apos defeito areia verde

SOCIEDADE EDUCACIONAL DE SANTA CATARINAESCOLA TÉCNICA TUPY

DEFEITOS DE FUNDIÇÃONO

PROCESSO AREIA A VERDE

Iberê R. Duarte

JOINVILLEMAIO/2004

SUMÁRIO1 INTRODUÇÃO..............................................................................................................42 EXTENSÃO DOS DEFEITOS DE FUNDIÇÃO.............................................................43 DIFICULDADES NO LEVANTAMENTO......................................................................44 IMPORTÂNCIA DO LEVANTAMENTO........................................................................45 DADOS PARA DETECTAR A CAUSA........................................................................46 DADOS PARA DETERMINAR O VALOR E ACOMPANHAR OS PRAZOS...............57 DESENVOLVIMENTO DE MEDIDAS CORRETIVAS OTIMIZADAS...........................58 FONTES PARA DETERMINAÇÃO DE CAUSAS E MEDIDAS CORRETIVAS...........69 PRÍNCIPAIS DEFEITOS ORIUNDOS DA AREIA A VERDE.......................................610 SINTERIZAÇÃO........................................................................................................6

10.1 Identificação...........................................................................................................610.2 Causas...................................................................................................................710.3 Prevenção..............................................................................................................8

11 PENETRAÇÃO.........................................................................................................811.1 Identificação...........................................................................................................811.2 Causas...................................................................................................................911.3 Prevenção............................................................................................................10

12 ESCAMA, RABO DE RATO...................................................................................1112.1 Identificação.........................................................................................................1112.2 Causas.................................................................................................................1312.3 Prevenção............................................................................................................13

13 BLOWHOLE - BOLHAS DE GASES......................................................................1413.1 Identificação.........................................................................................................1413.2 Causas.................................................................................................................1513.3 Prevenção............................................................................................................1513.4 Elementos para o diagnóstico.............................................................................16

14 PINHOLING DE HIDROGÊNIO...............................................................................1614.1 Identificação.........................................................................................................1614.2 Causas.................................................................................................................2014.3 Prevenção............................................................................................................20

15 PINHOLING DE NITROGÊNIO...............................................................................2015.1 Identificação.........................................................................................................2015.2 - A fusão como uma fonte de nitrogênio..............................................................21

15.2.1 Forno Cubilô.................................................................................................2115.2.2 Forno Elétrico...............................................................................................2215.2.3 Neutralização do nitrogênio..........................................................................22

15.3 A moldagem e a marcharia como fontes de nitrogênio.......................................2315.3.1 Processo caixa quente.................................................................................2315.3.2 Processo shell..............................................................................................2315.3.3 Areia recuperada - ligadas quimicamente (cura a frio)...............................23

15.4 Pintura.................................................................................................................2415.5 Adesivos, selantes...............................................................................................2415.6 Sumário...............................................................................................................24

16 PENETRAÇÃO POR EXPLOSÃO..........................................................................2416.1 Identificação.........................................................................................................2416.2 Mecanismo de formação.....................................................................................2416.3 Causas.................................................................................................................2516.4 Prevenção............................................................................................................25

17 EROSÃO/LAVAGEM/INCLUSÃO DE AREIA........................................................26

2

17.1 Identificação.........................................................................................................2617.2 Causas.................................................................................................................2717.3 Prevenção............................................................................................................27

18 INCLUSÃO DE CARBONO VÍTREO......................................................................2718.1 Identificação.........................................................................................................2718.2 Causas.................................................................................................................2718.3 Prevenção............................................................................................................28

19 INCLUSÃO DE BENTONITA..................................................................................2819.1 Identificação.........................................................................................................2819.2 Causa.................................................................................................................. 2819.3 Prevenção............................................................................................................28

20 QUEBRA DE CANTOS E DE BOLOS....................................................................2820.1 Identificação.........................................................................................................2820.2 Causas.................................................................................................................2920.3 Prevenção............................................................................................................29

21 SUPERFÍCIE ÁSPERA..........................................................................................2921.1 Identificação.........................................................................................................2921.2 Causas.................................................................................................................29

22 VEIAMENTO...........................................................................................................3022.1 Identificação.........................................................................................................3022.2 Causas.................................................................................................................3022.3 Prevenção............................................................................................................30

23 DEFEITOS ORIUNDOS DA FALTA DE RIGIDEZ DO MOLDE.............................3124 DEFEITOS ORIUNDOS DO SPRINGBACK...........................................................32

24.1 Causas do “springback".......................................................................................32REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...................................................................................33

3

1 INTRODUÇÃO

Segundo Herger e Kleinheyer, 60% do refugo total da fundição e 70% do custo de limpeza da peça são oriundos da areia de moldagem. Portanto, a abordagem sobre este tema é muito importante, apesar da sua complexidade. Este compêndio reune informações sobre a aparência, principais causas e maneiras de como prevenir os príncipais defeitos de fundição no processo areia a verde, originários da areia.

