) para peças de alumínio



milho







b) areia mista (os pesos dos aditivos / aglomerantes são calculados sobre o peso total

das areias)

b.1) para peças de ferro

50 % de areia de retorno (peneirada através de malha com 3 – 5 mm de abertura)

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milho







areias + ~ 75 % da água: ~ 30”



b.2) para peças de aço




de milho





com um ciclo de mistura semelhante ao empregado para peças de ferro (item 2.1.b.1).




no mesmo.

b.3) para ligas de cobre




de milho







b.4) para ligas de alumínio




milho

0,5 – 1 % de pó de carvão mineral ou 0,15 – 0,35 % de pó de carvão aditivado



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c) areia usada (os pesos de todos os componentes são calculados sobre o peso da areia

de retorno)

c.1) para peças de ferro

100 % de areia de retorno (peneirada através de malha com 3 – 5 mm de

abertura)



milho

0,5 – 1 % de pó de carvão mineral ou 0,15 – 0,35 % de pó de carvão aditivado









c.2) para peças de aço


abertura)



de milho





com um ciclo de mistura semelhante ao empregado para peças de ferro (item 2.1.c.1).

Nota: no tocante ao pó de carvão, ou se ou se utiliza 0,7 – 1,2 % desse componente (ou

0,2 – 0,4 % de pó de carvão aditivado) ou se suspende o seu emprego, neste último

caso, no entanto, devendo-se aplicar ao molde uma pintura adequada ao tipo de aço a

ser vazado no mesmo.

c.3) para ligas de cobre


abertura)



de milho




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c.4) para peças de alumínio


abertura)



de milho







2.2 – Areia de enchimento (os pesos de todos os componentes são calculados sobre o

peso da areia de retorno)

Como uma boa parte da areia base necessária à renovação da areia de retorno já

é incorporada ao sistema via faceamento e considerando que este, dependendo do tipo a

ser utilizado, pode ter porcentagens distintas de areia base, a adição desta ao enchimento

deveria levar este fato em consideração, ou seja, a sua participação teria quer ser menor

no caso de se utilizar faceamento novo e maior em se tratando de faceamento feito com

areia usada, conforme segue (os demais componentes, em princípio, também

necessitariam obedecer a esta orientação):


100 % de areia de retorno (peneirada através de malha inferior a 10 mm de

abertura)

0 – 10 % de areia base do tipo 60/70 AFS


de milho







areia (s) + ~ 75 % da água: ~ 30”

bentonita + pó de carvão (+ dextrina): ~ 2’30”

restante da água: mín. 1’30”.

b) para peças de aço


abertura)


0,8 – 2 % de bentonita sódica ativada convencional ou aditivada com dextrina de

milho

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no mesmo.

c) para ligas de cobre


abertura)

0 – 10 % de areia base do tipo 60/70 AFS ou 70/80 AFS


de milho







d) para peças de alumínio


abertura)



de milho

0,05 – 0,4 % de pó de carvão mineral ou 0,02 – 0,10 % de pó de carvão

aditivado






2.3 – areia de sistema (os pesos de todos os componentes são calculados sobre o peso da

areia de retorno)

Neste caso deverá ser feita uma distinção entre a areia a verde destinada à

moldagem convencional (mecanizada ou até mesmo manual) e a utilizada na moldagem

de alta produtividade, visto que no segundo caso torna-se necessário reduzir a umidade

sem perda excessiva da compactabilidade e isso, em princípio, é mais facilmente

alcançado mediante o uso de uma maior adição de areia base, o emprego (pelo menos

parcial) de bentonita sódica natural e a utilização de um maior tempo de mistura, motivo

pelo qual a composição será subdividida conforme segue:

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a) moldagem convencional



abertura)



de milho






com o seguinte ciclo de mistura em se tratando de misturador convencional:


bentonita + pó de carvão (+ dextrina): ~ 3’30”

restante da água: mín. 1’30”,

o qual poderá ser reduzido para um tempo efetivo de preparação de 90” – 120” se for

empregado misturador intensivo.

a.2) para peças de aço


abertura)



de milho









no mesmo.

a.3) para ligas de cobre


abertura)



de milho







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a.4) para peças de alumínio


abertura)

0,5 – 1,5 % de areia base do tipo 60/70 AFS ou 70/80 AFS


de milho


aditivado






b) moldagem automatizada

b.1) para peças de ferro


abertura)


0,5 – 1,2 % de bentonita (50 – 70 % de sódica ativada convencional ou aditivada

com dextrina de milho e o complemento de sódica natural)






com o seguinte ciclo de mistura em se tratando de misturador convencional:


bentonitas + pó de carvão: ~ 4’

restante da água: mín. 2’,

o qual poderá ser reduzido para um tempo efetivo de preparação de 100” – 135” se for

empregado um misturador intensivo.

b.2) para peças de aço


abertura)


0,7 – 1,5 % de bentonita (50 – 70 % de sódica ativada convencional ou aditivada

com dextrina de milho e o complemento de sódica natural)









no mesmo.

