Tipos de defeitos de fundição e como evitá-los em seus produtos

A produção de fundição é um processo complexo de várias etapas. O nível de habilidade em cada processo varia muito. As habilidades do trabalhador, o gerenciamento da qualidade e os métodos de teste e os equipamentos afetam a qualidade final da fundição. Se você quiser saber quais são os tipos de defeitos de fundição existentes e os métodos para evitá-los, este guia fornecerá uma visão geral de todos os defeitos de fundição.

Quando o metal entra no gás durante o processo de fundição e se solidifica, ele produzirá porosidade. Os gases mais comuns que formam a porosidade são nitrogênio, oxigênio ou hidrogênio. Embora o molde permita que o gás escape, muitos fatores podem fazer com que o gás não saia. Isso resulta em um defeito comum na superfície da fundição de revestimento. Há três defeitos comuns de fundição relacionados à porosidade.

1. Defeito de fundição com pinhole

Defeito de fundição com pinhole é outro termo para estoma. Os orifícios são os defeitos de fundição de metal mais comuns e podem ser causados por qualquer dificuldade com o sistema operacional. Os defeitos de fundição com pinhole são frequentemente visíveis a olho nu perto da superfície da fundição ou em grupos.

Causas de defeitos de fundição e de fundição

1. É usada areia com alto teor de umidade.
2. Aço derramado de uma concha úmida ou gaseificação inadequada
3. O metal fundido absorve hidrogênio ou gás monóxido de carbono.

Medidas

1. Ao reduzir o teor de umidade da areia
2. Aumentar a permeabilidade da areia
3. Devem ser usados bons fluxos e métodos de fusão
4. Por solidificação rápida

2. Estômatos

Uma cavidade maior do que um orifício é chamada de porosidade nos defeitos de fundição. Eles geralmente estão localizados na parte interna da peça fundida. Antes da usinagem, são difíceis de identificar e exigem investigação harmônica, ultrassônica, magnética ou de raios X.

Causas de defeitos de fundição e de fundição

1. Há muita água na areia.
2. A areia tem baixa permeabilidade.
3. O grão de areia é muito pequeno.
4. Areia que foi compactada demais
5. Ventilação insuficiente

Medidas

1. O teor de umidade da areia deve ser controlado e mantido no nível necessário
2. Deve-se usar areia de alta permeabilidade
3. Deve-se usar areia de tamanho adequado
4. Não compactar demais
5. Deve ser fornecida ventilação adequada

3. Furos abertos

A porosidade nos defeitos de fundição é mais difícil de ser notada do que os furos abertos, que aparecem na superfície da fundição. Na maioria dos casos, ocorre uma abertura rachada na superfície da peça fundida. Essas falhas são geradas pelo ar preso no molde quando o metal é derramado.

Causas de defeitos na superfície de fundição

1. Má ventilação de moldes e núcleos
2. Secagem insuficiente de moldes e machos

Medidas

1. Areia seca e respirável para evitar aberturas
2. Escolha areia grossa. Quanto mais grossa for a areia, melhor será a permeabilidade
3. Certifique-se de que o molde e o núcleo estejam secos

Como o metal é menos denso como líquido do que como sólido, ele encolhe. Durante o processo de resfriamento, problemas de contração são comuns. O encolhimento da solidificação da liga é típico, mas o encolhimento desigual causa falhas na superfície da fundição.
Durante o processo de solidificação, a retração causa uma depressão na fundição. Os espaços de retração têm bordas afiadas em vez da superfície lisa dos vazios de gás. Os vazios são frequentemente encontrados em conjunto com fraturas ou rachaduras dendríticas. Grandes espaços vazios de contração podem comprometer a integridade da peça fundida e fazer com que ela se quebre sob pressão. Os defeitos de fundição podem resultar da contração de duas maneiras.

1. Defeitos de contração abertos

Uma depressão (também conhecida como superfície deprimida) ou um furo se forma na superfície de um produto fundido devido à retração aberta (também chamada de tubo). Quando o metal encolhe de forma desigual, ele suga o ar para dentro do molde naquele local, resultando em falhas como essas.

2. Defeitos de contração fechados

As falhas de contração fechadas, também conhecidas como soltura por contração, são falhas na fundição que causam furos de contração fechados. A retração microscópica, por outro lado, não pode ser vista pelo olho humano.
As falhas de contração fechadas são mais comumente encontradas perto do topo de pontos quentes ou poças isoladas de líquido quente.

