QUESTÕES SOBRE AREIAS DE MOLDAGEM

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1 QUESTÕES SOBRE AREIAS DE MOLDAGEM 1. Assinale a(s) afirmação(ões) correta(s): Na comparação dos vários processos de moldagem em areia usados em fundição, pode-se afirmar, sem dúvida, que a moldagem a verde é aquela que... (e) (f) (g) (h)... requer a maior quantidade de energia para o adensamento do molde, mas a menor quantidade de energia para a desmoldagem.... permite a maior produtividade por ferramental.... proporciona peças fundidas com estrutura mais refinada.... requer o menor investimento em equipamentos.... menos agride o meio ambiente.... incide menos no custo final da peças fundida.... proporciona a maior produtividade por metro quadrado de fábrica. Nenhuma das alternativas. 2. Assinale a(s) afirmação(ões) correta(s): As areias base mais usadas em fundição são as de sílica por causa de suas características tecnológicas e higiênicas. A cromita só não é de uso mais generalizado por causa de uma mudança estrutural que ocorre abaixo de 600 C, conhecida como inversão da cromita. As areias quartzosas usadas atualmente no Brasil são obtidas, em sua maioria, da lavra de arenitos de cimento argiloso, sendo, por isso, lavadas e secas na própria jazida. Nenhuma das alternativas. 3. Quando se verte uma liga ferrosa (aço ou ferro fundido) em um molde feito à base de areia de sílica: Não ocorre nenhuma reação química importante, isto é, o molde é praticamente inerte em relação à liga ferrosa. O ferro tende a reduzir a sílica produzindo silício metálico que, dissolvido na liga, diminui seu ponto de fusão e facilita a penetração do metal no molde. O ferro reage com O 2 e/ou com H 2 O eventualmente presentes no molde e o óxido resultante age como fundente da sílica. Nenhuma das alternativas. 4. Algumas das características geométricas que afetam o desempenho de uma areia base são: Forma dos grãos, Ponto de fusão, Dureza do grão, Teor de finos e Módulo de Finura. Distribuição granulométrica, Tamanho Médio dos grãos, Forma dos grãos. Área Específica Real, Área Específica Teórica, Concentração / dispersão da distribuição granulométrica, Composição química. 5. Assinale as afirmações incorretas: O Tamanho Médio dos grãos e a Área Específica Teórica de uma areia base são calculados a partir da sua distribuição granulométrica. 1

2 A partir da distribuição granulométrica pode-se calcular o Tamanho Médio dos grãos, a Área Específica Real, Área Específica Teórica e, com esses parâmetros, obter o Coeficiente de Forma dos grãos. A Concentração (maior soma de porcentagens retidas em 3 peneiras consecutivas) e o exame visual do gráfico de porcentagens retidas X números das peneiras são suficientes para distinguir eventuais diferenças entre areias base de mesmo Tamanho Médio de grãos. 6. A permeabilidade de uma areia de moldagem: É fortemente dependente do tamanho médio dos grãos da areia base de modo que, para aumentar a permeabilidade de uma dada areia, basta adicionar a ela uma areia base mais grossa. É função apenas do volume total de poros intersticiais. É inversamente proporcional ao quadrado do módulo de finura. Nenhuma da anteriores. 7. A expansão térmica de uma areia de moldagem: É tanto mais lenta quanto maior o tamanho médio dos grãos. É tanto maior quanto mais concentrada a distribuição granulométrica. É tanto menor quanto mais impura a areia de quartzo. Todas as afirmações anteriores são verdadeiras. 8. A escoabilidade (fluidez) de uma areia de moldagem: É prejudicada pela presença de grãos de forma arredondada. Não é afetada pelo módulo de finura da areia base. É mais afetada pela quantidade e tipo de aglomerante do que pelas características geométricas dos grãos da areia base. Todas as opções anteriores são verdadeiras. 9. A difusividade térmica de um molde verde feito com areia base de quartzo: É regulada pelos mesmos fatores que determinam a permeabilidade. É maior que a de um molde seco feito com a mesma areia base. É menor que a de um molde verde feito com areia base de cromita. Todas as afirmativas anteriores são verdadeiras. (e) Nenhuma as afirmativas anteriores é verdadeira. 10. Uma fundição começa a usar na macharia uma areia mais fina que a de costume. Que se pode dizer quanto à permeabilidade da areia verde? Diminuirá. Não será afetada. Os dados são insuficientes. 11. Uma fundição começa a usar na macharia uma areia mais grossa que a de costume. Que se pode dizer quanto à permeabilidade da areia verde? 2