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b.3) para ligas de cobre


abertura)


0,1 – 0,6 % de bentonita (poderá ser utilizado no máximo 30 % de sódica

natural, com o complemento sendo de sódica ativada convencional ou aditivada

com dextrina de milho)


aditivado






b.4) para peças de alumínio


abertura)



de milho


aditivado






3. Matérias-primas

Considerando que o ideal seria utilizar a dextrina de milho já incorporada à

bentonita sódica ativada pelo próprio produtor do último material, visando aumentar a

plasticidade da areia a verde, reduzir a sua friabilidade e manter a resistência à tração a

úmido (RTU) em valores bastante elevados, o primeiro aditivo não será abordado sob o

ponto de vista puro.

Assim sendo, o presente capítulo tratará dos seguintes componentes da areia a

verde:

areia base;

bentonita convencional (sódica ativada e sódica natural);

bentonita aditivada com dextrina de milho;

pó de carvão mineral (tipo Cardiff);

pó de carvão aditivado (PCA);

água.

3.1 – Areia base

Normalmente se emprega areia de sílica, extraída de barrancos ou de leitos de

rios, a qual, antes de ser utilizada pela fundição, passa por um processo de lavagem e de

classificação granulométrica.

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A fim de evitar a ocorrência de bolhas de gás e de pinholes, há fundições que

acabam utilizando areia base excessivamente grossa, do tipo 50/60 AFS ou até mesmo

40/50 AFS, às vezes só na macharia e em outras ocasiões também na moldagem.

Embora esse artifício possa sanar ou pelo menos atenuar esses defeitos em

função da maior permeabilidade que isso gera na areia a verde, como efeito colateral se

tem a piora do acabamento das peças e, freqüentemente, um considerável aumento do

refugo por inclusões de areia, neste caso resultantes de uma maior tendência à erosão

(arraste; lavagem) do molde pelo metal líquido.

No entanto, desde que a fundição utilize bentonita e aditivos carbonáceos

adequados e tenha um bom grau de preparação da mistura, entre outras variáveis a

serem mantidas sob controle, seguramente é viável utilizar areia base do tipo 60/70 AFS

(granulometria média) até mesmo em moldagem de alta pressão.

Assim sendo, a seguir será fornecida uma especificação que poderia ser adotada

para o tipo de areia base sugerido (60/70 AFS):

módulo de finura: 60 – 70 AFS

teor de finos: máx. 1,5 %

permeabilidade: 80 – 110 AFS

teor de argila AFS: máx. 0,5 %.

Ainda convém salientar que, desde que a fundição receba a devida orientação

por parte de algum fornecedor de matéria-prima ou de pessoas especializadas em areia a

verde, é perfeitamente possível melhorar consideravelmente o acabamento das peças

mediante o uso de areia base fina (tipo 70/80 AFS), sem que isso resulte em

permeabilidade excessivamente baixa na areia preparada.

3.2 – Bentonita

É uma argila normalmente extraída a céu aberto, a qual, juntamente com a água,

fornece ao molde a resistência suficiente para o mesmo suportar a pressão do metal

durante o vazamento e a sua solidificação.

Embora, para misturadores que possuam mós, geralmente bentonitas de maior

inchamento resultem numa melhor eficiência de mistura, bem como na conseqüente

economia dessa matéria-prima e na obtenção de ótimas propriedades da areia a verde,

em se tratando de misturadores providos de agitadores esse tipo de produto nem sempre

tem um bom comportamento, pelo fato de fazer a areia “crescer” demais dentro do

equipamento e exigir, conseqüentemente, um maior teor de umidade para se obter a

compactabilidade desejada na areia preparada, não por culpa desse tipo específico de

misturador, e sim, pelo fato de que as bentonitas sódicas ativadas brasileiras próprias

para sistemas de moldagem de alta produtividade possuem inchamento bem maior que

as de muitos outros países.

