Defeitos atribuíveis à areia de moldagem

Defeitos atribuíveis à Defeitos atribuíveis à areia de moldagemareia de moldagem

Rugosidade

• Pode resultar de– baixo teor de voláteis– uso de areia grossa ou introdução de areia grossa de

machos– presença de aglomerados (pelotas)

• Observando-se deterioração do acabamento superficial– examinar teor de voláteis e distribuição granulométrica– areias com módulo 50 a 60 devem produzir acabamento

aceitável– evitar distribuições muito concentradas– se areia não está excessivamente grossa, verificar

possibilidade de mau acabamento ser devido a aderência (“burn-on”) ou penetração, que são visualmente semelhantes, mas têm causas inteiramente diversas

Aderência de areia (“burn-on)• Caracteriza-se por

– superfície rugosa com grãos de areia aderentes [aspecto]– produto da raspagem não magnético– metalografia:

• grãos firmemente aderidos ao metal• “cola”: escória rica em óxido e/ou silicato de ferro [foto]

– ocorre com maior freqüência em seções espessas, na vizinhança de canais em seções finas vizinhas a seções espessas

• Causa– reação metal - molde (acima de ~ 800°C) + refratariedade

insuficiente da areia; contribuem:• contaminações da areia

– resíduos de óxido de ferro ou de silicato de sódio– pó de carvão inadequado (excesso de cinzas)

• temperatura de vazamento muito elevada• entrada de escória (no vazamento)

• Prevenção– controle da qualidade dos materiais de adição– evitar areias impuras (temp. de sinterização > 1.200°C)– manter voláteis em ou acima de 2,25%– usar pó de carvão com coinzas < 5%– evitar acúmulo de finos inertes (renovação)– evitar teores excessivos de bentonita (princ. as ativadas)

aspecto de burn-on micrografia de burn-on

Penetração

• Caracteriza-se por• produto da raspagem é magnético• metalografia mostra grãos de areia completamente envoltos por

metal• quando branda pode ser confundida com aderência (“burn-on”),

mas pode alcançar vários milímetros de profundidade [fotos]

• Causas– alta pressão metalostática e/ou– alta temperatura de vazamento e/ou– “explosões” (evaporação explosiva) de água ou voláteis

• raramente podem ser ouvidas• não confundir as explosões de voláteis fora do molde

– “Explosões” decorrem de• acúmulo de finos inertes → alta demanda de água• excesso de voláteis → permeabilidade fica insuficiente → baixa

vazão de dispersão dos gases

penetração

Penetração (cont.)

– areia:• controlar finos inertes (< 3%)• evitar excesso de voláteis e carbonáceos• tão fina quanto possível (mas permeabilidade é importante!)• assegurar boa compactação (penetração é mais fácil em moldes

macios)• posição da peça no molde: evitar altas pressões metalostáticas)

• Mecanismos– metal líquido choca-se contra a parede do molde– no momento do choque: contato íntimo metal - molde– metal transfere rapidamente seu calor para o molde– da água (livre) e voláteis evaporam muito

rapidamente (explosão)– onda de choque da explosão propaga-se no metal

líquido e força-o a penetrar nos poros do molde• junto ao local da explosão• em pontos afastados do local da explosão

(exemplo: região oposta)• Localização mais freqüente

– metade inferior do molde• interrompendo-se bruscamente acima da partição

(possível alívio de pressão de gases por ligeira elevação da meia caixa superior)

• Prevenção• vazar lento ou “baixo” (menor impacto = menor

contato térmico)• respirar molde e machos (alívio de pressão) e

garantir que permaneçam abertos

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0 100 200 300 400 500 600Altura da peça, µm