3 Aumentará. Diminuirá. Os dados são insuficientes. 12. Na aglomeração de areias verdes, a argila tem a função de conferir plasticidade.... estende a ação ligante da água.... tem ambas as funções indicadas em e.... confere ao molde dureza para manter a forma. 13. As argilas cauliníticas e as bentonitas são mineralogicamente iguais, mas as bentonitas são preferidas para aglomerar areias de moldagem por serem mais abundantes e, portanto, mais baratas.... diferem ligeiramente quanto à estrutura cristalina, mas as bentonitas são mais puras e, por isso, desempenham melhor nas areias verdes.... têm estruturas cristalinas e gêneses diferentes, e essas diferenças explicam o melhor comportamento das argilas cauliníticas na aglomeração de areias verdes. 14. As bentonitas ocorrem com diferentes quantidades de cátions adsorvidos entre as camadas 2:1. Como esses cátions podem ser substituídos por outros, através de uma reação química de dupla troca, eles são denominados cátions trocáveis. As melhores bentonitas são as que apresentam as menores quantidades totais de cátions trocáveis, isto é, as menores capacidades de troca de cátions.... naturalmente com cátions adsorvidos entre as camadas 2:1, os quais equilibram (ao menos parcialmente) o excesso de cargas negativas resultantes da substituição de Al +++ na estrutura por Mg ++ ou Fe ++. Eles são denominados cátions trocáveis porque podem ser substituídos por outros através de uma reação química de dupla troca.... com dois tipos de cátions adsorvidos entre as camadas 2:1, o sódio (Na + ) e o cálcio (Ca ++ ). Por formarem compostos de baixo ponto de fusão, esses cátions são, assim que possível, trocados por hidroxônio (H 3 O + ). Todas as anteriores. 15. As bentonitas brasileiras, são naturalmente sódicas, sendo exportadas para fundições nos Estados Unidos e na Argentina, onde ocorrem apenas bentonitas cálcicas naturais.... são naturalmente cálcicas ou de hidrogênio, sendo, por isso, ativadas com carbonato de sódio.... quando não ativadas, são usadas na moldagem a verde (em fundição) e, quando ativadas, são aplicadas na perfuração de poços de petróleo. 16. Na bentonita destinada à aglomeração de uma areia verde, prefere-se que o cátion trocável predominante seja... 3

