TREINAMENTO

IDENTIFICAO, CAUSA E SOLUES DE DEFEITOS DE FUNDIO

Ana Paula Silva

MARO, 2007

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NDICE

1. Projees metlicas 3 1.1 Rebarbas 3 1.2 Veiamento 4 1.3 Abertura de molde 5 1.4 Molde quebrado 5 1.5 Eroso ou lavagem 6 2. Cavidades 7

2.1 Rechupe disperso 7 2.2 Rechupe aberto 8 2.3 Rechupe de ngulo 9 2.4 Bolha de gs 10 3. Descontinuidades 13

3.1 Quebra a quente 14 3.2 Trinca a frio 15 3.3 Trinca a quente 16 3.4 Trinca de revenimento 17 3.5 Junta fria 18 3.6 Vazamento interrrompido 19 4. Defeitos de superfcie 19

4.1 Reao metal-molde 20 4.2 Sinterizao 21 4.3 Penetrao metlica 22 4.4 Rabo de rato e escama 24 4.5 Marcas de fluxo 25 4.6 Superfcie rugosa 27 5. Pea incompleta 27

5.1 Excesso de jateamento 27 6. Dimenso ou forma incorreta 27

6.1 Deslocamento 28 6.2 inchamento 28 7. Incluses ou anomalias de estrutura 29

7.1 Incluso metlica 29 7.2 Gota fria 30 7.3 Coquilhamento 31 7.4 Coquilhamento inverso 32 7.5 Flotao de grafita 33 7.6 Incluso de areia 34 7.7 Incluso de escria 36 7.8 Incluso de liga 39 8 Propriedades insuficientes 39

8.1 Resistnica trao baixa 39 8.2 Alongamento baixo 40

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1 PROJEES METLICAS

1.1 - REBARBAS

O defeito caracteriza-se por uma fina projeo de metal, com espessura irregular, perpendicular a uma das faces da pea. Ocorre ao longo da linha de apartao do molde, na interseo macho/molde, ou onde quer que dois elementos do molde se interceptem. As principais dimenses, particularmente as espessuras da pea, no so afetadas. Rebarbas podem acelerar o resfriamento nas zonas adjacentes a ela e causar trincas ou, zonas coquilhadas. Causas - Espao livre entre dois elementos do molde ou entre molde e macho. Aes corretivas

- Cuidado na confeco do modelo, molde e machos; - Controle de suas dimenses; - Cuidado na colocao do macho e fechamento do molde; - Selar as junes, onde possvel.

Figura 1 Comparao de dois fundidos ilustrando uma colocao inadequada do macho gerando rebarba (pea da esquerda) e uma pea onde o macho foi bem posicionado no havendo formao do defeito.

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1.2 - VEIAMENTO So projees na forma de veios as quais so geralmente perpendiculares superfcie da pea ocorrendo como um nico veio ou como mais de um veio interconectado. Nunca acontece ao longo das linhas de diviso. Possveis causas - Trincamento da superfcie do molde durante a secagem do mesmo quando existe uma excessiva tendncia contrao da areia devido:

aquecimento muito rpido;

temperatura de secagem muito alta, ou

areia com muito aglomerante ou umidade. - Trincamento superficial ocorrido no momento do vazamento em uma areia a qual est muito densa ou com alto teor em slica; iniciao de formao de escama. - Fissuras do molde acompanhada de inchamento. Aes corretivas Dependendo da causa: - Regular a composio e a secagem da areia; vedao das trincas do molde; - Aumentar a rigidez do molde, reduzir a presso metalosttica.

Figura 2 Veiamento superficial em pea moldada em areia a verde associado a defeito de escama.

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1.3 - ABERTURA DE MOLDE So projees em forma de lminas finas com bordas irregulares e superfcie lisa, geralmente perpendicular a uma das faces laterais da pea. Ocorre ao longo do comprimento da linha de diviso da pea e acompanhada por um correspondente aumento de espessura da pea. Possveis causas Presso esttica ou dinmica do metal lquido excessivas fazendo com que a parte superior do molde se levante e o molde se abra. Aes corretivas - Garantir um correto grampeamento do molde; - Reduzir a altura do canal de entrada.

Figura 3 Abertura de molde causada por levantamento da caixa superior devido lastro insuficiente. 1.4 - MOLDE QUEBRADO

uma projeo massiva irregular, cuja aparncia sugere o destacamento de parte da parede do molde. um defeito normalmente acompanhado por incluses de areia. Possveis causas - Resistncia insuficiente da areia de moldagem. - Manuseio inadequado do molde. Aes corretivas: - Aumentar a quantidade de aglomerante da mistura. - Verificar a condio do molde antes de seu fechamento.

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- Compactar a areia uniformemente

Figura 4 Quebra de molde indicando queda de parte do bolo de areia 1.5 - EROSO/LAVAGEM So projees irregulares, geralmente rugosas na superfcie da pea, usualmente nas vizinhanas de canais ou na superfcie inferior em linha com um canal ou se estendendo ao longo do curso do fluxo de metal dentro da cavidade do molde. Sempre so encontradas incluses de areia em outras regies da pea. Possveis causas - Areia com resistncia (coeso) insuficiente; - Secagem inadequada do molde ou macho; - Sistema de canais deficiente: o metal entra no molde com grande velocidade ou fica em contato por um tempo longo com uma determinada parte do molde ou macho. Aes corretivas - Selecionar um aglomerante que tenha resistncia a quente mais alta; - Aumentar a resistncia compresso a seco da areia;