2 EXTENSÃO DOS DEFEITOS DE FUNDIÇÃO

Defeitos Menores 1 - Defeitos aceitáveis (de aparência)2 - Defeitos recuperáveis

Defeitos Graves 3 - Refugo

Temos também Excesso de sobremetal para compensar defeitos. Tempo de jateamento superior a 15 min. Quebra excessiva de bolo Uso constante de areia de faceamento, pintura de moldes, para ferro fundido

3 DIFICULDADES NO LEVANTAMENTO

Organização Fatores psicológicos - medo

- escárnio- vaidade

Sistema de transporte Local e anotações de rotina

4 IMPORTÂNCIA DO LEVANTAMENTO

Situação real Reconhecer os pontos de maior significância Estímulo ao grupo Base para o diagnóstico

5 DADOS PARA DETECTAR A CAUSA

Nome correto do defeito e sua descrição Número do modelo Número do modelo em vários modelos semelhantes Hora de vazamento/turno Lote/número da fusão

4

6 DADOS PARA DETERMINAR O VALOR E ACOMPANHAR OS PRAZOS

Peso Custo de produção Quantidade Número do modelo Custo de recuperação

7 DESENVOLVIMENTO DE MEDIDAS CORRETIVAS OTIMIZADAS

RELACIONAR TODAS AS CAUSAS CONHECIDAS

RELACIONAR TODAS AS MEDIDAS CORRETIVAS

DADOS DE PRODUÇÃO

DADOS DE VERIFICAR QUANTO A EFEITOS SECUNDÁRIOS

LABORATÓRIO INDESEJÁVEIS

DETERMINAÇÃO DAS CAUSAS MAISPROVÁVEIS

ESCOLHA DAS MEDIDAS CORRETIVAS MAIS RACIONAIS

PROCESSO DE PRODUÇÃO CORRIGIDO

PEÇA LIVRE DE DEFEITO PEÇA COM DEFEITO

DIAGNÓSTICO CONFIRMADO CORRIGIR DIAGNÓSTICO

5

8 FONTES PARA DETERMINAÇÃO DE CAUSAS E MEDIDAS CORRETIVAS

Conhecimentos pessoais especializados Experiência profissional Raciocínio e combinações Literatura especializada Conversa com colegas Consulta a especialistas

9 PRÍNCIPAIS DEFEITOS ORIUNDOS DA AREIA A VERDE

Inclusão de areia Bolha de gás Pinholes Escamas de expansão/rabo de rato/buckling Sinterização Penetração Erosão/Lavagem Inclusão de carbono vítreo Inclusão de bentonita Quebra de cantos e de bolo Superfície áspera Veiamento

10 SINTERIZAÇÃO

10.1 Identificação

Fig.1 - Aspecto da superfície com sinterização.

6

Crosta de areia fundida, solidamente aderida, superfície rugosa, ocorre próximo a canais e secções grossos., regiões submetidas a concentração de calor.Pode ser diferenciado da penetração por: Resíduos raspados não são atraídos por imã No exame metalográfico observa-se que os grãos de areia são atacados pelo metal e

não existe metal entre eles Não ocorre com areias de zirconita ou cromita

Fig. 2 - Microestrutura de uma região sinterizada, os grãos de areia são atacados pelo metal.

10.2 Causas

Reação metal/molde em temperatura de +/- 800 0CO primeiro estágio é a formação de óxido de ferro que reage com a sílica e forma um

complexo silicato de ferro com baixo ponto de fusão, ocorrendo ligação entre si e com a peça

A principal razão para sinterização de molde e macho é a refratariedade baixa. Os fatores que contribuem são:

Contaminação da areia com óxido de ferro, argila ou resíduos de silicato de sódio

Sais oriundos da água de resfriamento e água da preparação Adição inadequada de pó de carvão na areia a verde Falta ou uso incorreto de tinta refratária Alta temperatura de vazamento Escória da panela que entra na cavidade do molde Presença de NaOH e Ca (OH)2 álcalis, na areia base Uso de bentonita com alto grau de ativação

7

10.3 Prevenção

Controle da matéria prima Verificar se esta conforme especificação Evitar areia de sílica com temperatura de sinterização menor que 1200 0C Usar areia de sílica com temperatura de sinterização em torno de 1450 0C de

preferência Se necessário usar areia de zirconita ou cromita

Areia a Verde Manter o pó de carvão em teor adequado ao processo (2 a 4%). Usar pó de carvão com teor de cinzas menor que 5% Descartar areia usada a cada ciclo de fundição de metal vazado. Evitar o uso de bentonita sódica ativada, para diminuir a presença de

Na2CO3 na areia

Separar resíduos de macho do processo CO2 silicato de sódio Use tinta refratária Evite alta temperatura de vazamento Dessalinizar a água se necessário, em função de sais presentes na mesma.

