0 Defeitos de Fundicao

DEFEITOS EM PEÇAS FABRICADAS PELO PROCESSO DE FUNDIÇÃO

AUTOR: ENG.ARNALDO FERREIRA BRAGA JR.

1. INTRODUÇÃO

Com o aumento da produção de peças fundidas e com a competitividade cada vez mais acirrada, as fundições tem necessidade de melhorar a qualidade e desenvolvimento de seus produtos, procurar a redução dos custos e prazo de entrega.Um dos caminhos mais fáceis para tal está na mão do fundidor: é saber a causa raiz dos seus defeitos, para tomar ação corretiva.Os defeitos deste trabalho são somente visuais.

Critério Visual:A‐ PROTUBERÂNCIA METÁLICA‐ (REBARBAS)‐SEM MUDANÇA NA FORMA GEOMÉTRICA DA PEÇA ‐COM MUDANÇA NA FORMA GEOMÉTRICA DA PEÇAB‐ CAVIDADES (POROSIDADES)C‐ TRINCAS (RUPTURAS, FRATURAS)D‐ SUPERFÍCIE DEFEITUOSAE‐ PEÇAS INCOMPLETASF‐ DIMENSÕES OU FORMA INCORRETAG‐ INCLUSÕES

2.CLASSIFICAÇÃO DOS DEFEITOS

2.A‐PROTUBERÂNCIA METÁLICA

Sem mudança da forma geométrica da peça2.A.1‐ REBARBA METÁLICA

Definição: “São protuberâncias metálicas que se encontram nas

junções entre molde e macho ou nas linhas de divisão dos moldes”.


2.A.1‐REBARBA METÁLICA

Causas:Folgas entre machos e moldes ou entre machos e machos.

Ações:• Cuidado na fabricação de modelos, moldes e machos;• Controlar as suas dimensões;• Executar bem o fechamento dos moldes;• Vedar as folgas existentes (calafetar)


2.A.1‐ REBARBA METÁLICA


2.A.2‐ VEIAMENTO

Definição:“São rebarbas em forma de veios, geralmente

perpendicular à superfície isolada ou em rede e não situadas ao longo de cantos.”


2.A.2‐ VEIAMENTO

Causas:• Rachaduras nas superfícies dos moldes quando está sendo

secado, com forte tendência da areia contrair , devido ao aquecimento muito rápido;

• Temperatura de aquecimento muito alta, principalmente no processo de secagem do molde;

• Grande quantidade de aglomerante na areia;• Umidade alta;• Rachadura nos moldes no momento do vazamento muito lento;• Fissura nos moldes que acompanham a expansão da areia


2.A.2‐ VEIAMENTO

Ações:• Acertar a composição da areia;• Calafetar as fendas nos moldes;• Repetir as ações que serão explicadas no defeito “expansão da

areia” (2.D.2);• Aumentar a dureza do molde;• Diminuir a pressão metalostática;


2.A.2‐ VEIAMENTO


2.A.3‐ REBARBA DE ÂNGULO

Definição:“Protuberância metálica na forma de lâmina delgada

que divide em dois um ângulo entrante na areia do molde.”



Causas:• Rachadura no molde ou no macho produzida durante a

estufagem, secagem ou no vazamento;• Grande quantidade de aglomerante na areia.

Ações:• Diminuir a quantidade de aglomerante na areia;• Modificar a natureza dos aglomerantes.




Com mudança na forma geométrica da peça2.A.4‐ LEVANTAMENTO DO MOLDE

Definição: “Rebarba plana,um pouco grossa, de perfil dentado que

se encontra ao longo da linha de divisão do molde, que vem acompanhada com o corresponde aumento da espessura da peça."


2.A.4‐LEVANTAMENTO DO MOLDE

Causa:• Excesso de pressão metalostática ou dinâmica do metal líquido,

que produz um levantamento da parte superior do molde, sendo que sua carga não é suficiente para evitá‐lo.

Ações:• Colocar peso suficiente para evitar o empuxo;• Fazer o grampeamento correto;• Se possível diminuir a altura do canal de descida.


