A areia base é o constituinte presente em maior proporção nas areias de fundições, há mais utilizada é base de sílica, que pode ser explicada pela facilidade em se encontrar este mineral e de extraí-lo da natureza (a sílica é um elemento abundante na crosta terrestre), o que acarreta menor custo.

Também se utilizam areias especiais como: cromita, zirconita, olivina e chamote.

As características da sílica variam conforme a sua formação geológica e jazida da qual é extraída. As areias em geral, e parcialmente as de sílica, provêm da desagregação de rochas principalmente pelo intemperismo.

Pode ser encontrada em cavas, em rios, em lagos e em praias; no Brasil o maior consumo tem origem nas areias de cava onde são extraídas através de escavações. Seu pH é levemente ácido em torno de 6, sendo influenciado pelo processo de beneficiamento da mesma.

A exploração das cavas, minas é feita através de escavações com maquinas sendo que a medida em que se aprofunda no solo, a contaminação com óxido de ferro diminui, sendo conseguidas areias com maior grau de pureza.

Nas lavras é possível perceber diferentes camadas no terreno arenoso à medida que se aprofunda no solo, facilmente percebido pela diferença de coloração entre as camadas do solo dos paredões da cava, sendo que a medida em que a escavação avança as camadas tendem a um tom mais claro. A explicação para tal fato é atribuída a presença de argila junto aos grãos de areia. Esta argila é eliminada da areia através do processo de lavagem que é realizada com água e soda cáustica, sendo esta argila descartada, para as lagoas de sedimentação, pelas baixas propriedades que apresentam.

A utilização da soda cáustica no processo de lavagem tem o objetivo de auxiliar na separação das impurezas que se encontram aderidas aos grãos fazendo com que os mesmos “flutuem” na água utilizada para a lavagem, facilitando a sua separação, necessitando de um bom “exague” com água, para que o pH fique próximo ao de uma areia base nova.

Após a lavagem é realizada a classificação do tamanho dos grãos em classificadores hidro-gravimétricos que funcionam como um tanque onde a areia é bombeada no interior dos mesmos, sendo que a saída da água e dos finos é por cima do tanque por transbordamento. Os grãos maiores tendem a decantar e permanecer no fundo do tanque enquanto os grãos menores tendem a flutuar e serem retirados junto com a água. Esta mistura de água e areia que transborda de um tanque é enviado para outro tanque classificador onde é feita outra classificação pelo mesmo processo. Utilizam-se em torno de 4 classificadores.

Após a classificação a areia ainda úmida é enviada para um pátio onde será armazenada em montes, e depois serão levadas a secadores apropriados e em seguida resfriadas em um sistema de leito fluidizado.

Esta areia é então armazenada em silos onde ficam estocadas para a expedição.

Reação areia metal
Alguns metais reagem com a sílica em altas temperaturas (o magnésio é um deles). O ferro não reage com a sílica, a não ser quando oxidado. Esta oxidação tem origem quando a água presente no molde, utilizada para inchar a bentonita, evapora, liberando hidrogênio (“H”) e oxigênio (“O”). Este (“O”) livre na cavidade do molde reage com a liga ferrosa quando do vazamento formando camadas de óxido do metal líquido a altas temperaturas.

Este óxido de ferro formado (wustita) escorifica a sílica, formando com a sílica um silicato de ferro de baixo ponto de fusão, que facilita a penetração do metal líquido entre os grãos de areia piorando o acabamento superficial do fundido (rugosidades superficial), tornando-se em certos casos a utilização de areia de sílica seja desaconselhada.

Granulometria
O tamanho dos grãos – é um dos fatores de maior importância. Sabe-se quando, mais fina a areia base empregada, tanto melhor o acabamento da peça, mas como conseqüência pode ter um elevado teor de finos, provocando baixa permeabilidade e de uma maior adição de água e aglomerante (bentonita) para se obter uma mistura ideal.

Por outro lado uma areia grosseira se torna muito permeável, isto é, grandes vazios entre um grão e outro, provocando penetração metálica em determinados fundidos.

Basicamente uma areia é considerada grossa quando o seu modulo se encontra inferior a 50 AFS, média entre 60 a 70 AFS e fina acima de 80 AFS.
Deve-se, portanto escolher o teor de modulo, analisando as seguintes considerações:

• acabamento exigido,

• dimensões do fundido,

• tipo de metal a ser fundido,

• temperatura de vazamento.

 

Expansão (dilatação dos grãos de areia)
O maior inconveniente da areia de sílica é a dilatação sofrida em certas temperaturas.

As areias sílico-argilosas são mais sujeitas a este tipo de defeito, visto que a sílica é a areia-base que mais apresenta a dilatação irregular e de maior valor.

Sabe que o vazamento do metal nos moldes de areia, há naturalmente algumas partes destes que são mais aquecidos que outras. Esta propriedade está diretamente ligada ao fenômeno de dilatação da areia sob o aquecimento.

Esta expansão ocorre aproximadamente a uma temperatura de 573º C, sendo que até a 867º C esta transformação (expansão) é revertida após o resfriamento, ocorrendo uma contração dos grãos equivalentes a dilatação sofrida com o aquecimento, sendo que acima de 867º C a dilatação dos grãos de areia é irreversível, mesmo com o resfriamento em temperatura ambiente.

Com isto, esta nova estrutura não mais sofrerá mais dilatações ao ser novamente submetida a aquecimento, o que pode ser vantajoso para varias aplicações da sílica em fundição, prevenindo defeitos relacionados a dilatação dos grãos de areia base.

O valor das variações dimensionais, também chamadas expansões, depende de uma série de fatores, tais como:

• tamanho, forma e distribuição granulometrica,

• temperatura da liga vazada,

• dimensão e geometria do fundido,

• tempo de vazamento,

• compactação do molde,

• resistência mecânica e plasticidade da areia.

As expansões geram tensões na areia, que podem causar movimento das paredes do molde, trincas pequenas e até quebra destas paredes, causando os chamados defeitos devido à dilatação da areia.

 

Forma de grãos
A forma dos grãos de areia-base é determinado através de exames por meio de um microscópio estereoscópio ou uma lupa.

Quanto a sua forma, os grãos de areia podem ser encontrados, como:

arredondados
sub-angulares
angulares
agrupados
Grãos arredondados: necessita de menor quantidade de aglomerante para a sua cobertura e confere a areia preparada uma elevada compactação (alta densidade),

Grãos angulares: conferem baixa densidade aos moldes e alta permeabilidades, mas consomem mais aglomerante para se conseguir resistências satisfatórias, pois possuem menor aumenta a permeabilidade devido a redução da fluidez.

Grãos sub-angulares: absorvem melhor as dilatações e contrações d areia, além de conferir a mistura uma baixa permeabilidade e media densidade.

MARCO – Assessoria em areia de moldagem a verde
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