Causas de defeitos de fundição de metal

Quando a temperatura do metal líquido no molde não é a mesma, surgem defeitos de contração. Os defeitos de contração podem ocorrer se o metal for derramado muito quente no molde ou se o metal se solidificar de forma desigual. Quando o projeto do molde ignora o padrão de solidificação direcional, a solidificação irregular é comum.

Medidas

O tratamento térmico de ligas ferrosas para reduzir as tensões residuais, em particular, ajuda a evitar empenamentos. O endireitamento da fundição entre os processos de têmpera e envelhecimento evita o empenamento em ligas de alumínio. Ele também inibe o empenamento, permitindo um resfriamento mais consistente do objeto ao garantir que partes significativas tenham formas mais estriadas, como corrugações.

1. Projeto de sistemas de corrida (gating) baseados em risers para permitir o fluxo ininterrupto de metal fundido
2. Para aumentar a dissipação de calor local, insira resfriadores internos, dissipadores de calor ou bobinas de resfriamento.
3. Diminua a temperatura de fundição para limitar o déficit total de volume.

1. Corte e limpeza

Quando o metal líquido corrói parte do molde durante o vazamento e a areia não tem a resistência térmica necessária para suportá-lo, ocorre o corte e a limpeza. A limpeza e o corte aparecem como saliências baixas na superfície final que se inclinam em direção a uma extremidade, onde o metal fundido flui com maior força.

Causas de defeitos de fundição

O corte e o desgaste podem ser causados pelo fluxo excessivo de metal através da porta devido ao fluxo de metal fundido em alta velocidade.

Medidas

1. Aprimorar o design do sistema de vazamento
2. Fortalecer o molde e o núcleo
3. Adicione aglutinante à areia de acabamento e à areia do núcleo.

2. Fusão

Quando as partículas de areia são fundidas com o metal fundido, isso é conhecido como fusão. Na superfície da peça fundida, a fusão aparece como uma casca semelhante a vidro. Parece ser uma crosta fina, quebradiça e vítrea que adere firmemente à peça fundida. Isso acontece quando parte da areia do molde derrete e se funde com a peça fundida.

Causas de defeitos de fundição de metal

1. Argila ou areia com baixa refratariedade
2. Líquido metálico com alta temperatura de vazamento

Medidas

A capacidade do material de moldagem de resistir à temperatura de um líquido para que ele não se funda com o metal é conhecida como refratariedade. Os refratários da areia de sílica são os mais altos. Para evitar a fusão, podemos melhorar os refratários do material de moldagem ou diminuir a temperatura de vazamento do metal fundido.

3. Penetração de metal

A penetração de metal é o vazamento de metal líquido do molde, resultando em peças fundidas incompletas ou ausentes.

Causas de defeitos de fundição

1. Use areia com baixa resistência e alta permeabilidade.
2. O uso de um grão grosso ou enorme: quanto mais grosso o grão, mais severa a penetração mental.
3. Remoção inadequada de mofo
4. Areia macia batendo

Medidas

Para evitar esses defeitos de fundição, certifique-se de que o molde de fundição seja bem projetado. Antes de fundir, inspecione e substitua os moldes danificados.
As altas temperaturas podem causar desgaste excessivo do molde. Para seus moldes, use matérias-primas de alta qualidade que possam resistir a altas temperaturas.

4. Inchaço

Quando o molde está muito mole, o peso do metal líquido puxa a areia para fora, causando falhas de inchaço. O inchaço normalmente aparece como uma pequena protuberância lisa no lado vertical da peça fundida.

Causas de defeitos de fundição

Os defeitos de expansão geralmente são causados pelo uso inadequado de um molde ou por moldes de baixa resistência.

Medidas

1. Para evitar esses defeitos de fundição, certifique-se de que o molde de fundição seja bem projetado. Antes de fundir, inspecione e substitua os moldes danificados.
2. As altas temperaturas podem causar desgaste excessivo do molde. Para o seu molde, use matérias-primas de alta qualidade que possam suportar altas temperaturas.

5. Gotejamento

Quando a areia cai em uma fundição de metal ainda úmida, ela goteja. As gotas aparecem na parte superior da peça fundida como pedaços irregulares. Elas ocorrem quando o molde não é forte o suficiente e a areia entra no metal líquido. Os pingos de água podem contaminar a superfície do metal.

Causas de defeitos de fundição

1. Areia com baixa resistência
2. Batida suave
3. Fluxo insuficiente para metal fundido
4. Saliências de areia no cofre com reforço insuficiente

Medidas

1. É usada areia com maior resistência à tração.
2. Fornece um tampão mais difícil.
3. Pode remover impurezas do metal fundido se ele for adequadamente fluxado.
4. Para reforçar as saliências da areia, use pregos ou alicates.