2.A.4‐LEVANTAMENTO DO MOLDE


Com mudança na forma geométrica da peça2.A.5‐ EROSÃO DE AREIA

Definição: “Protuberância de forma irregular e normalmente rugosa

nas paredes das peças, em geral na região dos ataques ou aparecendo ao longo do percurso do metal líquido; esta areia removida ou erodida, geralmente se encontra em outra região da peça na forma de inclusões.”



Causas:• Areia com baixa coesão (de molde e macho);• Areia muito seca;• Sistema de vazamento mal projetado.O metal entra no molde com alta

velocidade e/ou passa durante muito tempo pelo mesmo ataque.

Ações:• Colocar aglomerante na areia que melhore a resistência à quente;• Rever sistema de vazamento(enchimento e alimentação);• Controlar a dureza do molde e/ou do macho;• Evitar a entrada de metal líquido diretamente nas arestas de areia ou nas

paredes verticais do molde;• Utilizar canais de descida cerâmico ou de macho ou filtros;• Colocar areia de faceamento mais refratárias nas zonas afetadas;• Pintar os canais com tinta mais refratária.




2.A.6‐MACHO QUEBRADO

Definição: “Protuberância irregular na forma de rebarba com

aspecto de ruptura e estão situadas nas partes internas das peças obtidas por meio de machos.Os defeitos são vistos geralmente nas partes inferiores da peça na forma de inclusões de areia de macho.”



Causas:• Areia de macho com baixa resistência;• Marcação de machos fora de dimensão;• Caixa de macho mal projetada;• Transporte de molde feito de forma brusca;• Ruptura do macho ao fechar o molde;• Ruptura do macho durante o vazamento,impacto do jato de

metal líquido muito forte;• Macho sem armação.



Ações:• Aumentar a resistência da areia do macho;• Mudar o processo de fabricação do macho;• Dimensionar as marcações do macho;• Melhorar o transporte do molde de forma menos brusca;• Reposicionar os ataques;• Colocar armação no macho.

Obs.:Os dois mandamentos do macho:1‐ “O macho deve ser colocado na posição certa.”2‐ “Deve permanecer nessa posição.”



2.B ‐ CAVIDADES

2.B.1‐ POROSIDADES / GASES

Definição:“As cavidades também chamadas de porosidades, gases ou bolhas tem as

paredes lisas, ligeiramente esféricas, sem comunicação com o exterior. As maiores aparecem isoladas; enquanto que as menores em grupos,de dimensões variadas.”

As paredes internas das cavidades podem ser brilhantes ou oxidadas; tratando-se de fundição FoFo podem ter uma fina camada de grafite.

Os defeitos podem aparecer em todas as regiões da peça.

2.B ‐ CAVIDADES


Causas:

Endógenas: gases provenientes do metal ( origem metalúrgica);Exógenas: gases provenientes dos materiais que constituem os moldes e machos retidos mecanicamente.

Causas Endógenas:o Quantidade de gás demasiado alto no banho metálico;o Em fundição de aço, FoFo formação de oxido de carbono. Possibilidade da difusão de hidrogênio,

raramente de nitrogênio.

Causas Exógenas:

o Elevada umidade de moldes e machos;o Aglomerantes com elevada tendência em desprender gases;o Elevada porcentagem de aditivos que contenham carboneto de hidrogênio;o Pintura com forte tendência de liberação de gases;o Insuficiente saída dos gases;o Baixa permeabilidade da areia do molde e macho;o Arraste de ar pelos canais.

2.B ‐ CAVIDADES


Ações Gerais:• Prever saída de gases e ar dos moldes através de respiros devidamente

adequados;• Aumentar a permeabilidade das areias de macho e molde;• Diminuir a dureza dos moldes;• Boa secagem dos moldes com maçarico;• Controlar a umidade da areia;• Diminuir a porcentagem dos aglomerantes ou trocá‐los;• Empregar tintas que sejam formadoras de gás redutores;• Modificar a relação e canais;• Aumentar a pressão metalostática com aumento da altura do canal de

descida.

