Porosidade em Fundidos

Atualmente vários setores da indústria utilizam componentes fundidos de areia em seus produtos, devido ao baixo custo financeiro e a alta gama de materiais e geometrias que os fundidos podem proporcionar. Porem dentro do processo de fundição existem muitas variáveis a serem controladas, ocasionando um número maior de refugo ou retrabalho se comparado a processos como forja ou cortes (oxicorte, laser, entre outros).

Talvez o maior inconveniente durante a usinagem de fundidos seja o aparecimento de “poros” na peça. Neste artigo iremos estudar os tipos de porosidades mais comuns, suas causas e possíveis soluções para que os profissionais de fundição e usinagem trabalhem juntos para sanar esse tipo de problema.

Primeiramente precisamos esclarecer que o termo “porosidade” ou “poros” é considerado muito superficial pois engloba tipos de defeito totalmente diferentes. As porosidades podem ser causadas por três causas: Rechupe, Bolha de gás ou Inclusões. A seguir mostraremos como identificar cada uma, suas possíveis causas e soluções.

RECHUPE

Todos os materiais segundo os princípios da termodinâmica, têm seu volume alterado de acordo com a variação de temperatura. No caso de materiais ferros este efeito também ocorre durante a sua solidificação. Durante esse processo aparecem “vazios” dentro da peça ou depressões no caso dos ferros fundidos denominado rechupe ou mais informalmente conhecido como chupagem.

Os rechupes internos tem como características principais formato irregular, aparecem nas secções da peça com maior massa ou onde há uma diferença relevante de paredes ou ainda no caso dos aços em intersecções de paredes com raios pequenos.

Abaixo exemplo de rechupe:

Como evitar o aparecimento do rechupe?

Durante a fase de projeto da peça, o engenheiro responsável deve evitar ao máximo a criação de pontos quentes, através da diferença de paredes, o que nem sempre é possível de acordo com o projeto. Na elaboração do processo de fabricação, o analista de processos deve calcular o modulo de resfriamento e massa dos pontos quentes e dimensionar os chamados massalotes ou luvas de alimentação, que nada mais são que reservatórios de metal liquido para suprir a contração do metal, fazendo com que o defeito apareça na alimentação em vez da peça.

            Durante a produção deve-se fazer um rigoroso controle de temperatura de vazamento pois se a peça for fundida com temperaturas muito altas, sua contração volumétrica será maior do que a calculada e, portanto, os massalotes não serão suficientes. Outro fator que se deve verificar no caso do aparecimento de rechupes é a composição química realizando, pois, carbonos equivalentes fora do especificado tendem a causar rechupes também.

BOLHA DE GÁS

Se analisarmos o ato de vazamento de um molde, chegaremos à conclusão que durante o ato o molde não se encontra vazio, pois existe ar dentro e o ar como todos sabemos e formado por gases. Muitas vezes esses gases não conseguem escapar com a entrada de metal liquido que por consequência a peça apresentará vazios internos.

As bolhas de gás assim como o rechupe tem formatos irregulares porem as bolhas tem um fundo liso e sempre ocorrem na parte de cima do molde e nas extremidades da peça onde o metal atinge por último durante o vazamento.

Abaixo exemplo de bolha de gás

Como evitar o aparecimento de bolhas de gás?

Durante a fase de projeto do fundido o engenheiro de processos deve definir respiros em áreas da peça em que o metal preenchera por último e nos machos, também é aconselhado o uso de massalotes ou luvas exotérmicas abertas sempre que possível e um sistema de distribuição e ataque bem distribuído pelo molde.

Durante a produção o fundidor deve-se atentar para não fundir moldes com temperaturas abaixo do especificado pois isso provoca o aparecimento de gases devido ao metal estar menos fluivel aumentando o tempo de vazamento e realizar corretamente a desoxidação antes do vazamento. No caso de moldes de areia que utilizam resina, deve-se fazer diariamente a aferição do equipamento já que excesso de resina cria uma enorme quantidade de gases dentro do molde.

INCLUSÕES

Quaisquer corpos estranhos que por algum motivo estejam dentro do molde ou junto ao metal liquido, irão aparecer na peça em forma de inclusão. Quase que na totalidade dos casos essas inclusões serão de escoria vinda da panela ou de areia vinda do molde.

No caso de inclusões de areia, os poros se apresentam na peça no formato de vários grãos de areia. Em sua maioria as inclusões de areia aparecem na região dos canais de alimentação e partes internas da peça

Abaixo exemplo de inclusão de areia

No caso da escoria são poros irregulares com fundo esverdeado.

Infelizmente não encontrei uma imagem com qualidade aceitável para demonstrar a inclusão de escoria

Como evitar inclusões?

Durante a fase de projeto o engenheiro deve prever folgas no macho que não permitam sua movimentação dentro do molde, mas que também não arrastem areia. Os canais de alimentação também devem ser utilizados de modo a poderem reterem as impurezas. É recomendável também o uso de filtros.

Durante a produção deve-se tomar cuidados com a limpeza do molde e panela antes do vazamento, além de um rígido controle de qualidade da areia utilizada.