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Bentonita para fundição

A bentonita sódica natural, da qual faz parte a Bentonite Del Lago, tem uma elevada capacidade de inchamento em água e excelentes propriedades tixotrópicas. Também tem elevada resistência ao calor e secagem, as propriedades necessárias para evitar defeitos de expansão, lavagem e erosão do molde. Este tipo de bentonita também tem uma durabilidade elevada, requerem menos adicionados nos sistemas de areia de fundição.
As areias de moldagem ligadas com bentonita sódica natural, parecem ter uma alta plasticidade, quando misturadas com uma quantidade ótima de água, o que facilita a moldagem, principalmente evitando a ruptura de cantos dos moldes.

O segundo tipo, é la bentonita cálcica é mais abundantes na natureza. Em seu estado natural tem como cátion trocável o cálcio e capacidade de inchamento baixo. A bentonita cálcica apresenta menos resistência à seco e a calor que a bentonita sódica, colapsa bem mais facilmente e impede defeitos de ruptura a quente. Ele tem uma resistência em verde mais elevado do que a bentonite sódica natural e uma melhor fluidez. Ela também tem boas propriedades de desmoldagem, que a torna especialmente interessante quando se deseja obter peças com menor aderência.

Bentonita Del Lago

Características Específicas

Unidad

Max 10,0%

• Granulometría

99,5% en tamiz de #200 (0,053mm)

• Peso específico real

2,21 g/cm3

• Peso específico aparente

0,95 g/cm3

• Ph (suspensión en agua 6%)

8,5 m

• Dureza

1 a 1,5 mohs

• Color

Crema

Tabela Nº 2 - Análise Química de bentonita.

Inchaço em água destilada

Bentonita Del Lago absorve cerca de 16 vezes seu peso em água e após a saturação completa ocupa um volume de 12 a 15 vezes o seu volume original. Absorve e se incha mais rapidamente em água quente e não incha em álcool ou gasolina; incha moderamente em soluçoes químicas concentradas como ácidos, álcalis ou sais.
Inchamento em água destilada: 1 após 24 horas 16 cm 3/g

Absorção de azul de metileno

O azul de metileno foi utilizado para avaliar a capacidade a capacidade de troca de cátions de bentonitas e permite avaliar sua pureza.
55 - 60 ml.

Impurezas

Bentonita Del Lago tem um máximo de 1% de impurezas. O baixo nível de impurezas de CaO, FeO, Fe203 e K20 explica a sua qualidade excepcional durante o vazamento e solidificação das peças. Esta particularidade é reflectida no custo final do processo, pais uma bentonita de elevada pureza tem uma alta durabilidade térmica.

Características tecnológicas da bentonita DEL LAGO

Os testes de avaliação das características técnicas são realizadas com uma mistura de areia padrão compreendendo, bentonita 5% e água, com 45% de compacidade e um tempo de mistura de 17 minutos.
A tabela mostra os resultados comparativos entre o Bentonita Del Lago e bentonita de Wyoming.

 

Del Lago ®

Wyoming

Rcv (ni cm2)

14,82

13,35

Rtu (ni cm2)

0,33

0,29

Permeabilidad (cm4/(gxmin)

170

170

Tabela Nº 3 A resistência à compressão na resistência à tração verde e molhado do Bentonita Del Lago e bentonita de Wyoming.

Poder de aglomeração

Para desenvolver todo o potencial do poder aglomerante de uma bentonita sódica natural é necessário que a areia de moldagem é preparado correctamente, isto é, o tempo de mistura e do teor da unidade de areia / bentonita, sejam suficientes para dispersar totalmente a bentonita, cobrindo uniformemente todos o grãos de areia.
As Figuras 1 y 2 mostram comparativamente resultados de areias de moldagem a verde preparadas com Bentonita Del Lago e bentonita de Wyoming com diferentes compactabilidades e tempos de mistura de 20 minutos e 8 horas.

Observa-se pelas figuras que a Bentonita Del Lago apresenta um desempenho semelhante ao de bentonita Wyoming em relação às propriedades de ligação.

Durabilidade de bentonite de sódio natural

A durabilidade é uma das propriedades mais importantes das bentonitas para fundição, porque dela depende a economicidade do processo de moldagem por areia verde. A utilização de uma bentonita de alta durabilidade reduz a necessidade de adicionado em cada ciclo da fundição.

Análise Térmica Diferencial

Análise térmica diferencial (ATD) é usado para determinar o tipo predominante de argila mineral que existe em uma dada amostra de argila, mas também pode ser usado para avaliar a resistência de uma bentonita quando sujeita a uma solicitação térmica.

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É de notar que bentonitas Del Lago e Wyoming tem um desenvolvimento semelhante, e superior a bentonita de sódica ativada.









Figura 3 - Análise térmica diferencial (DTA) de várias bentonitas.

Redução da absorção de azul de metileno

Analisando-se a redução do azul de metileno (RAM) de bentonitas calcinados a 550 ° C, em comparação com aqueles secou-se a 100 ° C é possível estimar a durabilidade térmica das bentonitas. Uma durabilidade térmica é tanto maior quanto menor é a redução de adsorsão de azul de metileno.

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A figura mostra que não há praticamente nenhuma diferença em valores entre as duas bentonitas (Del Lago e Wyoming), observando-se no entanto uma diferença significativa entre eles é a bentonita ativada.