2.B ‐ CAVIDADES


Ações para aços moldados:• Desoxidar o banho metálico;• Evitar uma reoxidação;• Diminuir a quantidade de hidrogênio e nitrogênio em marcha de fusão;• Controlar a temperatura e tempo de vazamento.

Ações para FoFo cinzento e nodular:• Evitar a introdução de óxidos e oxidação do banho com emprego de cargas oxidadas;• Excepcionalmente, controlar o conteúdo de nitrogênio;• Evitar quantidade excessiva de alumínio e titânio;• Evitar temperaturas de vazamento baixas.

Ações para não ferrosos:• Não fundir com temperatura muito alta, eventualmente desgaseificar o banho.

2.B ‐ CAVIDADES


2.B ‐ CAVIDADES


2.B ‐ CAVIDADES

2.B.2‐ RECHUPES (CHUPAGEM)2.B.2.1‐ Rechupes Dispersos ou cavidades em forma de vírgulaObs.:defeito referente especialmente para FoFos

Definição:“Cavidades estreitas em forma de vírgulas,geralmente

perpendicular à superfície da peça. Sua profundidade pode variar até 2 cm e sua superfície interior tem aspécto dendrítico.Frequentemente são acompanhados de um aumento da grafita.”

2.B ‐ CAVIDADES

2.B.2.1‐ Rechupes Dispersos ou cavidades em forma de vírgula

Causas:• Baixa quantidade de carbono;• Quantidade de nitrogênio muito alta,geralmente superior a 100ppm, influencia

quanto maior for espessura da peça; vem normalmente com elevada proporção de aço na carga ou em elaboração do ferro em fornos à arco;

• Molde com baixa dureza.

Ações:• Diminuir a quantidade de nitrogênio:• Diminuir a proporção de aço na carga;• Usar , se possível, forno de indução, cubilô ou outros;• Fixar o nitrogênio em forma de nitretos, por meio do titânio ou alumínio;• Secar bem os moldes.

2.B ‐ CAVIDADES

2.B.2‐ RECHUPES (CHUPAGEM)2.B.2.1‐ Rechupes Dispersos ou cavidades em forma de vírgula

2.B ‐ CAVIDADES

2.B.2‐ RECHUPES (CHUPAGEM)2.B.2.2‐ Rechupes Típicos

Definição:“Cavidade(s)mais ou menos dispersas,abertas ou fechadas, com

paredes rugosas de formato dendrítico.”Em ligas eutéticas são lisas, localizadas nas zonas que se solidificam

por último ou também em contato de ângulos entrantes nas peças, nos machos e nas proximidades dos ataques.

2.B ‐ CAVIDADES


2.B ‐ CAVIDADES


Causas:• Contração volumétrica como resultado da solidificação do metal;• Gases desprendidos pelo molde em combinação com a pressão

atmosférica ( efeito Leonard);• Deformação dos moldes por sua dilatação, devido a altas

temperaturas de vazamento e da pressão metalostática.• No caso de ferro cinzento e nodular, o crescimento da grafita eutética

compensa o efeito de contração metálica; dependendo desse crescimento, poderá ocorrer uma contração reduzida, ausência de contração ou um crescimento provocando um certo refluxo.

2.B ‐ CAVIDADES


Ações:• Projetar peças com espessura, cujos módulos são quase iguais, se

possível,crescente em direção aos massalotes;• Aplicar padding que possam ser removidos ou por usinagem ou por rebarbação;• Das ligas de FoFos pode‐se diminuir a contração variando‐se a quantidade de

grafita;• Diminuir a temperatura de vazamento quanto possível;• Colocar massalotes nas regiões de maior módulo;• Usar produto exotérmico;• Colocar número de massalotes suficiente para atender distância de alimentação;• Usar resfriadores internos e/ou externos para modificar o módulo;• Colocar nervuras ou arrendondar os cantos;• Modificar a relação de módulos, principalmente para Os FoFos.