Além disso, embora, em moldagem convencional, seja perfeitamente viável

trabalhar com 100 % de bentonita sódica ativada, o mesmo não ocorre com processos de

areia a verde voltados para máquinas de moldar de alta produtividade, que necessitam

operar com areia preparada em baixos níveis de umidade para se poder obter uma boa

fluidez da mistura, porém com compactabilidade suficientemente elevada para não

haver problemas de quebras de moldes durante a extração dos modelos.

Assim sendo, a seguir será apresentada uma sugestão de especificação para

ambos os tipos de bentonitas, com uma faixa de inchamento variável em função do

misturador em uso na fundição:

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características sódica ativada sódica natural

umidade (%) 8 – 13 8 – 13

inchamento (ml / 2 g) 35 – 50 30 – 40

retenção na malha 200 ( %) máx. 15 máx. 15

AAM (ml / 0,5 g) mín. 50 mín. 52

RCV (N/cm2) mín. 12 mín. 11

RTU (N/cm2) mín. 0,30 mín. 0,28

onde:

AAM = adsorção de azul de metileno

RCV = resistência à compressão a verde

RTU = resistência à tração a úmido.

Embora, aparentemente, a bentonita sódica natural possua resistências (RCV e

RTU) mais baixas que a sódica ativada no teste de recebimento feito com 15 minutos de

mistura, na prática da moldagem ocorre o contrário, visto que numa areia de sistema se

tem um tempo de mistura acumulado geralmente variável na faixa de 2 – 8 horas em

função de seu grau de renovação e do próprio tempo efetivo de mistura empregado,

sendo que essa diferença de comportamento é decorrente das distintas dispersabilidades

de ambos os tipos de bentonitas, ou seja, a sódica natural demora mais tempo para

desenvolver as suas características, motivo pelo qual, inclusive, o seu uso seria

totalmente desaconselhável na preparação de areia de faceamento nova.

Considerando, todavia, que tanto as bentonitas sódicas ativadas convencionais

brasileiras quanto as sódicas naturais argentinas passaram a ter uma nítida piora de seu

comportamento quanto à manutenção principalmente de um bom valor de RTU

(resistência à tração a úmido) na areia a verde, a qual, muitas vezes, ainda apresenta

uma queda considerável de sua plasticidade e um aumento acentuado de sua

friabilidade, já há alguns anos diversas fundições partiram para o emprego de bentonita

brasileira aditivada com dextrina de milho, desenvolvida pelo próprio autor do presente

trabalho.

A fim de que a bentonita aditivada com dextrina de milho tenha plenas

condições de evitar a ocorrência de quebras de moldes, bem como de inclusões de areia

e de defeitos de expansão nas peças, esse produto necessita atender às seguintes

características:

umidade: 8 – 13 %

inchamento: mín. 40 ml / 2 g

retenção na # 40: máx. 15 %

AAM: mín. 50 ml / 0,5 g

RCV: mín. 12 N/cm2

RTU: mín. 0,30 N/cm2.

3.3 – Aditivos carbonáceos

3.3.1 – Pó de carvão mineral

Também chamado de pó Cardiff, esse produto é obtido a partir da extração e do

beneficiamento de carvão mineral e é utilizado na areia a verde principalmente com o

objetivo de melhorar o acabamento das peças e de reduzir o seu tempo de limpeza.

A maior dificuldade existente com essa matéria-prima seria a definição da sua

granulometria ideal, sendo que isso somente deveria ser feito mediante um trabalho em

conjunto entre a fundição e o fornecedor desse produto e desde que pelo menos uma das

duas empresas tenha um laboratório em condições adequadas para detectar, na areia a

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verde, o ponto de equilíbrio entre as granulometrias da areia base e do pó de carvão

mineral em desenvolvimento.

Assim sendo, seria preferível generalizar apenas a especificação relativa às

demais características, sugerindo-se:

voláteis: mín. 30 %

carbono vítreo: mín. 9,0 %

cinzas: máx. 15 %

enxofre: máx. 1,5 %

umidade: máx. 3,0 %.

3.3.2- Pó de carvão aditivado

Mais conhecido por PCA e desenvolvido pelo autor deste trabalho, esse produto

visa substituir o pó de carvão mineral sem os efeitos colaterais que este último produto

muitas vezes acaba gerando na areia a verde.