11 PENETRAÇÃO


Fig. 3 - Peça com penetração severa.

Penetração resulta em uma superfície rugosa e pode afetar parte ou toda a peça. pode ser confundida com sinterização. Pode se estender desde milímetros até centímetros de

8

espessura, em casos extremos pode obstruir regiões internas sendo impossível a remoção.Pode ser confirmada com os seguintes testes: resíduos raspados são atraídos por um imã no microscópio os grãos de areia estão cercados pelo metal no esteroscópio observa-se uma rede de ferro em torno dos grão de areia observa-se a estrutura do metal.

Fig. 4 - Microestrutura da penetração, os grãos de areia ficam misturados com o metal,

11.2 Causas

Pressão de metal excede a tensão superficial do líquido e força a entrada do metal entre os poros do molde e machos. A massa penetrada esta aderida a peça por uma série de pinos, esta região indica o ponto fraco onde iniciou a penetração. Não é comum na face superior do molde. Pode surgir de uma trinca do molde ou macho. Teor de fósforo menor que 0,04% produz penetração severa em ferro fundido cinzento.

A pressão crítica para ocorrer a penetração é baixa. Ela é facilmente excedida pela pressão ferrostática, criada pela altura da peça e do sistema de canais. A principal causa esta relacionado com o tamanho de grão da areia.

Fig. 5 - Efeito da pressão ferrostática e do tamanho de grão sobre a ocorrência de penetração.

Outras causas são: Pressão dinâmica causada pelo fluxo do metal na cavidade do molde

9

Explosões no molde devido à presença de gases inflamáveis da areia de moldagem a verde e machos

Compactação inadequada Fendas (trincas) em moldes e machos com ligantes químicos Camada fina de tinta Trincas na camada de tinta, grossa camada Pouca aderência de tinta

11.3 Prevenção

Usar sistema de canais o mais baixo possível, adequado com o enchimento Aproximar o bico da panela o máximo possível do funil Não vazar diretamente no centro do funil Usar bacia de vazamento para quebrar o impacto do metal Reduzir a vazão de metal Usar areia o mais fina possível Compactar bem

Não sobrecarregar com areia a máquina Usar pressão de ar/óleo correta na máquina Evitar mistura muito “gorda” ,que dificulta a compactação Usar areia ligada quimicamente no seu tempo correto de vida da banca Não resinas e catalisadores com prazos de estocagem vencidos Em sistema ligados quimicamente usar vibração para compactar uniforme

Reduzir permeabilidade Reduzir umidade Reduzir temperatura de vazamento Aumentar o teor de voláteis na areia Pintar o molde Usar pó de carvão Usar areia de maior ponto de sinterização Se necessário aplique 2 camadas de tinta, sendo:

A primeira camada com densidade < 20 Baumé A segunda camada bem grossa, 50 - 60 Baumé Não aplique uma única camada grossa, isto pode trincar e ocorrer penetração

10

12 ESCAMA, RABO DE RATO


a) EscamaGeralmente na parte superior, consiste de uma camada fina e irregular de metal preso á

peça por um fino ponto de contato e separada da peça por uma fina camada de areia.

Fig. 6 - Escama

Fig. 7 - Sequência de formação de uma escama e aspecto da mesma sobre a peça.

11

b) Rabo de RatoLocaliza-se normalmente na parte inferior da peça e consiste de uma estria irregular,

também em regiões próximas aos ataques.

Fig. 8 - Esquema de formação de rabo de rato e superfície de uma peça com o defeito.

12

12.2 Causas

Expansão da areia Formação do rabo de rato e são similares A causa principal em areia verde é por causa de formação da zona de condensação

que reduz a resistência a tração naquele local Alto grau de compactação Temperatura de vazamento muito alta Presença de eletrólito na areia desativa a bentonita Cantos e ângulos nas peças Sistema de canais concentrados Tempo de vazamento longo

12.3 Prevenção

Evitar aquecimento localizado na face do molde Reduzir o tempo de vazamento Dividir os locais de entrada de metal, para evitar aquecimento localizado Inclinar o molde, quando a peça é de grande superfície

Reduzir a umidade da areia Controlar a adição de água Adicionar areia nova, para reduzir finos Não usar água contaminada

Aumentar a resistência do molde Checar a compactabilidade Aumentar o teor de bentonita Usar bentonita sódica natural ou ativada Melhorar o grau de preparação Usar bentonita com RTU > 0,30 N/cm2 e alta estabilidade térmica

Aumentar a ductilidade do molde Descartes mais areia usada para reduzir finos Evitar dureza do molde muito alta