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- Obter uma compactao (dureza) mais uniforme do molde; - Controlar a cura de moldes e machos; - Adequar o sistema de canais para evitar o enchimento excessivamente rpido ou entrada localizada de metal lquido no molde chocando contra a mesma rea do molde ou macho. Prevenir o fluxo de metal lquido chocando diretamente contra moldes e machos ou paredes verticais da cavidade do macho. - Utilizar canais cermicos e/ou macho coador. - Reforar as zonas mais afetadas do molde, confeccionando-as de material refratrio ou protegendo-as com tinta resistente. 2. CAVIDADES 2.1 - RECHUPE DISPERSO So cavidades estreitas parecidas com lgrimas ou fissuras, geralmente perpendiculares superfcie da pea. Sua profundidade pode ser de at aproximadamente 2cm. A superfcie interna da cavidade dendrtica. Eles sempre so acompanhados de um aumento de tamanho da grafita lamelar. Possveis causas: - Teor em carbono muito baixo; - Teor em nitrognio alto (geralmente maior que 100ppm). Este fator torna-se especialmente importante em sees espessas. sempre resultado de uma alta proporo de ao na carga ou do uso forno eltrico a arco para fuso da carga. - Molde no suficientemente rgido. A liberao do nitrognio ocorre durante a solidificao, causando a disperso dos rechupes. Ao corretiva - Reduo do teor de nitrognio; - Reduo da proporo de ao na carga; - Utilizar forno a induo, forno cubil, etc. em substituio ao forno a arco; - Fixar o nitrognio na forma de nitreto pelo uso de titnio ou alumnio; - Secagem dos moldes.

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Figura 5 Rechupes dispersos em pea de ferro fundido cinzento perltico (C 2,5% e N=106ppm). 2.2 - RECHUPE ABERTO uma cavidade de contrao que se estende at a superfcie, geralmente localizada na parte superior da pea ou em sees espessas, geralmente tem forma de funil e s vezes tem a forma alongada formada por vrias cavidades isoladas.

Figura 6 Rechupe aberto em pea de ferro fundido moldado em areia a verde.

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2.3 - RECHUPE DE NGULO uma cavidade a qual emerge na superfcie em ngulos reentrantes da pea, em canais, ou frequentemente em locais de superfcies isoladas, caracterizadas por uma solidificao lenta. Elas podem ser alongadas em direo ao interior sendo formadas por cavidades isoladas ou zonas porosas. As paredes das cavidades so rugosas e mais frequentemente dendrticas, salvo para certas ligas eutticas. Possveis causas As causas so as mesmas dos rechupes abertos, mas com a possvel interveno adicional da presso do gs do molde e da presso atmosfrica. Um exame simples do defeito geralmente insuficiente para diagnosticar a causa. A respectiva influncia dos principais fatores : contrao de solidificao, expanso (no caso dos ferros fundidos) presso de gs ou presso atmosfrica, podendo ser determinada precisamente, apenas em cada caso particular, por uma observao detalhada durante a produo, e por testes. Aes corretivas - Melhorar o perfil da peas com mudanas progressivas na espessura das sees, ngulos suficientes em cantos e aletas refriadoras. - Colocar resfriadores nos cantos onde o defeito ocorre ou, inversamente, alimentar com massalotes, se possvel. - Usar um alimentar atmosfrico para restabelecer a presso atmosfrica entre a seo em solidificao e promover a alimentao. - Aumentar a permeabilidade da areia e usar sadas de gs adicionais em cantos. - Permitir a contrao livre das primeiras sees a solidificar evitando possveis tenses de trao nos cantos de sees espessas.

Figura 7 Rechupe de ngulo em corpo-de-prova de ferro fundido cinzento moldado em areia a verde.

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2.4 - BOLHAS DE GS So cavidades com parede lisa, geralmente esfrica, nem sempre em contato com a superfcie externa. As grandes cavidades so quase sempre isoladas, as menores (pinholes) aparecem em grupos de dimenses variadas. O interior das paredes das bolhas de gs pode ser brilhantes, mais ou menos oxidados ou, nos casos dos ferros fundidos, pode ser coberto com uma fina camada de grafita. Estes defeitos aparecem em todas as regies do fundido. Possveis causas Estes defeitos so causados basicamente devido ao aprisionamento de gs no metal durante o curso da solidificao. Estes gases podem causar tambm outros tipos de defeitos. Causas metalrgicas (bolhas de gs endgenas)

Teor excessivo de gs no banho metlico (devido a carga do forno, mtodo de fuso, atmosfera, etc); gases dissolvidos so liberados durante a solidificao.

No caso de aos e ferros fundidos: formao de monxido de carbono pela reao de carbono e oxignio (na forma gasosa ou na forma de xido). As bolhas maiores (blowholes) podem ter seu tamanho aumentado atravs da difuso de carbono e, em menor intensidade, em funo da difuso de nitrognio.

Aumento de gs proveniente do molde ou do macho (bolhas de gs exgenas)

Excessiva umidade de machos e moldes

Aglomerantes (ligantes) de macho que liberam grandes quantidades de gs

Teores excessivos de aditivos contendo hidrocarbonetos

Revestimentos e tintas que tendem a liberar muito gs Aprisionamento mecnico (bolhas de gs exgenas)

Sada de gs insuficiente da cavidade do molde

Permeabilidade de gs de machos e moldes insuficiente

Entrada de ar devido a turbulncia nos canais de distribuio e ataque Aes corretivas para o defeito bolha de gs

Promover adequada sada de ar e de gases da cavidade do molde (vents, canais de subida)

Aumentar a permeabilidade de machos e moldes

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Evitar sistemas de enchimento inadequados

Assegurar secagem e estufamento adequado dos moldes de areia

Reduzir quantidade de bentonita e aditivos na areia e/ou troc-los

Reduzir o comprimento do canal de distribuio e altura de vazamento (altura da panela em relao ao molde ou vazar com a panela mais prxima do funil)

Aumentar a presso metalosttica pelo aumento de altura do canal de descida Para ferros fundidos:

Evitar a introduo de xidos e oxidao do banho evitando o uso de cargas metlicas enferrujadas e tomando cuidados na fuso e vazamento (panelas limpas, evitar formao de escrias na panela, uso de escorificante, etc).