Além de se poder alterar a granulometria do PCA de acordo com a relação

areia/metal média em uso pela fundição, a principal vantagem desse aditivo reside no

fato de que cada empresa poderá dispor de um tipo que atenda às suas necessidades

específicas num dado momento.

Diante disso, a especificação do PCA acaba sendo muito variável, sendo que os

tipos mais tradicionais normalmente se enquadram nos seguintes valores:

voláteis: 50 – 75 %

carbono vítreo: 10 – 18 %

cinzas: máx. 10 %

enxofre: máx. 1,1 %

umidade: máx. 5,0 %.

3.4 – Água

Embora, aparentemente, a água somente sirva para “molhar” a areia de

moldagem, na prática a sua adição à mistura deverá ser feita de um modo bastante

controlado no sentido de se obter simultaneamente a umidade e a compactabilidade

desejadas na areia a verde.

Além disso, a qualidade da água a ser utilizada deverá ser a melhor possível,

visto que há sais que podem reduzir tanto a resistência à tração a úmido (RTU) como o

ponto de fusão da areia a verde, no primeiro caso podendo-se vir a ter o aparecimento

de defeitos de expansão (escamas e rabos de rato) e, no segundo caso, problemas de

sinterização de areia às peças.

De um modo geral, costuma-se classificar a qualidade da água industrial em

função da quantidade de resíduo sólido contido na mesma, conforme segue:

até 100 mg/l: poderá ser utilizada sem maiores problemas;

de 100 – 200 mg/l: normalmente exige a utilização de uma maior proporção de

bentonita sódica natural e um maior teor de aditivo carbonáceo na areia a verde;

acima de 200 mg/l: geralmente ocasiona um excesso de defeitos de moldagem.

4. Variáveis de processo

Um dos maiores problemas que se observa em grande parte das fundições é o

desconhecimento quase que total das principais variáveis que afetam a performance da

areia a verde, destacando-se as seguintes:

grau de preparação;

composição;

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finos inertes;

temperatura.

4.1 – Grau de preparação da mistura

Sem sombra de dúvida, esta é a variável que mais afeta a qualidade da areia a

verde, pelo fato de poder prejudicar características tais como a RCV (resistência à

compressão a verde), a RTU (resistência à tração a úmido), a plasticidade e a

permeabilidade e por permitir que, na areia preparada, se tenha “água livre”, ou seja, um

excesso de umidade não devidamente aproveitado pela bentonita, que acaba resultando

ou acentuando praticamente todos os problemas atribuíveis à areia a verde, isto é:

quebra de moldes, sinterização, pinholes, bolhas de gás, penetração por explosão,

penetração metálica (também conhecida por “entranhamento”), variação dimensional e

mau acabamento das peças, entre outros.

Portanto, não apenas se deverá manter o misturador devidamente regulado,

como é necessário escolher o ciclo de mistura correto e a bentonita mais adequada ao

misturador em uso.

4.2 – Composição da mistura

Uma das piores coisas que uma fundição poderá fazer é adquirir matérias-primas

destinadas à areia a verde pelo seu preço direto e não com base no custo final do

fundido, sendo que, sem sombra de dúvida, um componente inadequado acabará

resultando em seríssimos problemas tanto na moldagem quanto nas peças.

Assim sendo, torna-se necessário sempre optar por matérias-primas de primeira

linha, de acordo com as sugestões apresentadas no capítulo 3 anterior.

Outro aspecto que acaba gerando muitos problemas é quanto à escolha do grau

de renovação adequado do sistema, visto que uma adição insuficiente de areia base às

misturas permite que a areia a verde fique demasiadamente contaminada com impurezas

tais como argila oolitizada, partículas de coque e condensados de resina, ao passo que

uma renovação excessiva implica não apenas num descarte desnecessariamente elevado

de areia de retorno, mas também num aumento do consumo de matérias-primas e

inclusive num incremento do tempo efetivo de mistura.