Melhorar a resistência ao choque térmico Peças grandes - adicionar até 1% de pó de madeira Peças pequenas - usar amido até 0,5% ou dextrina até 0,25% Peças finas - usar até 0,8% extra de pó de carvão

Vazar mais rápido o metal

Aumentar a permeabilidade do molde

Dessanilizar a água

13

13 BLOWHOLE - BOLHAS DE GASES


Depende da sua origem, isto é: Proveniente de carepas, as bolhas aparecem após a limpeza como uma cavidade na

superfície da peça e antes da limpeza como uma protuberância superficial Proveniente de pelotas da areia, a origem está na areia, são pelotas duras com alta

perda ao fogo e elevado teor de voláteis

Proveniente da contração de solidificação, se forem gases as cavidades são arredondadas, em regiões espessas ou pontos quentes

Proveniente do molde, normalmente a cavidade situa-se próxima à superfície da peça

Geralmente se apresentam com paredes lisas, sensivelmente esféricas com ou sem comunicação com a superfície da peça. Podem aparecer separadas, em grupos ou por toda a peçaSão provenientes do molde ou do macho. Vapor de água e produtos da decomposição de aditivos e ligantes. São gases, principalmente de hidrogênio e de nitrogênio.

Gases de origem endógenas

Fig. 9 - Aspectos das bolhas e pinholes de origem endógenas e exógenas.

14

13.2 Causas

a) Origem metalúrgica (endógenas) Gás dissolvido no banho - matérias primas, atmosfera de fusão

Aço e ferro fundido - formação de óxidos de carbono por reação do carbono com ooxigênio presente sob forma gasosa ou como óxido

b) Procedente do molde ou machos Elevado teor de umidade Alto teor de aditivos Alto teor de resina Cura dos machos inadequada (incompleta)

No molde os principais responsáveis são a umidade e o pó de carvão, estas substâncias liberam gases rapidamente , ao mesmo tempo que reduzem a permeabilidade

Elevado teor de resina nas tintas Permeabilidade baixa da areia Espessura da camada de tinta elevada Pelotas na areia Presença de tinta sobre vents do molde ou macho

Presença de carepas de ferrugens Fe2O3 2Fe2O3 + 3C + calor 4Fe + 3CO2

O carbono vem da chapa ou de aditivos, o defeito normalmente ocorre em peças grossas, pois a redução do óxido exige maior energia

Areia muito quente Uso de óxido de ferro reduz permeabilidade e libera gases Insertos como resfriadores, chapelins, fundição mista (porcas, parafusos, chapas a

serem embutidas), estes devem estar isentos de: umidade, sujeira, óxido e galvanização

Insuficiência, evacuação do ar e gases do molde e machos Baixa permeabilidade da areia Sistema de canais que arrasta ar devido à turbulência

13.3 Prevenção

Prever evacuação do ar e gases do molde e machos com saídas (vents) Aumentar a permeabilidade da areia Dimensionar adequadamente o sistema de canais Controlar a umidade da areia Reduzir o teor ou trocar o aditivo Usar aditivo ou tintas que reduzam o O2 Aumentar a pressão estática pelo aumento da altura do canal de vazamento Para ferro fundido cinzento

Impedir introdução de óxido e oxidação do banho, evitando cargas oxidadas e vigiando a fusão

Vigiar o teor de Al introduz hidrogênio Temperatura não deve ser demasiada baixa

15

Evitar camada muito espessa de tinta Usar tinta com baixo teor de voláteis Reduzir a um mínimo possível os voláteis na areia Peneirar a areia de faceamento Reduzir a dureza do molde Reduzir a temperatura da areia Reduzir teor de finos e argila da areia Melhorar o grau de preparação

13.4 Elementos para o diagnóstico

As cavidades grandes são freqüentemente de origem oxógenas (do molde ou macho) As cavidades exógenas geralmente possuem dimensões variadas, estão separadas ou

em grupos irregulares

As cavidades endógenas (do metal) geralmente são pequenas, regulares, distribuídas pela peça homogeneamente por toda a peça ou em parte da peça

Nas ligas ferrosas temos: Bolhas de hidrogênio paredes brilhantes, não oxidadas Bolhas de CO/CO2 paredes azuladas Bolhas de ar preso paredes oxidadas, cinzas

14 PINHOLING DE HIDROGÊNIO


Fig. 10 - Pinholing de hidrogênio.

Estão localizados logo abaixo da superfície em peças pequenas e são bolhas com diâmetro de até 3 mm, existe em maior quantidade em secções delgadas até 25 mm fundidos em areia a verde. Pode ocorrer em qualquer sub-superfície e posição, mas é maior a ocorrência em peças que estão mais distantes do canal de descida

16

Fig. 11 - Pinholing de hidrogênio longe dos canais.