Manter o teor de alumnio em valores baixos, 0,02% max o recomendado), pois este elemento provoca reao de reduo com o vapor da gua proveniente do molde, liberando hidrognio, que absorvido pelo metal lquido e fica preso no fundido que se solidifica rapidamente, no dando tempo para a liberao do hidrognio formado. Em alguns casos, a fonte de alumnio o ferro silcio e neste caso, a soluo pode ser o emprego de ferros-silcio com menos teor de alumnio.

Evitar usar moldes e areia muito quentes (acima de 50 graus centigrados)

Evitar temperaturas de vazamento muito baixas

Dicas para o diagnstico de bolhas de gs

Cavidades muito grandes (blowholes), geralmente, tem causas externas

Bolhas exgenas apresentam dimenses variadas e podem se apresentar de forma isolada ou em grupos

Bolhas endgenas (origem ou causa interna) so, geralmente, pequenas, de tamanho mais uniforme e distribudas ao longo de todo o fundido ou concentradas

Em ligas ferrosas, as bolhas de hidrognio apresentam paredes brilhantes, as bolhas de CO tem colorao azulada e as bolhas formadas a partir de gs aprisionado so cinzentas e levemente oxidadas

Nem sempre possvel se fazer o diagnstico do defeito de bolhas de gs pelo simples exame do defeito. Geralmente esta avaliao requer investigaes e, somente aps esse estudo, possvel se fazer o ajuste dos fatores de ordem metalrgica e de molde (areia, socagem, sistema de canais, etc).

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a b

c d

e Figura 8 a) Bolha de gs causada por graxa da mquina na face do molde; b)Causado por macho no curado adequadamente; c) evoluo de gs tpica na parte superior; d)bolhas dispersas provocadas por grumos de argila mida na areia; e) bolhas sub superficiais causadas por vazamento com temperatura baixa em areia com alta umidade.

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3. DESCONTINUIDADES 3.1 - QUEBRA A QUENTE uma quebra que frequentemente difcil de ser vista porque a pea geralmente no se separa em fragmentos. A superfcie da fratura pode estar descolorada devido oxidao. O perfil da pea tal que no se esperaria a quebra resultante de restries durante o resfriamento. Possveis causas Danos pea enquanto ela ainda est quente devido a manuseio ou temperatura excessiva na desmoldagem. Aes corretivas - Cuidado na desmoldagem e manuseio da pea enquanto ela ainda estiver quente. - Resfriamento suficiente da pea no molde.

Figura 9 Quebra a quente em pea vazada em molde permanente com quebra provocada por desmoldagem prematura.

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3.2 - TRINCA A FRIO uma trinca na forma de fratura visvel. As bordas so agudas delineando uma fratura de largura constante a qual, em geral, se estende por toda seo. A textura da superfcie comumente tem a aparncia de pea quebrada a frio. Se estiver oxidada (ligas ferrosas ou base cobre) ela uma trinca a quente. Possveis causas - Antes de qualquer coisa, um perfil o qual crie grandes diferenas nos tempos de resfriamento. - Sistema de canais e de alimentao os quais criam ou acentuam diferenas nas taxas de resfriamento. - Foras externas ou choque que podem se somar ao efeito de altas tenses de trao presentes (durante a desmoldagem, manuseio, limpeza, usinagem ou em servio). - Tenso de trao ou dutilidade insuficientes da liga. Aes corretivas - Projeto (perfil) adequado da pea. - Canais, alimentadores e resfriadores os quais produzam uma taxa uniforme de resfriamento. - Resfriamento lento no molde, tambm acompanhado por remoo rpida de sees pesadas (pesadas salincias e seus machos internos, por exemplo). - Cuidado na desmoldagem. Uso de marretas leves (alumnio, cobre, borracha dura, madeira dura). - Limitar o comprimento da trinca entre distancias aceitveis por furos broqueados em suas extremidades. - Para peas sujeitas a trincamento a frio, uso de tratamento trmico de estabilizao consistindo de aquecimento seguido de resfriamento lento (para o ferro fundido: aquecimento e resfriamento 50C/h, com uniformizao da temperatura a 550C por 2 horas mais uma hora por centmetro de espessura de seo).

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Figura 10 Trinca a frio (em anel de ferro fundido cinzento moldado em areia a verde) devida restrio a contrao aps solidificao. 3.3 - TRINCA A QUENTE So fissuras intercristalinas mais ou menos profundas de contornos irregulares. As trincas sempre exibem uma estrutura de dendritas finas com uma superfcie oxidada. O defeito ocorre mais frequentemente nas ltimas sees a se solidificarem nas quais as restries esto presentes (mudanas de sees e ngulos reentrantes, por exemplo) Possveis causas - Mecanismo bsico: uma liga solidificando alcana a temperatura prxima temperatura solidus e sujeita a uma restrio ou deformao. - Em geral: A contrao impedida devido falhas no projeto (design):

Grandes diferenas na espessura das sees.

Transio abrupta de uma espessura para outra.

Muitas ramificaes, sees interconectadas. A contrao impedida devido ao molde:

Excessiva rigidez de machos e moldes.

Vitrificao da areia.

Alongamento ou deformao do molde.

Areia aquecida.

