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DEFEITOS

DE

FUNDIÇÃO Defeitos de Fundição

Ricardo Fuoco - Metso Minerals - 2014 1

junta fria?

pin-holes

sinterização

Defeitos de Fundição

• Ricardo Fuoco

Gerente Geral de Tecnologia de Fundição

Metso Brasil Indústria e Comércio Ltda

Fone: (015) 2102-1212

Email: [email protected]


Ricardo Fuoco - Metso Minerals - 2014

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Índice

• 1. Introdução

• 2. Controle do processo de produção

• 3. Técnicas de análise de defeitos

• 4. Principais defeitos de Fundição


Ricardo Fuoco - Metso Minerals 2014 3

Índice


– 4.1 – Porosidades • Porosidades de contração (rechupe)

– Rechupes em ligas com solidificação em casca

– Rechupes em ligas com solidificação pastosa

– Rechupes em ferros fundidos cinzentos

– Rechupes em ferros fundidos nodulares

• Porosidades de gases

– Microporosidades

– Bolha de gás (sopro)

– Porosidades de gás dissolvido no metal

» Porosidades de Nitrogênio

» Porosidades de Hidrogênio

– Pin Holes (reação metal / molde)

4 Defeitos de Fundição

Ricardo Fuoco - Metso Minerals 2014

Índice


– 4.2 – Inclusões • Inclusões de óxidos e de sulfetos em aços

• Inclusões de reoxidação

• Inclusões de areia

– 4.3 - Trincas • Trincas por sobrecarga

• Trincas de solidificação (“hot tear”);

• Trincas por fragilização de nitretos de Al

• Trincas de têmpera

• Trincas por fragilização do revenido

• Trincas por re-precipitação de carbonetos (aço Hadfield)

• Trincas por fase sigma (inox duplex e superduplex);



Índice


– 4.4 - Defeitos superficiais • Sinterização (“Burn on”);

• Penetração (“Burn in”)

• Carbono lustroso



Introdução



Introdução

• O processo de fundição é bastante peculiar por envolver uma grande gama de processos e de variáveis de processo que interagem entre si;

• Estão envolvidos no processo de fundir uma peça as seguintes etapas:

• Fabricação do modelo e caixas de macho

• Preparação do molde e machos

• Preparação do metal líquido

• Vazamento do metal líquido no molde

• Solidificação do metal líquido

• Resfriamento do metal

• Tratamento térmico

• Rebarbação, limpeza e recuperação por solda



Introdução

• Cada uma destas etapas envolve um grande número de variáveis de processo a serem controladas;

• Na grande maioria das fundições, o controle das variáveis de processo não é feito com apoio de laboratórios, através de medidas físicas e químicas, com controle estatístico de processo e nem mesmo com anotações sistemáticas de resultados típicos que permitam uma comparação no dia a dia da produção;

• Como principal resultado deste “descontrole de processo”, ocorrem as crises de defeitos.



Introdução

• Este cenário de descontrole torna-se ainda mais complicado a medida em que ocorrem interações entre os processos e suas variáveis;

• Nenhuma etapa do processo é tão rica em interações de variáveis de processo quanto o vazamento de metal líquido nos moldes;



Introdução

• Durante o vazamento dos moldes, o metal líquido sofre: • Turbulência;

• Contaminação com os gases da atmosfera;

• Contaminação com gases gerados dentro do molde;

• Interação com moldes e machos e com suas pinturas;

• Resfriamento;

• Solidificação (acompanhada de contração);



Introdução

• Durante o vazamento, os moldes e machos sofrem: • Rápido aquecimento (acompanhado de expansão);

• Degeneração dos seus ligantes;

• Produção de fumaças, fumos e vapor d’água;

• Erosão pelo metal líquido;

• Aumento da pressão de gases;

• Penetração do metal líquido;



Introdução

• Vale destacar que todo o molde sofre estas variações e interações durante o processo de vazamento do metal líquido, mas certamente as regiões mais afetadas nesta etapa são:

• Sistemas de canais

• Machos;



Introdução

• Entre o momento do vazamento e a solidificação da casca superficial da peça, alguns defeitos de fundição podem ocorrer:

• Trincas ou destacamento de partes do molde ou da tinta;

• Penetração do metal contra o molde;

• Sinterização de areia;

• Sopro do molde;

• Erosão do molde;

• Absorção de gases;

• Reação de oxidação do metal (re-oxidação);

• Formação de bolhas de ar

• Reação metal/molde (ou com gotas de água condensada);



Introdução

• Certamente, a utilização de controle de processos auxilia em muito a diminuição dos problemas de fundição por permitir a associação direta dos defeitos de fundição e de suas crises, com alguma variação dos parâmetros de processo;

• É importante reafirmarmos que fundição é um processo industrial que exige controle das principais variáveis de processo. Não é uma ciência obscura e não deveria ser criar GURUS

• Isto reduz a chance de ouvirmos as frases tradicionais:

• “Eu não mudei nada e, de repente, começaram os defeitos !!!!”

