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dc.creatorFerreira, Ludimilla da Silveira-
dc.date.accessioned2020-09-14T20:27:39Z-
dc.date.available2020-09-14T20:27:39Z-
dc.date.issued2020-07-16-
dc.identifier.citationFERREIRA, 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.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/5194-
dc.description.abstractGreen 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.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)pt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Tecnológica Federal do Paranápt_BR
dc.rightsopenAccesspt_BR
dc.subjectMicroestruturapt_BR
dc.subjectFresadoraspt_BR
dc.subjectMetalurgia do pópt_BR
dc.subjectMetais - Propriedades mecânicaspt_BR
dc.subjectMicrostructurept_BR
dc.subjectMilling machinerypt_BR
dc.subjectPowder metallurgypt_BR
dc.subjectMetals - Mechanical propertiespt_BR
dc.titleAplicação de caulim como ligante em moldes de areias a verde de fundiçãopt_BR
dc.title.alternativeKaolin application as a binder in foundry green sand moldspt_BR
dc.typemasterThesispt_BR
dc.description.resumoTécnicas 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.pt_BR
dc.degree.localPonta Grossapt_BR
dc.publisher.localPonta Grossapt_BR
dc.creator.IDhttps://orcid.org/0000-0003-4030-5135pt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/0111639480523461pt_BR
dc.contributor.advisor1Oliveira, Ivanir Luiz de-
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0002-8208-2382pt_BR
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3769612369464149pt_BR
dc.contributor.referee1Chinelatto, Adriana Scoton Antonio-
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0002-4688-5903pt_BR
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9180718046391058pt_BR
dc.contributor.referee2Oliveira, Ivanir Luiz de-
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0002-8208-2382pt_BR
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/3769612369464149pt_BR
dc.contributor.referee3Lourencato, Luciano Augusto-
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0001-8134-1314pt_BR
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/3421117431876101pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecânicapt_BR
dc.publisher.initialsUTFPRpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE PRODUCAOpt_BR
dc.subject.capesEngenharia/Tecnologia/Gestãopt_BR
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