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Aes corretivas: - Corrigir as causas gerais listadas acima. - Colocar aletas resfriadoras ou resfriadores externos nos locais sujeitos a tenso de trao e onde um resfriamento mais lento esperado.

a b Figura 11 a) Trinca a quente causada por colocao de resfriador em ponto quente prximo ao massalote; b) trinca provocada por baixa colapsibilidade do macho. 3.4 - TRINCA DE REVENIMENTO uma descontinuidade na forma de fenda a qual visvel a olho nu. A trinca claramente delineada por bordas agudas e de largura uniforme; ela pode ocorrer apenas na superfcie ou se estender por toda a seo. As paredes da trinca, devido oxidao pelo aquecimento so descoloradas no caso das ligas ferrosas. Possveis causas - Descuido ou tratamento trmico imprprio. - Peas as quais tm uma tenso (residual) inicial. Aes corretivas: - Modificar a prtica de revenimento: temperatura e natureza do meio de revenimento. - Utilizar ligas as quais a velocidade crtica de revenimento baixa.

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- Modificao do perfil da pea (espessura das sees mais uniformes). 3.5 - JUNTA FRIA

uma descontinuidade linear com bordas arredondadas. O defeito tem uma aparncia caracterstica e pode variar em profundidade, se estendendo parcialmente ou totalmente atravs da seo da pea. No caso mais leve, consiste meramente de um chanfro pouco profundo com bordas arredondadas. A junta fria ocorre em superfcies amplas da pea, em sees finas as quais so difceis de encher, ou quando dois fluxos de metal convergem no molde devido seqncia de enchimento. Possveis causas: - Fluidez insuficiente; metal oxidado. - Vazamento lento ou interrompido. - Sadas de gs insuficientes. Aes corretivas: - Vazar a temperaturas mais altas. - Aumentar a fluidez do metal. - Alterar os canais de enchimento para encher o molde mais rapidamente. - Aumentar as sadas de gs do molde.

a b Figura 12 a) Junta fria devido a interrupo do vazamento; b) Junta fria devido a canais de ataque muito pequenos.

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3.6 - VAZAMENTO INTERROMPIDO Uma descontinuidade na forma de fissura a qual aparece como uma junta visvel ao longo de um plano horizontal da pea. As duas pores da peas podem estar completamente separadas ou unidas em alguns pontos. As partes mais baixas apresentam bordas arredondadas. Possveis causas: - Irregularidades no vazamento levando momentaneamente a interrupes do fluxo de metal enquanto o molde est sendo preenchido. - Metal insuficiente na panela; um momentneo atraso antes da outra panela iniciar o enchimento do molde permite que a superfcie do primeiro metal inicie a solidificao. Aes corretivas: - Evitar qualquer irregularidade no vazamento. - Estar certo de que existe metal suficiente na panela para preencher o molde. - Verificar as dimenses da panela.

Figura 13 Vazamento interrompido. O volume da panela foi insuficiente para o preenchimento do molde. 4. DEFEITOS DE SUPERFCIE 4.1 - REAO METAL-MOLDE, CASCA DE LARANJA, PELO DE JACAR Toda a superfcie da pea coberta com defeito oco e cncavo parecido com varola. As dimenses do defeito podem variar de acordo com a severidade da condio. Eles so largos em sees espessas.

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Possveis causas: Uso de areia sinttica com regenerao insuficiente a qual est contaminada com produtos cidos provenientes de machos e aditivos. Reao a alta temperatura entre a areia e o metal lquido. Ao corretiva: - Medida de emergncia: adicionar uma soluo aquosa de carbonato de sdio areia durante a mistura. - Soluo definitiva: uso de areia adequadamente regenerada. - Medir o pH da areia uma forma de identificar a degradao da areia.

Figura 14 Reao metal-molde na parte da pea em contato com areia com regenerao insuficiente. 4.2 - SINTERIZAO Uma fina camada de areia fundida a qual adere fortemente pea. A superfcie tem uma aparncia vtrea. A condio mais prevalente em regies mais aquecidas do molde. Possveis causas: - Temperatura de sinterizao da areia muito baixa. - Temperatura de vazamento alta. - Aquecimento local excessivo (pontos quentes) - Reao de formao de escria da areia e xidos ou sulfetos no metal lquido. Aes corretivas: - Uso de um agregado de moldagem mais refratrio.

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- Utilizar sistema de canais que evite pontos quentes. - Vazar com temperatura mais baixa.

Figura 15 Sinterizao de areia. 4.3 - PENETRAO METLICA uma projeo sem nenhuma forma geomtrica em particular, composta de uma mistura de areia e metal tendo uma aparncia esponjosa e fortemente aderida pea. Geralmente ocorre em locais a areia fica mais quente (machos, sees cncavas) e de menor densidade. Possveis causas: Os seguintes fatores tendem a favorecer o defeito: - Baixa tenso superficial do metal lquido: alto teor de fsforo, silcio ou mangans. - Elevada presso esttica ou dinmica do metal. - Temperaturas elevadas do metal e da areia. - Areia grossa, ou insuficientemente compactada. - Refratariedade insuficiente da areia (muita argila ou aditivos fusveis) - Excesso de aglomerante. - Condutividade trmica da areia muito baixa.

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- Qualidade ruim da pintura do molde. Aes corretivas: - Uso de um agregado de moldagem mais refratrio. - Utilizar sistema de canais que evite pontos quentes. - Vazar com temperatura mais baixa.

