Cerâmica (Mar 2012)
Efeito da adição de componentes inorgânicos na resistência mecânica de moldes de areia para fundição Effect of addition of inorganic components on the mechanical strength of sand molds for casting
Abstract
O processo de fundição mais rápido, econômico e convencional é o de moldagem em areia a verde, onde o ligante principal é uma argila umedecida (bentonita). Entretanto, devido a exigências tecnológicas, são utilizados também ligantes tóxicos como resinas furânicas, fenólicas ou uretânicas. Novas tecnologias vêm sendo desenvolvidas para a recuperação e inertização das areias, porém as resinas disponíveis atualmente têm como limitação "ecológica" sua origem química. Após sua utilização estes moldes são descartados, e assim, os ligantes tóxicos tornam-se um problema ambiental. Desta maneira, a substituição destes ligantes por compostos orgânicos derivados de fontes renováveis como a resina poliuretana derivada do óleo de mamona minimiza os impactos ambientais, conduzindo o processo de fundição rumo à sustentabilidade, necessária devido ao aumento do rigor da legislação ambiental. Devido ao comportamento térmico do poliuretano vegetal, que se decompõem de maneira mais acentuada quando exposto a altas temperaturas quando comparado aos ligantes orgânicos tradicionais a adição de componentes inorgânicos se faz necessária como promotora da ligação entre os grãos de areia e conseqüente coesão dos moldes durante a etapa de fusão. Neste sentido, o uso de diagramas de fases na previsão do surgimento de fase líquida pela adição de componentes inorgânicos à mistura areia/resina em moldes de areia para fundição e seu efeito na resistência mecânica dos moldes em altas temperaturas, funciona como ferramenta teórica no auxílio à determinação das composições dos moldes de acordo com sua solicitação térmica durante a fusão. Testes iniciais de moldagem e resistência mecânica a temperatura ambiente mostraram que a resina poliuretana derivada da mamona apresenta resultados comparáveis aos das resinas comerciais. Também a adição dos componentes inorgânicos e seu efeito quando submetido a tratamentos térmicos foi comprovada por testes de resistência mecânica a compressão e análise de fotomicrografias das composições estudadas, conforme previsto nos respectivos diagramas de fases.The casting process faster, economical and conventional is to green sand molding, where the main ligand is a moist clay (bentonite). However, due to technological requirements, are also used as binders toxic furan resin, phenolic or urethane. New technologies have been developed for the recovery and blanketing the sands, but the resins currently available are limited by its chemical origin. After use these molds are discarded, and thus the toxic binders become an environmental problem. Thus, the replacement of these binders by organic compounds derived from renewable sources such as polyurethane resin derived from castor oil minimizes environmental impacts, leading the casting process towards sustainability, necessary because of the increasing stringency of environmental legislation. Because of the thermal behavior of vegetable polyurethane, which decompose in a more pronounced when exposed to high temperatures compared to traditional organic binders the addition of inorganic components is required as a facilitator of the link between the grains sand and consequent cohesion of the molds during stage of fusion. In this sense, the use of phase diagrams to predict the appearance of liquid phase by the addition of inorganic components to the mix sand / resin in sand molds for casting and its effect on mechanical strength at high temperatures of the mold serves as a theoretical tool in helping to determining the composition of the molds according to its thermal stress during melting. Initial tests of molding and mechanical strength at room temperature showed that the polyurethane resin derived from castor oil produces results comparable to those of commercial resins. Also the addition of inorganic components and its effect when subjected to heat treatment is tested for mechanical compression and analysis of photomicrographs of the compositions, as provided in the respective phase diagrams.
Keywords