2.B ‐ CAVIDADES


2.C.1‐ TRINCAS À FRIO

2.C – TRINCAS (RUPTURAS/ FRATURAS)

Definição:“ É uma descontinuidade da peça, visível, que a divide em

fragmentos,cuja geometria da peça não permite supor que houve um efeito de contração durante seu resfriamento. O aspecto da fratura não é oxidado.”


Causas:• Manuseio da peça mal feito nadesmoldagem, na quebra de canal ou no seu transporte;• Excessivo esforço durante a rebarbação e/ou na usinagem.Ações:• Tomar os devidos cuidados nas operações citadas.




2.C.1‐ TRINCAS À QUENTE


Definição:“É uma descontinuidade da peça, visível, que a divide em

partes, cujo aspecto da fratura é toda oxidada e a sua geometria não permite supor que houve efeito de contração durante seu resfriamento.”

2.C.1‐ TRINCAS À QUENTE

Causas:• Desmoldagem muito rápida ou prematura;• Movimentação brusca, batidas.

Ações:• Cuidado no manuseio da desmoldagem, principalmente quando a

peça ainda está rubra;• Dar tempo suficiente para a desmoldagem, esfriando a peça dentro

do molde


2.D.1‐ ESMAGAMENTO

2.D – SUPERFICIES DEFEITUOSAS

Definição:“Depressão de pequena extensão, com idêntico aspecto

superficial do resto da peça; é um defeito que corresponde à uma deformação de desprendimento de parte da superfície do molde.”


Causas:Uma parte do molde se desprendeu, essa deformação poderá

ocorrer devido a:• Cinta de apoio das caixas gasta;• Peso excessivo na tampa;• Grampeamento muito forte;• Falta de planicidade no suporte do molde;• Desprendimento de um suporte ou armação do molde.




2.D.2‐ EXPANSÃO DA AREIA (CHAGA DE EXPANSÃO)


Definição:“É um defeito superficial, metálico, irregular, de alguns milímetros

de espessura, de contorno delgado e de superfície muito rugosa, paralela à peça fundida; está unida por um pequeno filete. Abaixo desse defeito a superfície da peça apresenta uma pequena depressão.”

Obs.: As paredes laterais são pouco atingidas por esse defeito.


Causas na Tampa:• Formação de uma zona de condensação e baixa resistência

(esquema 1) e posterior formação de uma camada de dilatação onde a resistência à compreensão é fraca e começa a se destacar (esquema 2);

• Com o enchimento do molde pelo metal este comprime a camada contra a parede da tampa e onde se dá por expansão da areia o rompimento da camada (esquema 3).







Causas no fundo:

• Com uma lâmina de metal saindo dos canais de ataque provoca rapidamente uma zona de condensação de umidade, formando uma camada de baixa resistência à compreensão (esquema 1); essa camada não se separa completamente da areia do molde do fundo e se destaca somente nas bordas, devido a dilatação da areia de sílica (esquema 2). Quando a areia se destaca bem ( S esquema 3) é uma chaga de expansão típica; quando não ( R esquema 3) é chamada rabo de rato.


Causas no fundo:



Ações:• Aumentar a quantidade de aglomerante;• Emprego de uma argila de melhor qualidade;• Ativar mais a bentonita;• Refrigerar a areia do sistema;• Melhorar a preparação da areia;• Aumentar a granulometria da areia;• Aumentar a velocidade de vazamento;• Diminuir a umidade da areia;• Usar aditivos na areia:• Usar areia de faceamento com menor dilatação;• Colocar respiros;• Aumentar a permeabilidade da areia.


2.E.1‐FALTA DE ENCHIMENTO

2.E – PEÇAS INCOMPLETAS

Definição:“A peça está completa à exceção das arestas que estão

arredondadas;tratando-se FoFo a superfície é brilhante e lisa.”