Figura 16- Penetrao metlica. 4.4 - RABO DE RATO E ESCAMA O rabo de rato um defeito superficial raso, que aparece, geralmente, somente na parte inferior do fundido. Este defeito consiste de uma ranhura de at 5mm de profundidade com aresta (quina) viva (afiada) abaixo da qual pode ter areia depositada. A escama uma projeo metlica irregular de vrios milmetros de espessura, geralmente com quinas vivas, paralelas superfcie do fundido e com aspecto muito rugoso. As escamas geralmente ficam agarradas ao fundido em somente alguns poucos pontos, sendo, portanto de fcil remoo. A superfcie do fundido com este defeito apresenta uma depresso que tem a forma e a espessura da escama. As escamas podem ser retiradas com um formo, mas as reas do fundido de onde se retira as escamas permanecem com a depresso. As escamas podem acontecer na superfcie superior e na superfcie inferior dos moldes e, com pequena probabilidade, nas paredes laterais Os rabos de rato quase sempre se espalham a partir dos locais prximos aos canais de ataque e, com menor freqncia, so interconectados (em braos ramificados). Quando a

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areia tem forte tendncia a este tipo de defeito, os rabos de rato podem vir acompanhados por uma ruptura superficial na pea devido expanso da areia (geralmente tem profundidade de 2 mm) e por escamas. As escamas geralmente so paralelas aos rabos de rato ou podem envolv-los. A diferena entre esses defeitos e a superfcie sem defeito adjacente pequena (em muitos casos de difcil percepo). As possveis causas para o defeito de rabo de rato so as mesmas do defeito de escamas. O calor do metal lquido provoca a condensao da umidade logo abaixo da superfcie. A expanso da slica provoca a ruptura e o destacamento da crosta de areia na camada adjacente zona de areia condensada. Por causa do aumento de volume a crosta se estende para o interior do metal (ver esquema adiante). As quinas de carepa da areia formam ranhuras conhecidas como rabos de rato. Remdios (aes corretivas) para os defeitos rabo de rato e escamas 1. Aumentar a resistncia da areia atravs de:

adio de mais bentonita

adio de bentonita sdica

resfriamento do sistema de areia

utilizao de areia mais grossa 2. Reduo das tenses compressivas atravs de:

enchimento mais rpido do molde

umidade adequada (no excessiva)

uso de aditivos que devido a sua combusto compensam a expanso da slica, como carvo, piche e asfalto (aditivos que contenham madeira ou celulose devem ser usados com precauo pois reduzem a resistncia da areia).

3. Aumentar a permeabilidade do molde No se recomenda:

inclinar o molde

cobrir as reas suscetveis a escama e rabo de rato com placas finas de metal

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Figura 17 Escama associada a rabo de rato.

Figura 18 Rabo de rato. 4.5 - MARCAS DE FLUXO So marcas de depresso distribudas irregularmente, alongadas ou arredondadas, que geralmente seguem o curso do metal lquido no enchimento dos massalotes ou se localizam em reas distantes dos ataques. Seu aspecto pode ser confundido com rabos de rato. Estas marcas geralmente aparecem juntamente com poros superficiais. Antes da limpeza, observam-se carepas de xidos nas depresses. Possveis causas

Teor excessivo de gs no metal lquido devido a desoxidao insuficiente

Moldes e machos revestidos que produzem gs em excesso

Enchimento lento da cavidade do molde canal de ataque onde o metal entra lentamente, e o gs na cavidade do molde interfere na rapidez e na continuidade do enchimento do molde.

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Aes corretivas para o defeito marcas de fluxo

Fazer cuidadosa desoxidao do metal lquido

Reduzir a distncia percorrida pelo metal lquido no molde (canal)

Aumentar o nmero de ataques, inclinar o molde

No caso de moldes grandes, reduzir substancialmente o tempo de vazamento

Secar adequadamente o molde e utilizar revestimentos (tintas) de baixo teor em gs

Proporcionar correta ventilao para moldes e machos (permeabilidade, vents, etc)

Figura 19 Marcas de fluxo em pea de ao fundido causadas por grande quantidade de gs no metal lquido. 4.6 - SUPERFCIE RUGOSA A superfcie do fundido se apresenta rugosa, sendo a profundidade da rugosidade da mesma ordem de grandeza dos tamanhos dos gros de areia. Tal rugosidade pode ser acompanhada de incluses de areia. No caso de areia sinttica a rugosidade sempre aparece juntamente com outros defeitos provenientes da expanso da areia (rabo de rato, escama). O defeito de superfcie rugosa especialmente comum em moldes de areia verde em regies da face superior; em moldes de areia seca em reas com ausncia ou com pequena camada de faceamento ou tinta base de grafite. Possveis causas

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Na superfcie metal/molde h um equilbrio entre foras de capilaridade da areia (permeabilidade para gs), tenso superficial do metal e presso metalosttica Se a presso metalosttica supera as fora opostas, o metal lquido penetra entre os gros de areia provocando excesso de rugosidade na superfcie do fundido. H um determinado valor crtico da presso metalosttica (denominada presso de penetrao), acima do qual ocorre uma rugosidade muito forte (cuja profundidade superior s dimenses do gro de areia). Alm da rugosidade da superfcie pode ocorrer o defeito chamado chuva de areia (rain of sand), como conseqncia do deslocamento dos gros de areia, que ocorre devido expanso da slica. Aes corretivas para o defeito superfcie rugosa

Usar areia de maior nmero de finura (mais fina)

Adicionar areia fina no sistema de areia

Para ferros fundidos, adicionar carvo na areia de moldao

Reduzir tenses compressivas (enchendo rpido o molde, evitando umidade excessiva, utilizando aditivos que compensem a expanso da slica, como carvo, piche e asfalto).

Utilizar revestimento para o molde (tintas) ou aumentar a camada de faceamento.