Normalmente não são visíveis após o jateamento, mas, somente após a usinagem Pode ser confirmada no exame metalográficoCom pequeno aumento a cavidade possui superfície brilhante. Com grande aumento

observa-se um filme contínuo de grafita que reveste a cavidade e não apresenta inclusão não-metálica, desde que a região não tenha sido aberta e jateada ou tratada térmicamente.

Teores de Al acima de 0,005% confirmam também a presença do pinholing, assim como teores acima de 0,04% de Ti também.

Fig. 12 - Filme de grafite na cavidade de pinhole.

17

Fig. 13 - Efeito do teor de alumínio no pick-up de hidrogênio.

Fig. 14 - Risco de pinholing de hidrogênio em molde com várias cavidades.

18

Fig. 15 - Probabilidade de pinholing em um disco de freio.

Fig. 16 - Região fraturada com pinholing.

O pinhole de hidrogênio pode ocorrer em areia a verde, areias ligadas quimicamente em FC e FE

19

14.2 Causas

O principal fator é o contato entre o metal líquido e a umidade do molde. A absorção de hidrogênio é aumentada pela presença de pequenas quantidades de Al no ferro líquido. Teores de 0,01% de Al causam severa erupção de pinholes de hidrogênio. O teor de Al deve ser menor que 0,004% no ferro

A captura de hidrogênio da umidade também ocorre pela presença de Mg em FE e alto Mg, acima de 1%

Pequenas quantidades de Ti em no ferro, mas seu efeito é pequeno

14.3 Prevenção

Eliminar fontes de contaminação com alumínio (sucata) Controlar o teor de alumínio nos ferros ligas

Ferro Silício Ferro Magnésio

É imperativo evitar contaminação com alumínio Evitar turbulência do metal durante vazamento Secar bem a tinta Usar tinta mais impermeável ou mais espessa Manter o teor de Al menor que 0,004% Teor de umidade da areia menor que 3,8% Sistema de canais o mais curto possível Temperatura de vazamento não muito elevada Usar pó de carvão, mais cuidar com o alto teor Usar areia mais permeável Usar teor de argila baixo Reduzir o teor de voláteis da areia Corrigir o sistema com areia nova

15 PINHOLING DE NITROGÊNIO


Geralmente estão próximos de machos com resina contendo nitrogênio. No exame microscópico revela um aspecto mais alongado e irregular que os pinholing de hidrogênio e as cavidades são revestidas parcialmente por um filme de grafitaÉ absorvido pelo ferro líquido durante a operação de enchimento do molde. Níveis entre 0,004 a 0,009% no ferro fundido cinzento comercial é comum. Até estes níveis ele é benéfico, pois, promove estrutura perlítica. Níveis acima de 0,009% forma pinhole ou fissurasEm geral deriva da operação de vazamento e vem do material usado no molde e macho. o efeito é cumulativo.

20

Fig. 17 - Pinholing de nitrogênio revelados após usinagem em corpo de válvula.

15.2 - A fusão como uma fonte de nitrogênio

15.2.1 Forno Cubilô Alto teor de sucata de aço >50% Usando < 15% o teor de N2 varia: 0,003 a 0,005% Usando cerca de 50% o nível de N2 chega a 0,007 - 0,013% Sob microscópio a forma do defeito é dendritica

Fig. 18 - Forma interdendrítica do pinhole de nitrogênio.

21

A grafita compacta é típica de um alto teor de nitrogênio.

Fig. 19 - Forte compactação da lamela de grafita, é uma indicação de um alto teor de nitrogênio.

Reduzir o N2 com o uso de 5% de sucata de aço, substituir por ferro gusa.

15.2.2 Forno Elétrico Uso de alta quantidade de sucata de aço e retorno de sucata de ferro. Freqüentemente

usa-se até 70% de sucata de aço na carga. Isto obriga ao fundidor o uso de grandes quantidades de carburante, Alguns carburantes contém até 0,5% de nitrogênio.

Grafites de alta pureza com cerca de 0,0015% de nitrogênio contribui com quantidades insignificantes de gás.

ExemploCarburante com 0,3% N2 , contribui com até 0,003% N2 para cada 1% de carbono

adicionada. Para 3% de adição certamente haverá alta tendência a fissuras devido ao nitrogênio .

15.2.3 Neutralização do nitrogênio Adição de titânio no metal 0,015 a 0,03% Titânio combina com nitrogênio, forma um composto insolúvel (Titanium Cyanonitride)

e fixa o gás. Use: ferro titânio ou sucata com titânio.

