Defeitos Comuns em Fundição Metalúrgica: Causas e Prevenção

Defeitos de Fundição

1. Rugosidade Superficial

Areia de moldar muito grossa ou temperatura de vazamento alta levam a superfícies rugosas ou pedregosas. Em fundições de aço, rugosidade ocorre por reação superficial na interface molde-metal: ferro oxida e óxido de ferro reage com sílica formando composto rugoso. Reações superficiais também causam porosidade subsuperficial ou microfuros.

2. Crostas (Scabs) ou Ondulações (Buckles)

Ocorrem por cisalhamento de areia da superfície do cope, resultando em camada de metal separada da fundição por camada de areia. Crostas são partículas pequenas; buckles são defeitos grandes. Causas: areia muito fina, baixa permeabilidade, alta umidade, compactação irregular, vazamento lento ou intermitente de metal fundido sobre superfície de areia. Prevenção: areia com alta plasticidade a quente ou baixa expansão, buffer de expansão na areia, enchimento rápido do molde.

3. Sopros (Blow-Holes)

Vazios internos (furos lisos, redondos/ovais com superfície brilhante), porosidade interna dispersa ou depressão superficial por excesso de materiais gasosos que não escapam. Causas: compactação forte, umidade excessiva, baixa permeabilidade, grãos excessivamente finos, ventilação incompleta/imprópria, baixa temperatura do molde, excesso de materiais carbonáceos/orgânicos (geradores de gás). Às vezes por maus modelos e caixas de núcleo que aprisionam gases em locais cegos. Controlados cuidando dos pontos acima.

4. Microfuros (Pinholes)

Reações superficiais causam porosidade subsuperficial ou microfuros. Em ligas de Al com >1% Mg, Mg reage com vapor d'água do molde formando H₂ resultando em microfuros cheios de H₂ na superfície. Em fundições de aço, microfuros subsuperficiais podem resultar de desoxidação incompleta do metal fundido.

5. Manchas de Areia (Sand Spots)

Depressões irregulares espaçadas aleatoriamente ou agrupadas na fundição, por impurezas coletadas em vértices desenvolvidos pelo metal. Causadas por lavagem de partículas do sistema de alimentação ou paredes do molde pelo metal, excesso de turbulência no sistema de alimentação, e jorro de metal no molde. Controladas com técnicas adequadas de moldagem, alimentação e fusão.

6. Inchaço (Swell)

Alargamento da cavidade do molde quando metal fundido é vazado. Causado por compactação insuficiente ou vazamento muito rápido.

7. Retração (Shrinkage)

Vazios na fundição por contração concentrada do metal durante solidificação. Causado por localização imprópria de comportas e canais, projeto ruim e filetes inadequados nos cantos.

8. Trincas a Quente (Hot-Tears)

Trincas com bordas irregulares por tensões de tração durante solidificação. Devido a descontinuidade no metal resultante de contração dificultada, ocorrendo logo após solidificação. Causas: excessiva dureza do molde por compactação, alta resistência a seco e a quente, controles impróprios de temperatura metalúrgica e de vazamento, filetes ou suportes insuficientes nas junções de seções.

9. Trincas a Frio (Cold-Cracks)

Semelhantes a trincas a quente, mas descontinuidade menor e defeito ocorre abaixo de 270°C.

10. Choques a Frio ou Dobras Superficiais (Cold-Shots or Surface Laps)

Defeitos externos por dois fluxos de metal muito frios para fundir adequadamente; podem ocorrer por vazamento lento, projeto ruim e comporta pequena. Controlados com metal mais quente usando espinhas aerodinâmicas para fluxo mais suave. Pequenas esferas de metal quase distintas da fundição.

11. Elevações e Deslocamentos (Lifts and Shifts)

Defeitos externos por desalinhamento de partes do modelo, equipamento do flask, mau encaixe de jaquetas do molde e manuseio impróprio dos moldes.

12. Esponjosidade ou Favô (Sponginess or Honey-Combing)

Defeito externo: número de cavidades em proximidade. Causado por sujeira ou enxame retido no metal fundido, desescória imperfeita e má qualidade do metal fundido.