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PENETRAÇÃO PROVÁVEL

Defeitos devidos à expansão do quartzo

descascamento (escamas, “scabs”) e correlatos

• Identificação• pelo aspecto

Defeitos devidos à expansão do quartzo

descascamento (escamas, “scabs”) e correlatos

• Identificação• pelo aspecto

Defeitos devidos à expansão do quartzo

descascamento (escamas, “scabs”) e correlatos

• Identificação• pelo aspecto

Defeitos devidos à expansão do quartzo

• Causas– metal aquece a superfície do molde

– por radiação e/ou por condução (contato direto)• grão de quartzo expandem-se (transformação α → β)

– tensões de compressão na camada superficial do molde• água evaporada da superfície condensa-se em regiões mais frias

– na camada de condensação, umidade excessiva → baixa resistência– fissura / fratura ao longo da camada de condensação

Defeitos devidos à expansão do quartzo

Defeitos devidos à expansão do quartzo

• Prevenção• evitar aquecimento intenso / localizado na face do molde

– vazamento rápido– ataques: evitar impingimento do metal sobre pontos localizados– moldes com grandes faces planas: inclinar

• reduzir umidade da areia– controlar finos inertes

• aumentar resistência da areia– menor umidade, maior adição de bentonita, usar bentonita sódica

(natural ou ativada), usar bentonita com maior resistência a seco– aumentar resistência ao impacto: até 0,5% amido ou até 0,25%

dextrina

Sopros (“blow-holes”)• Sopros de grandes dimensões

• defeitos óbvios na superfície de peças fundidas em areia verde• IMPORTANTE: exame visual e microestrutural

– defeito pode ter origem em inclusão de areia ou escória e não em gás gerado pelo molde [foto]

• Sopros de pequenas dimensões• requerem exame ainda mais cuidadoso, especialmente aqueles

que parecem combinação de sopros e “pin-holes” [foto]– estes estão freqüentemente associados a inclusões coloridas (cáqui) de

sulfeto de ferro e óxidos e silicatos ricos em ferro e manganês

• Causas– ambos estão relacionados com os níveis insatisfatórios de

• voláteis e • finos inertes

– nos sopros grandes• normalmente: teor de finos inertes alto e teor de voláteis alto

– alta umidade (alta demanda de água)– baixa permeabilidade

• situação agravada por voláteis anormalmente altos– nos sopros menores

• normalmente: teor de finos inertes alto e teor de voláteis baixo– alta umidade (alta demanda de água)– condições altamente oxidantes (metal isento de grafita na superfície)

– areia normalmente tem alto S (sulfetos na camada superficial)

Sopros (“blow-holes”)

sopros de grandes dimensões sopros de pequenas dimensões

“Pin-holes”

• Origem• redução da água; reação mais comum:

2 Al + 3 H2O → Al2O3 + 3 H2• outros gases podem entrar na bolha inicial formada• teores “perigosos” de Al:

– > 0,004% em ferros fundidos cinzentos– > 0,03% em ferros fundidos nodulares

• areia com alta umidade pode causar “pin-holes” mesmo com teores de Al fora dos limites “perigosos”

• Mecanismo• H2 dissolve no metal, durante o percurso nos canais e no molde• precipita (bolhas) quando a solubilidade diminui (esfriamento)• agravado em condições oxidantes (favorecem dissociação da H2O)

– baixos teores de voláteis

• Modos de ocorrência• isolados ou generalizados [foto]• superficiais ou subsuperficiais (aparecem após usinagem)

• Aparência (“pin-holes” que aparecem na usinagem, não tiveram contato com ar durante o esfriamento da peça e a desmoldagem)

• cavidades arredondadas e brilhantes (devido a camada de grafita)

• Localização mais freqüente• nas regiões mais afastadas dos canais de ataque

Sopros e “pin-holes”

• Prevenção– controlar teor de voláteis

• faixa satisfatória na maioria dos casos:entre 2 e 2,5 %

– finos inertes• manter no extremo inferior da faixa de

1 a 3 %– usar pó de carvão com baixo teor de enxofre

• no caso de ferro fundido nodular:< 1 %