4 ... o cálcio (Ca ++ ), se essa areia for usada para produzir peças pequenas numa linha de moldagem automática.... o sódio (Na + ), se essa areia for usada para produzir peças de aço ou médias de ferro fundido. Ambas as anteriores. 17. Numa areia verde, a bentonita torna-se termicamente desativada a uma temperatura tanto mais baixa quanto maior for a proporção de Na + nos cátions trocáveis.... a uma temperatura tanto mais alta quanto maior for o seu grau de ativação, isto é, quanto mais completa for a substituição de cátions Ca ++ e/ou H 3 O + por cátions Na a 500 C, de modo que quanto maior a relação areia / metal menor é a quantidade de bentonita que é inutilizada a cada vez que a areia é usada. 18. Quando umedecida ou dispersa em água, uma bentonita só incha e forma um gel tixotrópico se for naturalmente sódica.... só incha se for cálcica pura.... incha e forma gel tixotrópico se for sódica, sendo que a sódica natural incha mais que a sódica ativada. 19. Na moldagem a verde, qual o problema (defeito) que só pode ser evitado com a adição de pó de carvão à areia? Reação metal-molde. Rugosidade devida a aderência de areia à peça fundida ( burn-on ). Defeitos decorrentes da expansão térmica do quartzo ( descascamento, escama, rabode-rato etc.). 20. A adição de amidos e/ou dextrinas nas areias de moldagem a verde: É feita para melhorar a plasticidade a verde (durante a moldagem). Aumenta a resistência após secagem, dificultando a desmoldagem. Requer cuidados especiais na preparação da areia, pois tendem a gerar pelotas de finos. Todas das anteriores. 21. Assinale a afirmação incorreta: A bentonita presente numa areia verde é dita ativa quando não foi termicamente desativada. Para tornar-se efetiva, a bentonita ativa precisa, antes de mais nada, ser umedecida, de modo que toda a bentonita ativa que ainda está seca faz parte da bentonita latente. Num sistema de areia verde, toda a bentonita que não for inerte é dita ativa ; a parcela de bentonita ativa que está posicionada no pontos de contato grão-grão, contribuindo para a aglomeração, é chamada bentonita efetiva, enquanto que o restante da bentonita ativa, isto é, a parcela mal posicionada, que não contribui para a aglomeração, é denominada bentonita latente. 4

5 A bentonita latente, que resulta de preparação (mistura) deficiente, não é apenas supérflua: o excesso de água necessário para umedecê-la é prejudicial à qualidade da peça fundida e o gasto adicional de bentonita alimenta quase que diretamente a parcela de bentonita inerte. Nenhuma das afirmações anteriores está correta. 22. Uma areia verde velha, que já reciclou inúmeras vezes tende a causar menos defeitos devidos à expansão do quartzo que uma areia de faceamento, preparada com 100% de areia nova, porque: (e) Com os vários aquecimentos sofridos nos usos anteriores, o quartzo transformou-se em tridimita e esta expande menos. A bentonita da areia velha também está velha e não incha mais ao absorver água. Uma porcentagem apreciável dos grãos da areia velha estão cobertos com capas de bentonita calcinada (capas oolíticas), que expandem menos. Todas as anteriores. 23. Visando obter o máximo aproveitamento da bentonita e a mínima perda de pós na exaustão, qual lhe parece a ordem ideal de adição dos constituintes (areia de retorno, areia nova, bentonita e algum aditivo que não absorve água, como o pó de carvão) ao misturador no preparo de uma areia verde: introduzir a areia de retorno e a areia nova, pré-misturar durante algum tempo, adicionar em seguida a bentonita e o aditivo e, finalmente, a água e completar o ciclo de mistura. introduzir a areia de retorno, a areia nova, pré-misturar durante alguns segundos, adicionar a bentonita e o aditivo e misturar a seco por mais algum tempo (até totalizar, por exemplo, ¼ do tempo total de ciclo, e, finalmente, adicionar a água e completar o ciclo de mistura. no misturador vazio colocar as areias (de retorno e nova); tão logo o fundo do misturador esteja coberto com areia, adicionar cerca de 90% da água necessária; após alguns segundos adicionar a bentonita e o aditivo; faltando cerca de ¼ do tempo de ciclo, corrigir a umidade controlando a compactabilidade. iniciar molhando o misturador (vazio) aspergindo no fundo cerca de 1/3 da água necessária e imediatamente colocar as areias (de retorno e nova); tão logo o fundo do misturador esteja coberto com areia, adicionar mais 2/3 da água necessária e, após alguns segundos adicionar a bentonita e o aditivo; faltando cerca de ¼ do tempo de ciclo, corrigir a umidade controlando a compactabilidade. 24. Embora os grãos oolíticos expandam menos que os grãos isentos de capas oolíticas, existe um limite para o grau de oolitização acima do qual as areias de moldagem a verde passam a gerar defeitos causados por excesso de vapor d água na atmosfera do molde (por exemplo, rugosidade excessiva e pin-holes). Isso ocorre porque: Na bentonita ativa que recobre os grãos isentos de capas oolíticas, a água fixa-se rigidamente na forma de camadas monomoleculares, as quais só evaporam a temperaturas muito superiores a 100 C e tanto mais altas quanto mais próximas da partícula de bentonita. As capas oolíticas são porosas e a água contida nesses poros é livre, podendo evaporar completamente a temperaturas próximas de 100 C. Ambas as anteriores. 5