Diante disso, além de já terem sido apresentadas, no capítulo 2 deste trabalho,

sugestões quanto às faixas de adição de areia base em função da liga metálica produzida

e do tipo de areia a verde em uso, especificamente para ferros fundidos pode-se lançar

mão preferencialmente do balanço de massa da areia a verde (também denominado de

“composição técnica”), o qual, para ser devidamente aplicado mediante o emprego de

pó de carvão Cardiff, exige que inicialmente se tenha o conhecimento das seguintes

informações:

grau de incorporação de resíduos de machos (AM) à areia de retorno (em termos

de porcentagem), sendo que, quando a regeneração de machos é feita meramente

por atrito mecânico, também este produto deverá ser encarado como se fosse

areia de machos (AM);

relação areia/metal média (RAM) mensal (ou de um determinado período

específico), ou seja, divide-se o peso da areia a verde que de fato foi utilizada na

confecção dos moldes (descontando-se o peso dos moldes refugados e também o

peso da areia raspada dos moldes durante o seu processo de confecção) pelo

peso bruto de metal efetivamente vazado nos mesmos;

nível de componentes deletérios existentes na areia de retorno, levando-se em

consideração os seguintes aspectos:

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- se a fundição não utiliza machos na produção de suas peças e se simultaneamente

alcança uma ótima eficiência de mistura, se possui resfriador que permita obter no

máximo 45 oC na areia de retorno na entrada do misturador, se o sistema de exaustão de

“finos inertes” estiver funcionando a contento e se utilizar bentonita(s) de excelente

qualidade, então se poderá adotar o fator de renovação F = 10;

- se a fundição utilizar uma quantidade excessiva de machos “cold-box”, tiver uma

péssima eficiência de mistura, não possuir resfriador e nem tampouco sistema de

exaustão de “finos inertes” e se não empregar bentonita(s) de qualidade muito boa,

então se deverá utilizar um fator F = 30 (o qual poderá chegar a F = 50 quando houver

uma incidência excessiva de defeitos atribuíveis à areia a verde, principalmente pinholes

e penetração por explosão);

- se a fundição utilizar uma quantidade bastante grande de machos (principalmente

“cold-box”), porém se tiver uma boa eficiência de mistura, se conseguir resfriar a areia

de retorno até abaixo de 45 oC na entrada do misturador e se o sistema de exaustão

estiver funcionando a contento, recomenda-se iniciar o acerto da performance da areia a

verde geralmente com fator F = 25, o qual poderá ser gradativamente diminuído até

fator F = 15, neste caso desde que a(s) bentonita(s) em uso seja(m) de excelente

qualidade.

Partindo do princípio que uma dada fundição tenha:

- um grau médio de incorporação de machos AM = 3,0 %;

- uma relação areia/metal média RAM = 6 (ou seja, 6/1);

- uma eficiência de mistura relativamente boa (porém não excelente);

- um sistema de exaustão de “finos inertes” que não funcione a contento;

- um resfriador que nem sempre consiga fazer com que a areia de retorno fique com

temperatura inferior a 45 oC na entrada do misturador,

então inicialmente se poderia adotar um fator F = 30, mediante o qual se passaria a ter a

seguinte necessidade de adição de areia base (AB) às misturas de areia a verde:

AB = (F/RAM) – AM = (30/6) – 3,0 = 5,0 – 3,0 = 2,0 %,

ou seja, dever-se-ia adicionar 2,0 % de areia base em todas as misturas até se conseguir

reduzir substancialmente os defeitos/problemas atribuíveis à areia a verde, quando então

se poderia tentar diminuir aos poucos até F = 15 o grau de renovação do sistema (desde

que isso não resulte numa adição negativa de areia base às misturas, como acabaria

ocorrendo no caso do exemplo citado).

Já no tocante às adições de bentonita(s) e de pó de carvão Cardiff, uma vez

tendo-se definido o grau de renovação que se pretende ter no sistema de areia a verde

deve-se também estabelecer os teores de argila ativa e de voláteis com os quais se

deseja trabalhar, bem como a(s) bentonita(s) e o pó de carvão a serem utilizados durante

um período não inferior a 3 (três) meses consecutivos, para então se poder calcular os

graus de queima desses componentes em função dos teores estabelecidos para estas

características e dos resultados efetivamente alcançados na areia a verde.

Em se tratando do PCA (pó de carvão aditivado), no entanto, existe a

possibilidade de se zerar a adição de areia base às misturas mesmo quando se tem uma

elevada incorporação de machos “cold-box” à areia de retorno, desde que sempre se

consiga alcançar uma boa eficiência de mistura, que se tenha uma exaustão adequada

dos “finos inertes”, que se obtenha uma temperatura da areia de retorno inferior a 45 oC

na entrada do misturador e que se utilize bentonita(s) de ótima qualidade.