22

15.3 A moldagem e a marcharia como fontes de nitrogênio O uso de resinas com uréia ou uréia - formol Quanto mais uréia, mais nitrogênio Algumas resinas são livres de nitrogênio ou podem conter até 15% de nitrogênio O teor de uréia reduz o custo e alimenta a velocidade de curaDurante o enchimento o metal de compõe a uréia em gás amonia que vai produzir N 2 e

H2 livre. Ambos podem ser dissolvidos no ferro líquido e gerar fissuras ou pinholes durante a solidificação da peça

Experiência mostram que mais que 0,15% de nitrogênio nos moldes/machos é sério o risco de formar defeito

Níveis acima de 0,25 de N2 produzem defeitos grossos. A espessura da peça é importante: com 0,15% de N2 em espessura de 80 mm certamente haverá defeito, mas se a secção é de 12mm a peça fica perfeita.Portanto em peças grossas use material de moldagem e macharia com teor de nitrogênio menor que 0,1% Quando se conhece o teor de nitrogênio da resina é possível calcular o teor de

nitrogênio na mistura. Exemplo: Resina com 7% de N2

Teor de resina na mistura: 1,5%

100% Resina 7% N2 1,5%Resina ?% N2

% N2 = 1,5 x 7 = 0,105% Nitrogênio 100

Sistema fenólico/uretânico , a parte II (isocianato), cuidar para que haja cura completa e livre da umidade

15.3.1 Processo caixa quente Uréia da resina Sal de amônia do catalisador Manter < 0,15% Nitrogênio

15.3.2 Processo shell A resina fenol-formol deste processo é livre de nitrogênio. Hexametilenotetramina (hexa) possui 40% de Nitrogênio. Normalmente as areias shell possuem baixo nitrogênio, mas o uso de alto teor de hexa

é perigoso, aumenta-se o teor de hexa para aumentar a resistência. Manter < 0,15% Nitrogênio.

15.3.3 Areia recuperada - ligadas quimicamente (cura a frio) O método de recuperação mais comum é a recuperação a frio. A resina não é removida totalmente a cada ciclo e temos a acumulação. Em areia com resinas uréia-formol o aquecimento entre 500 e 8500C reduz com

sucesso o nitrogênio.

23

15.4 Pintura Materiais carbonáceos da carga, alguns podem conter alto nitrogênio. Tintas a base de água secagem inadequada.

15.5 Adesivos, selantes Em peças complexas, montagens de machos, reparos. Adesivos e colas podem conter nitrogênio, cuidar com o uso excessivo e a exposição

junto ao metal líquido.

15.6 Sumárioa) Em forno cubilo carga com mais de 50% de sucata de aço produz alta quantidade de

peças com fissuras devido ao nitrogênio.b) Certos carburantes possuem alta proporção de nitrogênio.c) O uso de titânio no ferro entre 0,015 e 0,030%, reduz o efeito do nitrogênio. É prudente

adicionar a mínima quantidade de titânio necessário.d) Nitrogênio pode vir dos materiais de moldagem ou macharia ligados com resina-

catalisadores contendo nitrogênio.e) Para minimizar o “pick-up” de nitrogênio vindo do molde ou macho os materiais

envolvidos não devem possuir mais que 0,15% de nitrogênio. f) O uso de areia recuperada acumula o nitrogênio a cada ciclo; 50% da areia

recuperada deve ser separada para evitar defeitos.g) Tintas, adesivos e material de reparos usados para machos ou moldes devem ser

usados com cuidado.

16 PENETRAÇÃO POR EXPLOSÃO

16.1 IdentificaçãoCamada de areia mesclada com metal, fortemente aderida à peça de pequena espessura e grande área, podendo aparecer em toda a peça.O exame metalográfico não indica reações químicas.

16.2 Mecanismo de formação

Conforme figura 21, quando o contato entre o metal e o molde ocorre sem impacto, o vapor de água gerado tem condições de escapar pelos poros do molde (A); Se existir um impacto, o metal pode penetrar entre os grãos de areia, intensificando, assim, a transferência de calor do metal para o molde (B); A solidificação do metal penetrado pode desobstruir os poros da areia e a água sobre os grãos de areia pode evaporar explosivamente(C); Cria-se, assim, ondas de choque que forçam o metal para os poros da areia, usualmente na região oposta à explosão (D); Com a pressão estática ou dinâmica do metal, o vapor de água é expulso do interior do molde por poros não obstruídos e o metal toma novamente contato com os grãos de areia, podendo ou não

24

Fig. 20 - Formação da penetração por explosão.

16.3 Causas Alto teor de umidade na areia. Baixo grau de preparação da mistura. Falta de areia nova no sistema. Sistemas de canais que provoca turbulência. Temperatura de vazamento muito elevada. Temperatura da areia, durante a confecção do molde, superior a 40 0C. Alto teor de pó de carvão ou outros geradores de carbono vítreo. Uso exagerado de separador. Alto teor de argila inerte e de coque na areia.