6. Cauda de rato

Os rabos de rato ou veias podem se manifestar como linhas irregulares ou fissuras na fundição quando a superfície da areia do molde se deforma. Os rabos de rato são mais comumente encontrados na superfície inferior do molde, que é frequentemente coberta por material fundido. A flambagem é um tipo de rabo de rato mais grave.

Causas dos defeitos de fundição sob pressão

1. Má expansão da areia
2. A Temperatura de vazamento quente
3. Projeto de molde ruim

Medidas

Certificar-se de que o molde tenha estampagem suficiente para conter o metal fundido é um bom método para evitar esses problemas. Além disso, certifique-se de que o metal derramado não fique muito quente. Se isso não funcionar, podemos aplicar os procedimentos acima para corrigir o problema.

1. Adição de aditivos combustíveis à areia
2. Diminuir a temperatura de vazamento do metal
3. O molde também não deve ser muito duro

A temperatura de subresfriamento do metal quando ele atinge o interior do molde causa todos os defeitos no metal vazado. É possível gerar esses defeitos colocando o metal em um molde que não esteja quente o suficiente. Mesmo que o metal seja vazado na temperatura correta, um método defeituoso pode fazer com que o metal esfrie muito rapidamente antes de entrar no molde, ou a seção do molde pode ser muito fina, resultando em defeitos. As peças minúsculas podem endurecer e bloquear outras seções do molde devido ao seu tamanho reduzido.

1. Rachadura/rachadura por calor

Algumas rachaduras são visíveis sem ampliação, enquanto outras exigem essa ampliação. As rachaduras aparecem após a solidificação, quando a peça fundida esfria.

Causas dos defeitos de fundição sob pressão

A ruptura a quente ocorrerá se o metal solidificado não for forte o suficiente para resistir à tensão de tração durante o processo de solidificação.

Medidas

1. Aprimorar o projeto do molde
2. Modificar o molde para melhorar a capacidade de dobragem

2. Pontos quentes/pontos difíceis

Pontos duros são outro nome para áreas quentes. Essas falhas aparecem quando determinadas seções de fundição esfriam mais rapidamente do que a área ao redor. Isso ocorre porque elas esfriam mais rapidamente do que o material ao redor. Como resultado, formam-se equipes mais rígidas da peça fundida. Isso pode causar o desgaste da ferramenta e obstruir a operação de usinagem. Áreas desafiadoras podem bloquear a usinagem e levar a um maior desgaste da ferramenta.

Causas de defeitos de fundição de metal

Os pontos quentes são causados por resfriamento inadequado

Medidas

1. Hábitos corretos de resfriamento
2. Considere a possibilidade de alterar a composição química do metal

A temperatura de sub-resfriamento do metal quando ele atinge o interior do molde causa todos os defeitos no metal vazado. A simples execução do metal quando ele não está quente o suficiente pode resultar nesses problemas, mesmo que o metal seja vazado na temperatura correta no início. Posteriormente, um mecanismo de vazamento defeituoso pode fazer com que o metal esfrie demais antes de entrar no molde. Como alternativa, a peça do molde pode ser muito fina, resultando em falhas.

1. Defeito de fundição a frio

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Uma falha de superfície é um defeito de fundição a frio. Você notará linhas ou fissuras com bordas arredondadas na superfície da fundição. Quando dois fluxos de metal fundido se encontram em uma temperatura abaixo do ponto de fusão, eles não se fundem e se solidificam para produzir um defeito de fundição a frio. Como resultado, parece ser uma fratura com uma borda arredondada. Os defeitos na fundição podem ser observados a olho nu.

Causas dos defeitos de fundição sob pressão

1. Sistema de vazamento deficiente
2. Baixa temperatura de fusão
3. Falta de fluidez

Medidas

1. Otimização do sistema de vazamento
2. Temperatura adequada de despejo
3. Melhorar a permeabilidade ao ar do molde

2. Corrida errada

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Uma execução incorreta ocorre quando o metal fundido endurece antes de preencher a câmara do molde, deixando uma lacuna na fundição. A cavidade do molde não é completamente preenchida com metal líquido.

Causas de defeitos de fundição e de fundição

1. O metal fundido tem baixa fluidez.
2. A fluidez do metal fundido é reduzida em baixas temperaturas.
3. Sistema de vazamento inadequado e seção transversal muito fina

Medidas

1. Otimize o projeto do molde e do sistema de controle da porta
2. Aumentar o fluxo de metal
3. Evite a seção transversal muito fina.