Causas:• Falta de fluidez do metal líquido, devido a temperatura de vazamento

baixa, em relação a sua composição química;• Enchimento demasiadamente lento em decorrência de relação de

canais;• Permeabilidade da areia baixa;• Respiros e canal de subida mal dimensionados;• Em peças fundidas em coquilha, pode ser que sua temperatura esteja

muito baixa.Ações:• Aumentar a temperatura de vazamento de acordo dom a composição

química e espessura da peça;• Rever a relação de canais;• Elevar a temperatura da coquilha;• Melhorar a permeabilidade e saída de gases.




2.E.2‐ FALTA DE METAL (Vazamento interrompido/arriscado)


Definição:“ A peça está incompleta, as arestas estão

ligeiramente arredondadas na parte superior; as inferiores estão corretas.”

2.E.2‐ FALTA DE METAL (Vazamento interrompido/arriscado)Causas:• Quantidade insuficiente de metal líquido na panela de

vazamento;• Interrupção no vazamento.

Ações:• Colocar quantidade suficiente de metal na panela;• Rever a relação de canais;• Treinar os operadores.


2.E.2‐ FALTA DE METAL (Vazamento interrompido/arriscado)


2.E.3‐MOLDE VAZADO


Definição:“ A peça está incompleta; a superfície superior é

geralmente côncava e se prolonga até o topo do molde, com aspecto de rebarba.”

2.E.3‐MOLDE VAZADOCausas:• Estanqueidade insuficiente do molde ou resistência inadequada das

paredes de moldes e machos, principalmente em peças de grande espessura;

• Mal vedação no fechamento dos moldes;• Cinta de apoio gasta;• Respiro entre macho e molde sem vedação;• Grampeamento mal realizado;• Peso insuficiente no molde superior;• Superfície do molde superior não casa com a do molde inferior;• Desmoldagem com parte da peça ainda em estado llíquido.

Ações:• Eliminar as causas descritas.


2.E.3‐MOLDE VAZADO


2.F.1‐ DEFORMAÇÃO DEVIDO À CONTRAÇÃO

2.F – DIMENSÕES OU FORMA INCORRETA

Definição:“A peça apresenta em sua totalidade ou localmente uma

deformação, em relação ao plano do modelo ou do molde. Essas deformações podem se repetir, mais ou menos, regularmente, sobretudo em regiões de diferentes espessuras.”


Causas:• Obstáculos que impedem a contração:

Geometria da peça;Massalote e/ou canais;Partes do molde ou macho;

o Técnicas de moldagem mal feita (alívios);o Contração irregular causada por uma desmoldagem rápida.

Ações:o Se possível mudar a forma geométrica;o Adotar técnica de vazamento de maneira a distribuir a temperatura

uniformemente;o Acertar o tempo e temperatura de vazamento mais adequado;o Quebrar o massalote canais, após o vazamento;o Fazer alívios ou colocar machos de alta colapsibilidade em pontos que possam

aliviar a tensão na areia;o Esfriar a peça fundida no molde.






2.G.1‐ INCLUSÃO DE ESCÓRIA E/OU PRODUTO USADO NO BANHO METÁLICO

2.G – INCLUSÕES

Definição:“Inclusão não metálica de forma irregular, com aspecto de escória

de forno de fusão e/ou panela de vazamento e/ou produto de tratamento do banho, situado nas regiões da tampa ou partes inferiores dos machos; quando removidas apresentam parede lisa.”

As inclusões de escórias podem vir acompanhadas de uma cavidade proveniente dos gases por elas desprendidos.


Causas:• Escórias do forno/panelas /bicas, etc;• Adições ao banho metálico não dissolvidas.

Ações:• Limpar escórias do forno de fusão;• Facilitar a aglomeração da escória;• Para FoFo, aumentar a temperatura do metal no forno;• Usar panela bico de chaleira ou varão;• Manter o canal de vazamento cheio, até seu término;• Usar filtros, choques, etc;• Prever no sistema canais, retenção de escória;• Colocar as partes usinadas, sempre que possível, no molde do fundo;• Usar cargas no forno com sucata limpa e não oxidadas.

