Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/5194
Título: Aplicação de caulim como ligante em moldes de areias a verde de fundição
Título(s) alternativo(s): Kaolin application as a binder in foundry green sand molds
Autor(es): Ferreira, Ludimilla da Silveira
Orientador(es): Oliveira, Ivanir Luiz de
Palavras-chave: Microestrutura
Fresadoras
Metalurgia do pó
Metais - Propriedades mecânicas
Microstructure
Milling machinery
Powder metallurgy
Metals - Mechanical properties
Data do documento: 16-Jul-2020
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Ponta Grossa
Citação: FERREIRA, Ludimilla da Silveira. Aplicação de caulim como ligante em moldes de areias a verde de fundição. 2020. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2020.
Resumo: 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.
Abstract: Green sand molding techniques are widely used in the production of castings. Foundry green sand is a mixture of a refractory base sand, bonded with clay and water. Industrially, silica-based sand is the most widely used in the world, especially in countries that have these raw materials at low cost. Sodium bentonite, on the other hand, is the clay of greatest application due to its superior properties as a binder. Brazil imports natural sodium bentonite, but it has good reserves of calcium bentonite in the north and northeast of the country from which they are converted to activated sodium bentonite. The application of sodium bentonite in the foundry sector is consolidated, however, there are more than 140 industrial applications described in the literature, in Brazil the mining and oil production industry stands out. The growth of these sectors puts great pressure on the demand for bentonite and is the motivation for the present study. In this work, the integral replacement of sodium bentonite by kaolin as a binder in the molding sands is evaluated. In fact, few recent studies have pointed out alternatives for the components of foundry green sands. Kaolin was chosen for its ceramic properties, especially its refractoriness, but on the other hand it has less plasticity. In choosing this clay, the logistical aspect, the widespread occurrence of this mineral in Brazil, the technological advances in its production chain, and the local supply in various regions of the country were also decisive. The research evaluated several mixtures of silica sand, kaolin and water in the balance of the three basic properties for foundry molds: compactability, mechanical resistance and permeability. The properties were evaluated according to humidity, following recommendations by the AFS (American Foundry Society). Kaolin did not undergo any concentration or grinding process, being used in-natura. Being characterized by X-ray diffraction techniques (XRD), scanning electron microscopy (SEM) with microanalysis (EDS), thermogravimetry (TG), differential calorimetry (DSC) and X-ray fluorescence (FRX). The silica-based sand was analyzed according to the AFS recommendations for granulometric distribution, fineness modulus and AFS clay content. As a result, mechanical strengths close to 9.8 N / cm² and permeability above 200 cm⁴.gˉ¹.minˉ¹ were obtained, generating a wide working range even with fresh kaolin. The results showed that the use of kaolin in partial or total replacement of sodium bentonite is feasible and indicated the process limit parameters for its application in molding green sands.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/5194
Aparece nas coleções:PG - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica

Arquivos associados a este item:
Arquivo Descrição TamanhoFormato 
aplicacaocaulimmoldesareiasfundicao.pdf3,76 MBAdobe PDFThumbnail
Visualizar/Abrir


Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.