3. Inclusão de escória

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Os respingos durante o derramamento de líquidos podem causar o desenvolvimento de bolinhas sólidas. Essas bolhas ficam presas na fundição quando congelam. Um tiro frio geralmente é esférico, em forma de lágrima ou de pérola e está disperso pelo metal. As cinzas e o chocalho estão intimamente ligados e frequentemente ocorrem juntos. Geralmente, a remoção da crosta revela o rabo de rato por baixo.

Causas de defeitos de fundição e de fundição

A escória ocorre quando o metal fundido contendo partículas é despejado na cavidade do molde e se solidifica

Medidas

1. Derreta o metal com fluxo em vácuo ou atmosfera inerte
2. Use uma colher especial para despejar o metal do fundo
3. Adição de filtros de cerâmica ao sistema de vazamento

Falhas no molde de fundição causam deslocamento ou bordas soltas. Como os defeitos de forma geralmente exigem o reequipamento do molde existente, eles são os mais fáceis de consertar.

1. Deslocamento/incompatibilidade

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Quando as partes separadas do molde estão desalinhadas, geralmente na horizontal, ocorre a incompatibilidade, também conhecida como deslocamento. A parte superior e inferior do molde não estão alinhadas, causando o deslocamento do molde. O deslocamento do molde é mais comumente manifestado como deslocamento horizontal. Se ocorrer um deslocamento vertical, o núcleo, e não o molde, está desalinhado.

Causas de defeitos de fundição e de fundição

1. Durante a preparação do molde, você não alinhou corretamente os componentes superior e inferior.
2. Desalinhamento da caixa de areia
3. Desatenção aos detalhes ao instalar a tampa superior na resistência, resultando em desalinhamento

Medidas

Verifique a instalação e o alinhamento do padrão de placa correspondente se você tiver um offset. Certifique-se de que esteja usando a caixa de moldagem e os pinos de fechamento corretos para o trabalho.

2. Fly Edge

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Um dos defeitos de fundição mais comuns são as bordas projetadas. Barbatanas de fundição, rebarbas e flash são todos termos para bordas projetadas. As bordas projetadas aparecem como material extra aderido à fundição, geralmente na forma de flocos onde as partes do molde se encontram. Um refugo que se funde novamente e produz escória é conhecido como borda móvel.

Causas de defeitos de fundição

Rachaduras ou orifícios na superfície do núcleo geram bordas soltas na superfície do molde. As lacunas podem ser causadas por peso insuficiente no molde ou fixação deficiente na caixa de areia.

Medidas

Podemos resolver esse problema remontando o molde e o núcleo. Deve haver peso suficiente na parte superior do molde para que as duas partes se encaixem com firmeza.
O flashing pode variar de leve a muito grave. Se não for muito grave, o fabricante pode removê-lo quebrando-o com um martelo ou alicate e lixando-o até a linha de separação. Entretanto, esse pode ser um processo caro.

3. Deformação

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O empenamento é um defeito de fundição que ocorre durante ou após a solidificação.

Causas de defeitos de fundição

Taxas de solidificação diferentes em outras áreas frequentemente causam empenamento. Como resultado, as paredes adjacentes são tensionadas. O empenamento é mais provável em partes grandes e planas.

Medidas

As peças de ferro fundido podem se beneficiar do tratamento térmico de normalização para remover as tensões residuais. As peças fundidas de alumínio podem precisar ser endireitadas entre as operações de têmpera e envelhecimento.

4. Favo de mel ou esponjoso

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Essa é uma falha externa na qual vários pequenos vazios na fundição de metal são imediatamente adjacentes.

Causas de defeitos de fundição

1. Na suspensão de metal fundido, os detritos e flocos de pele mantidos mecanicamente produzem esse efeito.
2. A desnatação inadequada na concha causa isso.

Medidas

1. Impede que a sujeira e os flocos entrem no metal fundido.
2. Evita-se a descarga de areia.
3. Desnatação adequada na concha para remover os resíduos de escória do metal fundido.

O gerenciamento da qualidade da fundição requer um entendimento completo dos defeitos de fundição e suas causas. Para ajudar seus fornecedores a entenderem seus padrões de qualidade, você deve criar tolerâncias de defeitos específicas e expectativas de qualidade antes da fabricação.
As tolerâncias para defeitos variam de acordo com o produto e o tipo de problema de fundição. Determinar sua tolerância para esses defeitos de fundição ajudará seus fornecedores a entender suas expectativas e a evitar futuros mal-entendidos e dificuldades de qualidade.