Uniformizar e/ou aumentar a socao

Reduzir temperatura de vazamento

Reduzir presso metalosttica Para evitar o defeito de rugosidade excessiva em moldes de alta presso deve-se:

Adicionar areia nova no sistema em intervalos regulares

metal

tenso superficial +

foras de capilaridade

presso metalosttica

gros de areia

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Aumentar a permeabilidade da areia, evitando teor excessivo de finos

Reduzir o nvel de aditivos carbonceos na areia, mantendo baixo teor de combustveis (perda ao fogo)

Reduzir a umidade da areia

Manter nveis normais de bentonita

Projetar canais que evitem o choque direto do metal contra as paredes do molde

Reduzir a velocidade do metal durante o vazamento

Fazer canais de subida finos em situaes nas quais ocorre rpido enchimento durante o vazamento.

5. PEA INCOMPLETA 5.1 - EXCESSO DE JATEAMENTO Falta de cantos ou bordas ou falta de material (pontos finos) em superfcies planas das peas ocorrem apenas aps limpeza por jateamento. Podem ocorrer apenas em partes da pea. Causa: Remoo excessiva de metal devido a um intenso jateamento, pode ser causada por material com defeito, mas normalmente negligncia do operador do equipamento de limpeza. Aes corretivas: - Limitar o grau de jateamento, na pea em geral ou em partes especficas. - Certificar-se que o equipamento est operando satisfatoriamente.

Figura 20 Excesso de jateamento.

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6. DIMENSO OU FORMA INCORRETA 6.1 - DESLOCAMENTO A pea parece ter sido submetida ao de cisalhamento paralelo linha de apartao. As bordas opostas so iguais e opostas em direo. Possveis causas: - Alinhamento inadequado ou perda de ajuste na montagem do modelo. - Alinhamento inadequado ou perda de ajuste na montagem da placa-modelo. - Dano acidental ao molde ocorrido durante o fechamento do molde. - Alinhamento inadequado ou perda de ajuste na montagem da caixa de macho.

a b Figura 21 a)Deslocamentos devido a deslocamento do macho; b) deslocamento ocorrido durante o fechamento do molde. 6.2 - INCHAMENTO um defeito de aumento de massa em superfcies externas e internas e quinas de fundidos, geralmente rugosas e em combinao com os defeitos de rugosidade, penetrao metlica e veiamento. Possveis causas Inchamento devido a gravidade:

Socao insuficiente da areia

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Secagem incompleta

Presso excessiva do metal lquido Inchamento de solidificao:

Deformao do molde (rigidez insuficiente) devido expanso do fundido causada pela formao de grafita na solidificao (expanso graftica), sendo este defeito, neste caso, acompanhado por rechupes internos ou poros.

Aes corretivas para o defeito inchamento Inchamento devido gravidade:

Aumento da socao nas reas mais sujeitas ao defeito ou aumento da quantidade de bentonita da areia

Substituir areias aglomeradas quimicamente ou estufadas por areia verde

Modificar a localizao do fundido no molde junto com os sistemas de alimentao e enchimento a fim de reduzir a presso do metal lquido

Inchamento devido a solidificao:

Aumentar a rigidez do molde

Figura 22 Inchamento

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7. INCLUSES OU ANOMALIAS DE ESTRUTURA 7.1 - INCLUSO METLICA Incluses metlicas ou intermetlicas de vrios tamanhos as quais so claramente diferentes em estrutura e cor do material base original, e mais especialmente diferente em propriedades. Estes defeitos aparecem mais frequentemente aps a usinagem. Possveis causas: - Combinaes formadas como intermetlicos entre o metal e impurezas metlicas (impurezas estranhas). - Materiais de carga ou ligas que so adicionadas os quais no so completamente dissolvidos no metal. - Durante a solidificao, compostos intermetlicos insolveis se formam e segregam, concentrando-se no lquido residual. - Constituintes de liga os quais no so completamente dissolvidos, ligas-me ou metais estranhos acidentalmente introduzidos formando incluses durante a solidificao. Aes corretivas: - Assegurar que a carga metlica est limpa; eliminar metais estranhos. - Usar peas pequenas de material de liga e ligas-me na composio da carga. Estar certo de que o banho est quente o suficiente quando realizar as adies. Uma agitao vigorosa acelera a fuso e dissoluo. No fazer adies muito prximas do momento do vazamento. - Tomar cuidado no vazamento para evitar qualquer depsito de escria os quais podem estar presentes na parte inferior do cadinho.

Figura 23 pea de ferro fundido cinzento contendo fragmento de incluso metlica.

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7.2 - GOTA FRIA So incluses metlicas, geralmente esferoidais, localizadas na superfcie inferior da pea. Sua composio qumica idntica da pea. A superfcie da incluso geralmente oxidada. Possveis causas: Gotculas de metal as quais entram no molde prematuramente, solidificam, e no refundem e se fundem no metal remanescente. Aes corretivas: - Proteger as aberturas dos moldes contra respingos de metal. - Arranjar canais e alimentadores corretamente (espaamento relativo e altura). - Cuidado no vazamento.

Figura 24 Superfcie inferior de pisto de ferro fundido cinzento apresentando gota fria e bolhas de gs. 7.3 - COQUILHAMENTO Estrutura de ferro fundido branco, no mnimo parcialmente, especialmente em sees finas ou em cantos e bordas, as quais mudam progressivamente para uma estrutura normal. A transio entre a estrutura cinzenta e branca pode ser muito gradual (coquilhamento primrio normal) ou pode ser descontnua com reas brancas em estrutura cinzenta e reas cinzentas em reas brancas (mesclado). Causas: Carbono equivalente e/ou a razo carbono/silcio incorretos para a espessura, ou taxa de resfriamento. Aes corretivas: - Inocular prpria e adequadamente.