16.4 Prevenção Uso de tinta. Modelos mais lisos. Reduzir pó de carvão ou geradores de carbono vítreo.

25

Regular a adição de água. Aumentar o grau de preparação da areia. Vazar lenta e uniformemente. Aliviar a compactação do molde nas zonas propícias do alto adensamento, por meio

da inserção de alívios, nos estrados de compressão e/ou arredondar os modelos da parte superior, nos locais em que ocorrer o confinamento da água.

Diminuir a adição de bentonita do mínimo. Aumentar a adição de areia nova.

17 EROSÃO/LAVAGEM/INCLUSÃO DE AREIA

17.1 IdentificaçãoA análise do defeito deve ser diferenciada em erosão ou lavagem propriamente dita e inclusão de areia.a) Erosão/Lavagem: Projeções irregulares, geralmente rugosas na superfície do fundido, normalmente nas

proximidades de ataque, ou então na superfície inferior da peça, neste caso no alinhamento do ataque ou do fluxo metálico.

Muitas vezes aparecem inclusões de areia em outras regiões da peça.

Fig. 21 - Erosão

b) Inclusão de areia Geralmente podem ser identificadas com uma lupa. normalmente estão associadas com cavidades e com uma pequena quantidade de

material carbonáceo e vítreo. O exame microscópico da superfície polida, sob iluminação vertical, revela ausência de

configuração regular (no caso dos grãos de areia).neste caso aparecem como regiões de coloração fortemente cinza e isentas de estrutura. O exame microscópico da superfície polida, sob luz polarizada cruzada, revela

anisotropia, sendo que este exame pode ser utilizado para diferenciar entre inclusão de escória e de areia, se necessário.

Muitas vezes os grãos de areia estão associados com inclusão de escória visto que esta normalmente possuí um efeito sobre o sistema de alimentação.

Se as inclusões forem provenientes do macho, a configuração e o tamanho dos grãos inclusos são semelhantes aos da areia do macho.

Se as inclusões forem provenientes da areia do molde, provavelmente em alguma outra região da peça ou do sistema de alimentação haverá protuberâncias típicas de

26

lavagem; se isto não se verificar, a causa mais provável é a presença de areia no molde, durante seu fechamento, por falta de limpeza adequada.

Dependendo da situação, o exame microscópio normal pode revelar ainda uma camada oxidada na interface areia - metal, devido à umidade do molde, ou uma camada vitrificada nessa interface, por causa da sinterização da areia.

17.2 Causas Areia muito seca aliada a uma alta velocidade de confecção dos moldes.OBS: esta causa é mais comum em máquinas de moldar de alta pressão, de impacto ou

a vácuo onde, para que possa haver um rápido preenchimento da caixa, necessita-se uma areia mais fluida, isto é, mais seca; isto explica porque este tipo de defeito está aumentando progressivamente.

Ataques mal posicionados. Areias muito grossas. Baixo grau de preparação da areia. Teor excessivo de finos e de sais na areia. Uso excessivo de separador.

17.3 Prevenção Aumentar a exaustão se o teor de finos estiver elevado. Aumentar a adição de areia base se o teor de sais na areia do sistema estiver muito

elevado. Aumentar o grau de preparação da areia. Aumentar a compactabilidade da areia. Aumentar o teor de argila ativa. Reduzir a temperatura da areia. Aumentar a dureza do molde. Aumentar a deformação a verde. Projetar o sistema de alimentação de material tal a não ocorrer turbulência do metal ou

impacto deste nas cavidades do molde. Usar pintura resistente à erosão nos locais críticos. Usar areia mais fina. Aumentar o grau de compactação do molde se o grau de preparação da areia não

puder ser melhorado. Adicionar amido de milho à areia, para evitar uma perda excessiva da umidade.

18 INCLUSÃO DE CARBONO VÍTREO

18.1 Identificação Estrias brilhantes, antes de jatear No microscópio - lamela grossa, reta e comprida (grafita).

18.2 Causas Teor excessivo de resina do macho. Teor excessivo de geradores de carbono vítreo na areia de moldagem.

27

18.3 Prevenção Reduzir o teor de resina do macho e usar resina furânica ou fenólica no lugar das

uretânicas. Reduzir o teor de geradores de carbono vítreo do molde.

19 INCLUSÃO DE BENTONITA

19.1 Identificação Após o jateamento revela cavidades irregulares de cor marron, com aspecto

calcinado. Aparece na superfície da peça, as vezes a cavidade é lisa e arredondada, devido aos

gases (umidade). No microscópio: revela material poroso, cheio de bolhas esféricas (vapor da água); No

caso de nodular a grafita fica degenerada nesta região (H2 O vapor Mg).

19.2 Causa Bentonita não misturada.

19.3 Prevenção Aumentar o grau de preparação da areia. Reduzir o teor de argila ativa. Melhora aeração da areia preparada.

20 QUEBRA DE CANTOS E DE BOLOS

20.1 IdentificaçãoExcrescência irregular, massiva, com aparência de ruptura, geralmente com inclusões e falta de areia.

Fig. 22 - Quebra de bolo.