6 25. A Fundição X, que produz um mix de peças muito parecidas entre si em termos de dimensões gerais e espessuras, iniciou a produção com areia totalmente nova, adotando a prática de descartar uma quantidade de areia usada igual à quantidade de areia que entra na forma de machos e adicionar sempre, em cada repreparação, a mesma quantidade de bentonita. No gráfico abaixo, quais são as curvas que representam as evoluções possíveis para os teores de bentonita ativa e bentonita inerte? A evolução da bentonita inerte, que cresce sempre, é representada pela curva A. A da bentonita ativa, que atinge um equilíbrio, é representada pela curva C. A evolução da bentonita inerte é representada pela curva C, que inicia em zero e atinge um equilíbrio. A da bentonita ativa, que atinge um equilíbrio mas não inicia em zero, é representada pela curva B. As curvas A (bentonita inerte crescendo sempre) e D (bentonita ativa decrescendo sempre) são típicas de um sistema em que as adições de bentonita são insuficientes para contrabalançar as perdas e bentonita inativada pelo calor do metal. % argila ativa % argila inerte nº de ciclos A D B C 26. Alguns dos principais problemas causados por areia de retorno quente numa fundição em areia verde são: (e) (f) (g) Se a areia de retorno chega quente ao misturador, a areia preparada estará quente também; as propriedades desta, além de inferiores às medidas na temperatura ambiente, variam rapidamente devido à perda de umidade, tornando o controle difícil ou mesmo impossível. A umidade da areia quente condensa em superfícies relativamente mais frias, resultando em aderência de areia; algumas conseqüências são redução da capacidade de silos e perda de precisão de placas-modelo. Tanto os equipamentos (que são danificados pela areia quente) como os seus operadores (cujo desempenho é afetado pelo desconforto das altas temperaturas) tornam-se pouco confiáveis, observando-se aumento de refugo à medida que aumenta a temperatura da areia. As alternativas e são corretas. As alternativas e são corretas. As alternativas e são corretas. 27. A temperatura da areia em uma fundição não é afetada pelos seguintes fatores: Temperatura de vazamento e relação areia / metal. Temperatura de desmoldagem e quantidade total de areia na fundição. Liga metálica fundida e umidade da areia. 6

7 28. Das providências para esfriar a areia do sistema listadas a seguir, qual(is) é (são) tecnologicamente inadequadas: (e) (f) (g) (h) Usar misturador a vácuo na preparação da areia. Aumentar a capacidade dos silos de areia de retorno. Instalar mais um misturador. Vazar a temperatura mais baixa. Molhar a areia na correia transportadora. Desmoldar a temperatura mais alta. Todas as anteriores. 7

8 QUESTÕES SOBRE AREIAS DE MOLDAGEM FOLHA DE RESPOSTAS (e) (f) (g) (h) 1 X X 2 X 3 X 4 X 5 X X 6 X 7 X X X 8 X 9 X X X X 10 X 11 X 12 X X X 13 X 14 X 15 X 16 X X X 17 X 18 X 19 X 20 X X X 21 X 22 X 23 X X 24 X X 25 X 26 X X 27 X 28 X X X