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- Reduzir as taxas de resfriamento (por exemplo, eliminar rebarbas, as quais causam o um rpido resfriamento local). - Limitar e controlar o teor de elementos formadores de carbonetos (Por exemplo, o Cr). - Evitar superaquecimento ou tempo prolongado de manuteno do metal lquido.

Figura 25 Coquilhamento em peas de ferro fundido nodular.

Figura 26 Coquilhamento em peas de ferro fundido cinzento. 7.4 - COQUILHAMENTO INVERSO As bordas em volta da superfcie da fratura uma estrutura de ferro fundido cinzento normal, ao passo que no interior a seo pode estar completamente branca sem transio, apresentando apenas uma pequena rea branca, ou pode ser em grande parte mesclada.

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Possveis causas: - Razo S/Mn excessiva. - Alto teor de hidrognio. - Alto teor de titnio em combinao com um baixo teor de enxofre. Aes corretivas: - Reduzir o teor de enxofre; dessulfurar se necessrio. Neutralizar o enxofre com mangans (Mn de exceder 1,75x %S + 0,3). - Promover um superaquecimento adequado e inocular. - reduzir o teor de hidrognio pelo uso de panelas pr-aquecidas. Secar os moldes.

Figura 27 Coquilhamento inverso em ferro fundido nodular. 7.5 - FLOTAO DE GRAFITA O material apresenta baixas propriedades mecnicas. Fraturas de espessuras menores que 25mm apresentam reas mais largas, bordas escuras localizadas em sees na parte superior da pea. Na regio onde a grafita se acumulou pela flotao, o exame microscpico revela ndulos explodidos, bem como enriquecimento em sulfetos e xidos de magnsio. Possveis causas - Carbono equivalente alto com relao espessura da pea.

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- Tratamento de nodulizao e inoculao realizados a temperaturas baixas (inferiores que 1450C). - Grande atraso entre o tratamento e o vazamento. - Resfriamento muito lento no molde. Aes corretivas - Limitar o carbono equivalente em funo da espessura da pea. Por exemplo; -10mm de espessura: CE = 4,5 mx. -30mm de espessura; CE = 4,3 mx. - Realizar o tratamento de nodulizao e inoculao em faixa de temperatura tima, entre 1480C e 1510C. - Vazar o metal em no mximo 10 minutos aps o tratamento. - Manter a temperatura de vazamento entre 1400C e 1360C. - Estar certo de que as taxas de resfriamento molde e de solidificao so as mais rpidas possveis.

Figura 28 Flotao de grafita.

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7.6 - INCLUSES DE AREIA As incluses de areia tm forma irregular, so geralmente compactas e tendem a aparecer nas partes superiores das peas. Geralmente as incluses de areia so visveis na superfcie do fundido bruto, mas, h casos em que so detectadas somente durante a usinagem. As incluses de areia podem vir acompanhadas de projees metlicas (excessos de metal). Neste caso, a areia que se solta do molde arrastada pelo metal lquido, se alojando em regies s vezes distantes do local de onde se soltaram. Incluses de areia, formando cavidades de aproximadamente 2 a 6 mm de profundidade, costumam aparecer tambm junto a defeitos de escamas. As incluses de areia podem ocorrer devido a diferentes falhas e por isso so as possveis causas e solues so apresentadas separadamente para cada uma delas. Possveis causas para incluso de areia devido a queda de fragmentos de moldes e machos

A areia de faceamento (areia em contato com o modelo) no de adere perfeitamente areia de enchimento e se solta durante a retirada do modelo do molde, manuseio ou fechamento das caixas de moldao.

Areia com baixa resistncia (resistncia a compresso a verde baixa), especialmente quando se utiliza areias diferentes no molde (de enchimento e de faceamento). Pode ocorrer separao das diferentes camadas de areia durante o vazamento em funo da expanso da areia de faceamento.

Remdios e aes corretivas para quebra de moldes e machos

Aumentar a quantidade de aglomerante (bentonita nas areias sintticas)

Evitar grandes diferenas, especialmente na resistncia a compresso a verde, quando se utiliza mais de um tipo de areia no molde

Socar a areia uniformemente

pea

Projeo metlica (excesso)

areia arrastada

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Fazer o reparo de partes danificadas dos moldes antes de fechar as caixas e utilizar varetas de reforo do molde (armaes)

Possveis causas para incluso de areia devido a quebra de moldes e machos

Quebra durante remoo do modelo feita de forma errada

Resistncia insuficiente da areia

Falhas na utilizao de armaes quando os bolos de areia so muito profundos

Presso de metal elevada no molde

Secagem insuficiente de machos Remdios (aes corretivas) para quebra de moldes e machos

Fazer correta extrao de modelos

Aumentar a resistncia da areia (aumentar a quantidade de bentonita da areia sinttica, aumentar o tempo de mistura)

Projetar canais de forma a evitar uma elevada presso de metal lquido nos bolos de areia

Vedas todas as trincas ou falhas aparentes no molde antes se fechar as caixas

a b Figura 29 a) quebra de um canto do molde causado por baixa resistncia da areia permitiu que ocorresse incluso de gros de areia em outra parte da pea; b) areia deixada dentro do molde provocando incluso.