Figura 4 - Redução da absorção de azul de metileno

Constante de queima

A constante de queima é uma característica que representa o teor de bentonita desativada termicamente por unidade de argila ativa e por unidade de relaçao areia/ferro. A constante de queima é tanto mais baixa quanto melhor é o desempenho da bentonita durante o vazamento do molde a alta temperatura e como consequencia menor é seu consumo.

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Note-se novamente que estes resultados confirmam as vantagens des bentonitas sódicas naturais respeito à activada.



Figura 5 - Constante de queima das bentonitas DEL LAGO, Wyoming e ativada.

Efeito do teor de esmectita

A pureza da bentonita medida pelo teor de esmectita presente é um fator decisivo na obtenção de boas propriedades na moldagem de areia verde.

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Figura 6 - Teor de esmectita em relação a resistência à compressão a verde e permeabilidade.


Mostra um desenvolvimento significativo da resistência e permeabilidade a medida que a bentonite se torna mais pura.

Assim, a selecção de uma bentonita de elevada pureza é essencial para conseguir um bom desempenho na fundição. Bentonita Del Lago pertence à classe de elevada pureza e, portanto, tem um elevado desempenho quando utilizada em areia de moldagem a verde.

Escamas de expansão

Defeitos de expansão em peçãs fundidas obtidas a partir de moldes de areia verde estão relacionados com a tensão de compressão devido à expansão da sílica, a resistência à tracção em molhado durante o tempo de esvaziamento máximo. O defeito de expansão mais comum é a "escama".

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Figura 7 - Representação esquemática da formação de defeitos de escama.

A figura ilustra o mecanismo de formação da escama em peças fundidas em areia a verde e o defeito como se apresenta nas peças fundidas.

Os factores que afetam a formação de defeitos de escama são:

Dois fatores que podem contribuir para o aparecimento deste defeito são o tipo e a qualidade da bentonita.

Variação de RTU / AA

Foi realizado um estudo comparativo, submetendo-se a areia de moldagem aglomerada com bentonita sódica natural DEL LAGO e com bentonita sódica ativada a diversos ciclos de fundição, comprovaram que a Bentonita del Lago tem um desempenho melhor em relação ao defeito pois ela mantém uma elevada RTU (resistência à tracção em base úmida) por unidade argila ativa, o que não ocorre com a bentonita ativada. O que assegura a produção de peças sem defeitos de escamas.

A figura 8 mostra que a relação RTU / AA para areia verde aglomerada com bentonita Del Lago se manteve praticamente inalterada após os diferentes ciclos de fundição. No entanto quando se utiliza bentonita sódica ativada a RTU / AA diminui acentuadamente, alcançãndo uma redução de 35% após o quarto ciclo de fundição. Esta queda na relação RTU / AA foi acompanhado de um aumento de escamas nas peças.

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Analizando as características específicas e tecnológica da Bentonita Del Lago verificase que a mesma reúne excepcionais níveis de pureza, alta durabilidade e baixa tendência a defeitos de expansão. Estas características possibilitam o uso de bentonita Del Lago na fabricação de peças fundidas com qualidade e baixo custo. Esta é a razão pela seu destaque comercial na América Latina.

Castiglioni, Pes e Cía.. fornece de bentonita sódica natural as fundições do MERCOSUL. Isto é devido à qualidade superior do produto que atende aos mais altos requisitos de fundições especializadas no Brasil, juntamente com as suas qualidades de pureza, só comparável com a bentonita de Wyoming. (EUA)



Figura 8 - Variação da RTU / AA (Resistência a tração a úmido/argila ativa.) com ciclos de fundição.

Bentonita sódica vs. Bentonita cálcica

Na tabela apresenta-se um quadro resumido das propriedades da bentonita sódica natural e bentonita cálcica relatadas acima bem como a tendência das mesmas a certos defeitos de fundição.

Propiedades

Bentonita Sódica natural

Bentonita Cálcica

Resistência a compressao a verde

Menor

Maior

Resistência a compressao a seco

Maior

Menor

Permeabilidade

Maior

Menor

Necessidade de água para o teor átimo

Menor

Maior

Durabilidade

Maior

Menor

Fluxibilidade

Menor

Menor

Colapsibilidade

Maior

Menor

Plasticidade

Menor

Maior

Resistência a quente

Menor

Maior

Contração

Maior

Menor

Número de grumos na desmoldagem

Menor

Maior

Esforço para misturar

Maior

Maior

Tabela n º 1 - Comparação das propriedades de bentonitas cálcicas e sódica.

Considerando alguns deleitos importantes relacionados a areia de moldagem, a bentonita com menor tendencia ao deleito seria:

Defeito

Bentonita com menor tendencia

Escama de expansao

Sódica natural

Gases, pinholes

Sódica natural

Erosao do molde

Sódica natural

Trinca a quente

Cálcica

Molde quebrado

Sódica natural

A bentonita cálcica pode ser convertida em bentonita de sódio por adição de carbonato de sódio (Na2 CO3) numa quantidade correspondente à sua capacidade de permuta catiónica. A bentonita de sódio assim obtida é chamada bentonita tratada ou ativada e se aproxima qualitativamente da bentonita sódica natural.

Muitas fundições utilizam misturas de bentonitas sódicas naturais e cálcicas em seus sistemas de areia a fim de aproveitar as boas propriedades que cada uma dá á areia de moldagem verde. Uma relação comum é 2: 1 bentonita de sódio: cálcica.