4.3 – Finos inertes

Parcialmente os componentes queimados no molde durante e logo após o

vazamento do metal ficam aderidos à peça, sendo facilmente eliminados do sistema.

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No entanto, considerando que, para se poder reduzir o tempo de jateamento das

peças, se deveria ter uma menor quantidade de areia aderida às mesmas durante a sua

desmoldagem, automaticamente acaba-se incorporando um maior teor de partículas

queimadas à areia de retorno, que necessitam ser adequadamente eliminadas do sistema,

visto que uma quantidade indevida das mesmas causa sérios problemas.

Mediante uma renovação correta do sistema, feita por meio de areia base,

consegue-se remover tanto as impurezas mais grosseiras existentes na areia de retorno

como também grande parte das partículas mais finas nela existentes.

Todavia, como normalmente se tem uma excessiva formação de finos inertes

(queimados), além de se renovar o sistema se deveria também efetuar uma exaustão do

excesso desses componentes nocivos, caso contrário seria necessário adicionar uma

quantidade muito elevada de areia base às misturas, que não apenas exigiria um

aumento de seu tempo de preparação, mas também resultaria num maior descarte de

areia de retorno.

4.4 – Temperatura da areia de retorno

Embora normalmente se queira ter uma determinada temperatura na areia

preparada, o ideal mesmo seria que fosse a areia de retorno que devesse sofrer os

controles antes de ser transferida para o seu silo, visto que um excesso de temperatura

aliado a uma umidade relativamente elevada fazem com que se tenha um demasiado

afunilamento dessa areia no silo, podendo, eventualmente, resultar em sérios problemas

na moldagem e nas peças se houver a necessidade de efetuar alterações mais profundas

na composição da mistura e se futuramente ocorrer um “desbarrancamento” da areia de

retorno aderida às paredes do silo.

Além disso, não se deve esquecer que, quanto mais acentuado for o

afunilamento da areia de retorno no seu silo, mais rapidamente a mesma porção de areia

será reutilizada, o que poderá aumentar ainda mais a temperatura da areia a verde.

Especificamente no tocante à temperatura da areia preparada, pode-se esclarecer

o seguinte:

inferior a 45 ºC: a areia a verde está sob controle no tocante a eventuais

alterações das características resultantes de sua temperatura;

entre 45 ºC e 70 ºC: o sistema de areia a verde apresenta muitas oscilações,

porém ainda é possível trabalhar relativamente bem com a areia preparada

(talvez seja necessário adicionar dextrina de milho às misturas ou então utilizar

bentonita aditivada com esse produto);

superior a 70 ºC: as características da areia a verde ficam totalmente

descontroladas, resultando em sérios problemas na moldagem e nas peças. De um modo geral, é conveniente sempre utilizar água com temperatura tal na

preparação da areia a verde (e inclusive no resfriamento da areia de retorno) que se consiga

obter 30 – 40 ºC na areia preparada em sua saída do misturador.

Considerações finais

Desde que sejam utilizadas matérias-primas com qualidade adequada às reais

necessidades das fundições e na condição de que estas adotem uma composição correta

para a liga metálica a ser vazada nos moldes e que proporcionem um ciclo de

preparação aos componentes de acordo com o tipo de misturador em uso, é

perfeitamente viável eliminar o emprego de areia de faceamento na produção da maioria

das peças.

Todavia, considerando que, às vezes, custa caro demais alterar radicalmente a

composição da areia de sistema para solucionar problemas existentes em pouquíssimos

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itens, nesta situação convém utilizar areia de faceamento, desde que sejam tomados os

devidos cuidados na preparação da respectiva areia de enchimento.

A fim de se poder evitar a ocorrência de quebras de moldes e se alcançar um

baixo índice de refugo nas peças, é de suma importância que a fundição opte pelos tipos

de matérias-primas mais adequados à suas reais necessidades, cuja especificação sempre

deverá ser acertada de comum acordo com os seus fornecedores. Além disso, existe a necessidade de o fundidor conhecer ao menos o efeito das

principais variáveis que afetam a performance de sua areia a verde, ou seja, o grau de

preparação conferido às misturas, a composição das cargas, a remoção adequada dos finos

inertes de todo o circuito do sistema de moldagem e a temperatura da areia de retorno, caso

contrário não haverá condições de se manter o refugo sob controle.

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