28

20.2 Causas Modelo relativamente áspero, que aumenta a aderência do molde ao mesmo durante a

extração. Quando há incorporação de lama de exaustão à areia de moldagem, estes defeitos

podem ser provocados pela mesma, devido ao aumento do teor de cinzas e de argila inerte da areia, que acabam fragilizando o molde.

Limite de deformação a verde relativamente elevada.

Fig. 23 - Tambor de freio com bolo quebrado. 20.3 Prevenção Aumentar a resistência á tração a verde da areia. Melhorar o grau de preparação da areia. Utilizar separadores, a fim de diminuir a força de aderência da argila ao modelo;

parece que podem ser obtidos ótimos resultados com uma mistura de ácido oleico ou banha de porco com querosene, a ponto de um aumento da adição de argila não aumentar significativamente a aderência da areia ao modelo.

21 SUPERFÍCIE ÁSPERA

21.1 Identificação Se provenientes de pelotas a superfície terá pontos salientes - (lembra a pele da

galinha), pode-se confirmar após o peneiramento da areia, ficam retidas as pelotas.

21.2 Causas Misturador mal regulado. Excesso de areia no misturador, gerando um baixo grau de preparação. Correias transportadoras excessivamente inclinadas, nas quais as partículas de areia

podem rolar e favorecer o crescimento das pelotas. Alto teor de finos e de umidade presentes na areia. Uso de uma areia base excessivamente grosseira.

29

Alto grau de incorporação de areia de macho aglomerada com silicato de sódio. Aeração insuficiente da areia preparada. Uso de tinta de baixa suspensão, de excessivo teor de ligante, ou então aplicação

irregular da tinta.

21.3 - Prevenção Usar areia mais fina (inclusive nos machos, se a incorporação destes ao sistema for

elevada). Se houver pouca incorporação de macho ao sistema, aumentar a adição de areia

nova. Procurar utilizar no máximo 50% em peso de machos aglomerados com silicato de

sódio. Melhorar a aeração da areia. Projetar plantas de maneira tal que o ângulo das esteiras transportadoras da areia

preparada seja inferior a 1800 . Reduzir a permeabilidade da areia.

22 VEIAMENTO

22.1 IdentificaçãoAletas estreitas, rebarbas aderidas a superfície da peça, causada durante o enchimento do molde.

Fig. 24 - Veiamento.

22.2 Causas Expansão da sílica. Alto teor de aglomerante.

22.3 Prevenção Utilizar uma areia base mais grossa e distribuída no maior número possível de

peneiras; essa maior distribuição pode ser conseguida mediante a mistura de areias de diferentes distribuições granulométricas.

Utilizar tinta com plasticidade a quente e aplicar uma camada a mais grossa possível. Reduzir a resistência e a dureza do molde. Reduzir a temperatura de vazamento do metal. Aumentar o teor de argila ativa, se o mesmo estiver muito baixo. Aumentar o teor de voláteis.

30

23 DEFEITOS ORIUNDOS DA FALTA DE RIGIDEZ DO MOLDE

Falta de precisão dimensional das peças. Ocorrência de rechupes. Maior quantidade de material na usinagem.

Fig. 25 - Movimentação das paredes do molde e o aparecimento de rechupes.

Fig. 26 - Molde rígido, peça boa.

31

Fig. 27 - Efeito da rigidez do molde sobre as dimensões da peça e a sanidade.

24 DEFEITOS ORIUNDOS DO SPRINGBACK

24.1 Causas do “springback" Fratura dos grãos de areia, devido a alta pressão de compressão:

aumento de superfície específica maior consumo de bentonita maior consumo de água redução de refratariedade

Trincas. Lascamentos de areia. Quebra de bolo.

32

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1 - BCIRA - Control and Prevention of Casting DefectsAlvechurch, Birmingham, UK.

2 - COMITE INTERNACIONAL DE LAS ASOCIACIONES TECNICAS DE FUNDICION - Comisión Internacional de Metalurgia e Propriedades de Fundición. Mejora de la Calidad de piezas fundidas; Madrid: Luiz Cárcamo, 1974

3 - SOCIEDADE EDUCACIONAL DE SANTA CATARINA - ESCOLA TÉCNICA TUPY Areias de Moldagem a Verde. Arnaldo Romanus, 1a ed. , Joinville, SC, 1991.

4 - VDG - VEREIN DEUTSCHER GIESSREIFACHLEUTE (ASSOCIAÇÃO ALEMÃ DE FUNDIDORES). Meios e Caminhos Para a Diminuicão do Refugo em Ferro Fundido. Tradução e Publicação do Centro de Pesquisas e

Desenvolvimento da Fundição Tupy S. A. Joinville SC, 1979.

33

apos defeito areia verde

Documents