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7.7 - INCLUSES DE ESCRIA E XIDOS Incluses de escria e xidos So incluses no metlicas de forma irregular semelhantes escria ou drosses (xidos) formados no forno de fuso ou nas panelas de tratamento de metal lquido. As incluses de escria e xidos podem ocorrer na parte superior ou no interior das paredes do fundido. No primeiro caso, as incluses podem ser total ou parcialmente arrancadas durante a limpeza (jateamento), deixando cavidades (pode-se utilizar o microscpio eletrnico para se analisar os resduos que permanecem nas cavidades mesmo depois do jateamento da pea). No segundo caso o defeito somente pode ser detectado na usinagem ou por radiografia. Possveis causas o defeito de incluses de escria e xidos A origem das incluses pode ser tanto escria de fuso, ou escrias decorrentes de tratamentos do metal lquido. Os xidos podem ser formados tambm devido a reaes do metal lquido com o refratrio dos fornos e panelas. Essas partculas no metlicas se acumulam, geralmente, na parte superior dos fundidos, mas podem ficar presas em outras regies como quinas ou em frente a machos. Aes corretivas para o defeito de incluses de escria e xidos

Evitar a entrada no molde de escrias e xidos formados no forno ou na panela

Manter panelas limpas e utilizar escoirificante nas panelas

Assegurar-se que as escrias fiquem retidas na panela durante o vazamento, sendo aconselhvel a utilizao de panelas com sifo, vazamento pelo fundo da panela ou panela com bico de chaleira (teapot)

Manter canal cheiro durante o vazamento

Utilizar filtros

Projetar canais que retenham escria

Localizar as superfcies a serem usinadas na parte inferior do molde Bolhas de gs associadas escria muito comum a ocorrncia de defeitos de bolha de gs associadas a incluso no metlica. Estas incluses podem ocorrer em todas as regies do fundido, mas geralmente, se localizam na parte superior ou nas reentrncias de ngulos ou em frente a machos. As anlises qumicas dessas incluses revelam que so constitudas por elevados teores de silcio, mangans, enxofre e ferro, podendo se apresentar sob a forma de sulfetos xidos de silcio, de mangans e de ferro.

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Na anlise em microscpio ou mesmo visual, verifica-se uma incluso de colorao cinzenta que a mesma colorao da fase slica pura (por isso deve-se ter cuidado para no confundi-la com incluso de areia). Possveis causas para o defeito de bolha de gs associada escria No metal lquido podem ocorrer variados tipos de reaes qumicas: entre os elementos constituintes da liga (carbono, mangans, enxofre, alumnio,

titnio, etc) entre o metal lquido e o refratrio do forno e panelas entre o metal lquido e os xidos nele formados entre o metal lquido e o material e revestimento de moldes e machos Essas reaes ocorrem como resultado das condies do metal lquido, que so muito afetadas pela qualidade da matria prima utilizada ou pela maneira com que o metal produzido, podendo-se citar como fatores que aumentam o defeito uma relao Mn / S inadequada, excesso de escria gerada em funo de tratamentos do metal lquido, refratrios midos (que formam xidos no metal), entre outros. Aes corretivas para o defeito de bolha de gs associada escria

Utilizar matrias primas contendo o mnimo de incluses internas de xidos e que no apresentem oxidao externa (ferrugens)

Evitar baixa relao entre os teores de silcio e mangans, mantendo o % silcio % mangans + 0,5%

Limitar o teor de alumnio do fundido a 0,01%

Evitar a introduo de titnio, que provoca o defeito e tem efeito cumulativo no metal

Fundir e retirar o metal do forno em temperatura elevada

Manter temperatura de vazamento correta (observando-se a espessura da pea)

Vazar rapidamente

Projetar sistemas de canais que evitem turbulncia

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Figura 30 xidos metlicos oriundos da panela.

Figura 31 - Incluso de escria localizada na parte superior do canal.

Figura 31 - Incluso de filme de xido formado devido turbulncia do metal nos canais.

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7.8 - INCLUSO DE LIGA (PATA DE CAVALO)

O defeito s ocorre no nodular em contato com a areia a verde. Ocorre mais no nodular ferrtico. Ocorre muito pouco no nodular perltico. A incidncia do defeito diminui bastante aps as campanhas de bolas. No ocorre no cinzento. No ocorre na interface metal-macho. Antes do jateamento, observa-se dentro da cavidade, um resduo de cor branca. A metalografia tica indica a presena, junto ao defeito, de um cordo de grafita

lamelar e tambm a presena de escria. Causas e solues em estudo.

Figura 32 Defeito de Para de cavalo. 8 PROPRIEDADES INSUFICIENTES As propriedades mecnicas tm forte correlao com a microestrutura. 8.1 Resistncia trao baixa - Falta de elementos de liga. - Grafitas tipos D e E favorecem o aparecimento de matriz ferrtica, sendo a ferrita a

responsvel pelo decrscimo de resistncia mecnica. - A orientao radial dos veios de grafita tipo B, prejudica a resistncia trao. - O aumento da quantidade de grafita na microestrutura, tende a reduzir o limite de

resistncia trao, devido a fato de que a grafita ser um constituinte de baixa resistncia.

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- Um maior nmero de esferides favorece a incidncia de ferrita consequentemente diminuindo a resistncia trao.

- Nucleao excessiva (grande quantidade de clulas eutticas ou de esferides) tende a aumentar o risco de rechupes com conseqente perda de resistncia mecnica.

- Quanto melhor o grau de esferoidizao melhor ser a resistncia e maior o alongamento.

- Inoculao insuficiente ou falta de inoculao. 8.2 Alongamento baixo - Um baixo grau de esferoidizao, bem como a presena de grafita vermicular no ferro

fundido nodular afeta sensivelmente o alongamento. - A presena de descontinuidades (rechupes, porosidades, trincas, etc) afeta

sensivelmente o alongamento.

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BIBLIOGRAFIA AFS. International atlas of casting defects. Des palines, 1993. 337p. il.