Influência da acidez da areia de fundição recuperada nas propriedades mecânicas dos moldes fabricados pelo método de cura a frio

Abstract

A reutilização da areia de fundição (ADF) emerge como uma prática economicamente viável, tecnologicamente avançada e ecologicamente vantajosa, reduzindo a dependência de matérias-primas virgens. Este estudo aborda a recuperação da ADF por meio de um sistema mecânico de colisão e atrição, enfatizando sua relevância na potencialização do reuso da ADF. No entanto, as propriedades da ADF recuperada apresenta desafios cruciais, afetando diretamente a qualidade das peças fundidas e a resistência dos moldes. Variações na composição química, granulometria e propriedades físicas podem levar a características indesejadas (defeitos) nos produtos finais. O processo de moldagem por cura a frio, conhecido como no-bake process, utiliza resinas para aglomerar a areia e a recuperação mecânica pode reter catalisadores ácidos, impactando suas propriedades. Este estudo explora aspectos críticos da recuperação mecânica da ADF, com foco na influência da acidez residual na resistência dos moldes produzidos. Foram analisados três lotes de ADF recuperada e uma amostra de ADF nova, avaliando propriedades como granulometria, pH, demanda ácida, vida de banca e resistência mecânica. A variação na morfologia e tamanho de partículas das ADFs também foi avaliada por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microanálise EDS para indicar impurezas remanescentes do processo de recuperação. Os resultados mostram que a presença de alumina e óxido de zinco remanescentes das tintas dos moldes influencia a acidez das ADFs recuperadas. A resistência à tração varia entre lotes, evidenciando desempenho superior em casos com presença de areia nova. A presença de areia nova impacta positivamente a resistência à tração, de maneira que os resultados obtidos foram totalmente afetados por sua presença. Este estudo possibilitou a compreensão da influência da presença de resina e compostos remanescentes usados no processo de moldagem no reuso das ADFs e nas propriedades finais dos moldes, evidenciando que o sistema de recuperação mecânica das ADFs, particularmente a etapa de mistura, pode ser melhorada.

The reuse of foundry sand (RFS) emerges as an economically viable, technologically advanced, and ecologically advantageous practice, reducing dependence on virgin raw materials. This study addresses the recovery of RFS through a mechanical collision and attrition system, emphasizing its relevance in enhancing RFS reuse. However, the properties of the recovered RFS present crucial challenges, directly affecting the quality of castings and mold strength. Variations in chemical composition, particle size distribution, and physical properties can lead to undesirable characteristics in the final products. The cold curing molding process, known as the no-bake process, uses resins to bind the sand, and mechanical recovery may retain acidic catalysts, impacting its properties. This study explores critical aspects of the mechanical recovery of RFS, focusing on the influence of residual acidity on the strength of produced molds. Three batches of recovered RFS and a sample of new RFS were analyzed, evaluating properties such as particle size distribution, pH, acid demand, bench life, and mechanical strength. Variation in the morphology and particle size of the RFS was also assessed through scanning electron microscopy (SEM) and EDS analysis to indicate impurities remaining from the recovery process. The results show that the presence of residual alumina and zinc oxide from mold coatings influences the acidity of the recovered RFS. Tensile strength varies among batches, demonstrating superior performance in cases with a significant presence of new sand. The presence of new sand positively impacts tensile strength. This study provided an understanding of the influence of the presence of resin and residual compounds used in the molding process on the reuse of RFS and the final properties of molds, highlighting that the mechanical recovery system of RFS, particularly the mixing stage, can be improved.