RESFRIAMENTO DE AREIA DE FUNDIÇÃO

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1- O processo SHAKE-OUT é, normalmente, o início de um sistema de areia. Quando os moldes são quebrados no SHAKE-OUT, a areia quente e seca, adjacente ao fundido, tende a ser a primeira a passar pela grade do SHAKE- OUT. Após isto, segue-se a areia úmida, fria e não queimada e os machos. A passagem dessa areia por correias, elevadoras e peneiras não elimina as variações na temperatura, umidade e aditivos queimados.

A areia que retorna ao silo se apresenta em camadas de forma que, frequentemente, uma seção uniforme de areia entre no sistema, entre um momento e outro.

De um fato, testes realizados com o auxílio de vários termopares num silo de alimentação de um misturador, mostrou que em um ciclo a temperatura pode variar de 30 a 300°, dependendo do ponto do silo em que a medida foi efetuada. Essa variação torna extremamente difícil para um termopar instalado no silo, indicar a quantidade correta de água necessária para resfriar a areia.

Pela mesma razão, a adição de resina ou a fixação dos componentes na mistura não podem ser efetuados, pela grande flutuação nas propriedades da areia encontradas na maioria dos sistema de areia.

Manipular areia de consistências diferentes, em termos de temperatura, tamanhos de grão, umidade e outras propriedades físicas críticas, é um dos maiores problemas a que se submetem os controles e equipamento de um sistema de preparação de areia.

Esse problema é especialmente evidente em operações de fundição com equipamentos intermitentes ou contínuos que não possuam a capacidade de revolver a areia de retorno. Fundições que se preocupam em automatizar o sistema de preparação de areia enquanto mantém um alto nível de eficiência do sistema, descobrirão que um pré- condicionamento da areia é necessário antes da operação de mistura propriamente dita.

2- Quando areia quente, água e outros aditivos são introduzidos no misturador para regeneração, vários problemas são criados. A reação mais imediata é a criação de uma camada de vapor, pelo contato íntimo da água fria com o grão de areia aquecido. O vapor provoca a impregnação do misturador, pela condensação da água no interior da coifa de exaustão. Esta área úmida atrairá os finos e a argila que podem tanto estar na areia ou no caminho para o coletor de pó.

O segundo problema causado pela evaporação da água de adição é a perda da uniformidade da taxa de umidade da mistura de areia. Se essa perda não for compensada na seqüência de preparação do ciclo, a qualidade da areia resultante será menos que suficiente para operação de moldagem.

Tintas especiais e camadas plásticas ou revestimentos com aço inoxidável não eliminam essa condensação. Com a condensação do vapor adjacente às paredes do silo, a pressão de vapor nessa área é reduzida e o vapor da areia adjacente se expande para repor aquele que foi condensado.

Quando a condensação passa a ser grande o suficiente, a areia se impregará nas paredes do silo. O resultado é um permanente estado de umidade, uma camada pastosa de areia na parede do silo, que pode, rapidamente, crescer em espessura, a menos que seja frequentemente removida. Esse acréscimo na camada pode causar vários problemas:

*Torrões de areia úmida, periodicamente caem das paredes do silo e entram no sistema, complicando o sistema de controle da areia de operações de moldagem.

*Talvez o mais sério problema do aparecimento dessa camada na parede do silo é o fenômeno do funil. A areia quente entrando no topo do silo alimenta diretamente a parte inferior através de um funil formado no centro da areia agregada ao redor das paredes do silo. Isso implica em uso mais freqüente de adições (alto turnover). Quanto mais a areia do sistema é posta fora de circulação através de agregamento nas paredes dos silos, o problema de areia quente aumenta.

Se o misturador tiver controle automático de adição de água, a capacidade do sistema de areia será reduzida através de ciclos mais longos , constantemente, o controle de alta qualidade da areia será sacrificado. O maior problema criado pela areia quente no misturador é a comprovada dificuldade de uma combinação eficiente da areia quente com a argila bentonita.

Areia com temperatura acima de 70°C não podem ser efetivamente combinada com bentonita. A solução típica para esse problema é o uso excessivo de aditivos de argila, os quais são caros e provocam uma nova classificação de problemas na areia e falhas nos fundidos. Tem-se tentado resfriar a areia no próprio misturador, mas isso é um comprometimento técnico e é, geralmente, considerado indesejável.

Quanto maior a temperatura, mais resfriamento é necessário no misturador. Quanto maior o resfriamento necessário, mais tempo no misturador é requerido, o que reduz a capacidade de preparação do sistema de areia. Além disso, a introdução de uma alta velocidade de ar de resfriamento na câmara de mistura, trabalha contra os princípios da íntima combinação necessária para uma mistura eficiente.

3-Quando a mistura de areia quente sai dos equipamentos de preparação, é, comumente, transferida para o silo de estocagem. Quando uma combinação de areia quente e úmida entre num silo, vapor de água livre está sempre presente. Uma pequena porcentagem do vapor que está acima da areia no silo pode ser removida pela ventilação do silo, porém uma grande parte do vapor desce no interior do silo, nos espaços entre os frãos de areia.

Se as paredes do silo são mais frias que o ponto de orvalho do vapor de água aquecido ( e a maioria o é), ocorre uma condensação nas paredes.

4-A areia quente na operação de moldagem problemas que implicam diretamente, no acréscimo de fundidos sucateados. Porque a areia quente não é uniforme em suas propriedades, a máquina de moldar não pode produzir molde uniforme e compacto e não há garantias de que o molde permanecerá intacto, se for corretamente formado. Variações na dureza do molde são conhecidas causas de uma larga variedade de defeitos nas peças fundidas, especialmente, em moldes com tolerância críticas.

5-Em operações onde machos resinas são colocados no molde de areia verde, é comum para os machos absorverem a umidade provocada pela condensação entre o macho frio e o molde quente. O aumento da umidade do macho irá enfraquecê-lo e causará, ainda, outra fonte de fundidos defeituosos.

6-Uma outra área em que a areia quente pode afetar uma operação eficiente de fundição é o laboratório de controle de areia. Areia quente provocará constantes