2.G – INCLUSÕES


2.G – INCLUSÕES

DEFEITOS DE FUNDIÇÃO

MÉTODOS PARA DETERMINAR A CAUSA RAIZ


ANTES DE ESCOLHERMOS UM MÉTODO, VAMOS PRIMEIRO MONTAR O GRUPO DE COMBATE AO REFUGO.

1.O QUE FAZER? (WHAT?)Devemos escolher uma peça com defeito que queremos achar a causa raiz.


2. QUEM FAZ? ( WHO ?)O líder desse grupo de combate ao refugo DEVE ser da Engenharia de Processo ou alguém responsável pelo mesmo.Esse grupo deve ser formado pelo líder e operador(es), supervisor de produção ou outro(s) elemento(s) que o líder achar necessário.


3. QUANDO FAZER? (WHEN?)

Esse grupo deve se reunir diariamente (manhã ou tarde).

4.ONDE FAZER? (WHERE?)

O local deve ser próximo das peças com defeito.

DEFEITOS DE FUNDIÇÃO5. QUAL FAZER? (WHICH)?O grupo deve definir qual é o problema; correlacionado com O QUE FAZER? e definir metas!!!

6. COMO FAZER? (HOW?)Usar as ferramentas da Engenharia da Qualidade, que podem ser:

• PARETO

DEFEITOS DE FUNDIÇÃO6‐ COMO FAZER? (HOW?)• PARETO

DEFEITOS DE FUNDIÇÃO6‐ COMO FAZER? (HOW?)• PARETO

DEFEITOS DE FUNDIÇÃO6‐ COMO FAZER? (HOW?)• ANÁLISE DE PROBLEMA (AP)


6‐ COMO FAZER? (HOW?)

• ANÁLISE DA SITUAÇÃO (5W1H)

• DIAGRAMA DE CAUSA E EFEITO (ESPINHA DE PEIXE OU ISHIKAWA)

• 5 PORQUÊS?

DEFEITOS DE FUNDIÇÃO6‐ COMO FAZER? (HOW?)• P D C A (PLAN/DU/CHECK/ACTION)• CEP

DEFEITOS DE FUNDIÇÃOEXEMPLOS PRÁTICOS NO USO DE ALGUMAS FERRAMENTAS:• TUBOS COM CAROÇO NO DIÂMETRO INTERNO

DEFEITOS DE FUNDIÇÃOEXEMPLOS PRÁTICOS NO USO DE ALGUMAS FERRAMENTAS:• TUBOS COM CAROÇO NO DIÂMETRO INTERNO

DEFEITOS DE FUNDIÇÃOEXEMPLOS PRÁTICOS NO USO DE ALGUMAS FERRAMENTAS:• CAMISA MOLHADA COM POROSIDADE NO DIÂMETRO INTERNO


EXEMPLOS PRÁTICOS NO USO DE ALGUMAS FERRAMENTAS:

• CUBO DA RODA


BIBLIOGRAFIA• CIATF –Mejora de la calidad de piezas fundidas – Madrid –Editor Luiz Cárcamo ‐1974;• Le Breton.H – “Defectos de las piezas de fundicion – Bilbao – 9 –Espartero; Urmo,

S.A.Edeciones – 1975;• Lo Ré, Victor;Brosch Carlos Dias – “Areias de Fundição e Materiais de Moldagem” –

Boletim 54 – IPT – 1965;• Sofunge –”Defeitos de Fundição” – Biblioteca SOFUNGE n.26‐ 1976;• AFS – “Analysis of Casting Defects “ –second edition ‐1966;• ABM – Simpósio sobre Defeitos em Peças Fundias – COFUN – Joinville –SC ‐1979;• BCIRA –”Control and Prevention of Casting Defects – Alve Church, Birmingham – B48

7QB –UK;• QPB – Consultoria e Treinamento –Metodologia Seis Sigma de excelência da qualidade

de produto e serviços ‐2003;• KEPNER TREGOE –”Análise de problemas e Tomada de decisão – Princeton, New Jersey

,USA – 1977.

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