Aplicação de caulim como ligante em moldes de areias a verde de fundição

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Ferreira, Ludimilla da Silveira
• Orientador(a): Oliveira, Ivanir Luiz de
• Banca de defesa: Chinelatto, Adriana Scoton Antonio , Oliveira, Ivanir Luiz de , Lourencato, Luciano Augusto
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná; Ponta Grossa
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Microestrutura; Fresadoras; Metalurgia do pó; Metais - Propriedades mecânicas; Microstructure; Milling machinery; Powder metallurgy; Metals - Mechanical properties
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE PRODUCAO
• Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/5194

Técnicas de moldagem em areias a verde é amplamente utilizada na produção de peças fundidas. A areia a verde de fundição é uma mistura de uma areia base refratária, ligada com argila e água. Industrialmente, a areia base de sílica é a mais utilizada no mundo, principalmente em países que dispõem destas matérias prima em baixo custo. Já a bentonita sódica é a argila de maior aplicação pelas suas propriedades superiores como ligante. O Brasil importa bentonita sódica natural, porém possui boas reservas de bentonita cálcica nas regiões norte e nordeste do país de onde são convertidas para bentonita sódica ativada. É consolidada a aplicação da bentonita sódica no setor de fundição, no entanto, existem mais de 140 aplicações industriais descritas na literatura, no Brasil destacam-se a indústria da mineração e produção de petróleo. O crescimento destes setores pressiona sobremaneira a demanda pela bentonita e é a motivação para o presente estudo. Neste trabalho se avalia a substituição integral da bentonita sódica pelo caulim como ligante nas areias de moldagem. De fato, poucos trabalhos recentes tem apontado alternativas para os componentes das areias a verde de fundição. O caulim foi escolhido pelas suas propriedades cerâmicas, em especial a refratariedade, mas em conta partida possui a sua menor plasticidade. Na escolha desta argila também foi decisivo o aspecto logístico, a ampla ocorrência deste mineral no Brasil, os avanços tecnológicos na sua cadeia produtiva, e o fornecimento local em várias regiões do país. A pesquisa avaliou diversas misturas de areia de sílica, caulim e água no equilíbrio das três propriedades básicas para moldes de fundição: compactabilidade, resistência mecânica e permeabilidade. As propriedades foram avaliadas em função da umidade, seguindo recomendações da AFS (American Foundry Society). O caulim não passou por nenhum processo de concentração ou moagem, sendo usado in-natura. Sendo caracterizado por técnicas de difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) com microanálise (EDS), termogravimetria (TG), calorimetria diferencial (DSC) e fluorescência de raios-X (FRX). A areia base de sílica, foi analisada conforme as recomendações AFS quanto a distribuição granulométrica, módulo de finura e teor de argila AFS. Como resultado foram obtidas resistências mecânicas próximas a 9,8 N/cm² e permeabilidade acima de 200 cm⁴.gˉ¹.minˉ¹ gerando uma ampla faixa de trabalho mesmo com caulim in-natura. Os resultados mostraram ser viável a utilização do caulim em substituição parcial ou total da bentonita sódica e indicou os parâmetros limites de processo para a sua aplicação em areias a verde de moldagem.