• “ Fundição é assim mesmo !!!!!!”



Introdução

• Outro aspecto importante a ser abordado em relação à defeitos de fundição é a sistemática utilizada pelas empresas na solução dos defeitos de fundição;

• Normalmente, um inspetor de qualidade verifica a existência de defeitos nas peças e os qualifica baseado em seu aspecto visual;

• O relatório de defeitos executado pelo inspetor de qualidade é o documento utilizado como base para a reunião de refugo;



Introdução

• O inspetor de qualidade nem sempre é suficientemente bem preparado para esta função e nem tem ao seu alcance as melhores condições de iluminação e movimentação das peças para sua qualificação;

• Em poucas empresas a classificação dos defeitos é feita com base em estudos mais profundos, em observações das características dos defeitos e, principalmente, com o uso de recursos laboratoriais, tais como Lupa Estereoscópica e Metalografia, sendo frequentes os erros de classificação de defeitos;



Introdução

• Além deste aspecto, outra falha frequente dos relatórios de defeitos é a utilização de nomes aos defeitos que já sugerem sua causa e sua solução. Por exemplo:

– Uma peça apresentando um defeito de emenda, deveria ser classificada como EMENDA e não como JUNTA FRIA ou METAL FRIO. Neste caso, o motivo do defeito fica imediatamente apontado como sendo baixa temperatura de vazamento, não havendo margem para estudos associados a outras causas prováveis como ar preso, sopro de molde ou de macho, etc.



Introdução

– Uma peça contendo inclusão de cor clara na superfície superior é classificada como INCLUSÃO DE AREIA e não como INCLUSÃO, para posterior análise de sua natureza com uma lupa. Na grande maioria das vezes as inclusões decorrem de reoxidação do metal devido ao preenchimento turbulento, ou seja, INCLUSÃO DE REOXIDAÇÃO;



Introdução

• Outro problema da sistemática utilizada nas empresas nas reuniões de refugo é distorção em relação ao objetivo da reunião: ao invés de ser para resolver o problema não importando sua origem, normalmente os participantes tem a clara intenção de não ser apontado como “culpado” do problema;

• É muito frequente nestas reuniões observarmos pessoas de um determinado setor sugerindo que houve problemas no setor alheio, numa clara intenção de “livrar-se” da culpa sobre o problema;



Introdução

• Assim, é bastante claro que o diagnóstico correto do defeito de acordo com sua origem, feita com base em exames de Laboratório, é meio caminho para a solução dos problemas;

• Infelizmente, a maioria das empresas de fundição não tem investido em treinamento de pessoal e em equipamentos simples, como uma Lupa Estereoscópica, que permitem um diagnóstico claro da origem dos defeitos de fundição;



Controle de processo



Controle de Processo

• Uma função importante do Controle de Qualidade em fundições é estabelecer as variáveis de processo que precisam ser controladas em cada um dos processos na fundição;

• Uma vez selecionadas as variáveis de processo, o Controle de Qualidade precisa estabelecer:

• Parâmetros de processo;

• Métodos de controle (ensaios de laboratório);

• Frequência de controle (mensal, semanal, diária, turno);

• Valores considerados aceitáveis (especificação);

• Forma de arquivamento dos resultados (cartas de CEP);




• A partir deste plano, os operadores são treinados para medir e arquivar os resultados dos parâmetros, além de alertar as chefias sempre que algum parâmetro estiver fora dos valores recomendados;

• Estes procedimentos são a base do CEP - Controle Estatístico de Processo:




• Quais são os parâmetros de processo que devem ser controlados? Normalmente, os parâmetros controlados são os essenciais para manter cada operação sob controle.

• Por exemplo, para uma moldagem com sistema de areia aglomerada com resina:

• Resistência mecânica (tração) – 60 e 120 min

• Permeabilidade

• Compressão à quente – 240 min – preaquecimento 700°C 3 min

• Quantidade de carbono (perda ao fogo)

• Granulometria



Técnicas de análises de defeitos de fundição




• Uma parte importante dos defeitos de fundição não são resolvidos devido à classificação errônea de sua origem e de sua natureza;

• Assim, para uma eficiente resolução de problemas de fundição, deve-se iniciar com um bom diagnóstico da natureza do defeito;



• Isto certamente não pode ser feito por pessoas sem treinamento específico, no chão da fundição, sem uma iluminação adequada e sem o apoio de um equipamento de laboratório fundamental para esta análise: uma Lupa Estereoscópica:




• Lupa Estereoscópica:

– Aumentos de 10 a 120 x

– Iluminação incidente superior

– Binocular




• Exemplos de aplicação:




Areia de sílica Areia de cromita

contaminada com sílica





Inclusão de areia de sílica





Inclusão de reoxidação





Inclusão de escória originária do forno

http://www.mindat.org/photo-208316.html

http://www.mindat.org/photo-55232.html





Inclusão de material refratário





Porosidades com superfície lisa (bolhas)





Porosidade com superfície dendrítica (rechupe)

Lupa MEV





Avaliação do tamanho e formato dos grãos

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