13. Núcleos Deslocados (Displaced Cores)

Ocorrem pela flutuabilidade dos núcleos no metal fundido. Núcleos devem ser firmemente ancorados. Em núcleos longos, flexão controlada com ferros de núcleo rígidos e chaplets bem posicionados.

14. Núcleos Mal Posicionados (Misplaced Cores)

Resultam em espessura desigual da fundição; ocorrem por o moldador não verificar as várias espessuras na montagem final do molde e núcleos.

15. Vazamento Curto (Pour-Short)

Enchimento incompleto do molde por metal insuficiente na concha ou interrupções durante vazamento.

16. Porosidade de Gás (Gas Porosity)

Vazios arredondados com paredes lisas por gases dissolvidos no metal durante fusão e vazamento. Alimentação imperfeita causa vazios angulares com braços dendríticos protruindo. Micro-porosidade fina em não-ferrosos por teor de gás e retração do metal.

17. Vazamentos (Run-Outs)

Drenagem de metal da cavidade = fundição incompleta. Causas: modelo muito grande, superfícies de placa de encontro irregulares, pesos e grampos de molde inadequados, pressão de vazamento excessiva.

18. Penetração de Metal (Metal Penetration)

Penetração do metal nos interstícios dos grãos de areia. Causa agregado fundido de metal e areia na superfície = acabamento rugoso. Causas: compactação mole, areia de molde e núcleo muito grossa, temperatura excessiva do metal.

19. Rebarbas (Fins)

Fina projeção de metal não intencional na fundição. Geralmente na linha de partição do molde e seção de núcleo. Causas: vazamento de metal, mau encaixe de moldes e núcleos, alta pressão do metal, pesos e grampos insuficientes.

20. Bolsas de Ar Internas (Internal Air Pockets)

Causadas por vazamento de metal fervente ou vazamento rápido de metal fundido no molde.

21. Escória ou Inclusão de Areia (Dross or Sand Inclusion)

Óxidos ou outros produtos de reação do metal fundido; devem ser removidos da concha antes do vazamento. Causados por controle impróprio de fusão e vazamento, projeto de alimentação e prática de areia de moldar.

Prevenção: Escória/escória impedida de entrar da concha por desescoriar antes do vazamento ou usar conchas de vazamento por fundo; bacias de vazamento para que escória suba e não passe ao sistema de canais; projetar sistema de canais para ação de desescória adicional; aerodinâmica dos canais minimiza aprisionamento de ar ou formação de escória/inclusões. Controle cuidadoso de permeabilidade do molde e teor de gás reduzem perigo de aprisionar ar/gases do molde e minimizam tendência a formar escória por reações molde-metal.

22. Falhas de Enchimento (Misruns)

Podem aparecer como cantos e cavidades mal preenchidos. Ocorrem por baixa temperatura de vazamento, falta de fluidez do metal, comportas muito pequenas, muitas restrições no sistema de alimentação. Outro defeito, cold shot, ocorre quando dois fluxos frios de metal fundido se encontram na junção de uma cavidade e não fundem, não preenchendo o molde adequadamente.

23. Microfuros e Buracos de Gás (Pinholes and Gas Holes)

Microfuros: numerosos furos minúsculos visíveis na superfície após limpeza por jateamento. Causados por alta umidade e material gerador de gás na areia por metal defeituoso. Buracos de gás aparecem quando metal usinado ou cortado em seções; também por umidade e metal defeituoso.

24. Costuras (Seams)

Defeitos nas junções de dois fluxos de metal.

25. Distorção (Distortion)

Ocorre por tensões de contração.

26. Retração Localizada (Drawing)

Resulta em furos minúsculos ou grandes com superfície preta. Associado à contração do metal no molde. Comum em bosses grossos que permanecem líquidos após o metal circundante solidificar. Tais porções devem ser cercadas por chills para resfriamento rápido.

27. Outros Defeitos Menores

Quedas (drops), esmagamentos (crushes), cortes (cuts) e lavagens (washes). Queda: superfície superior do molde trinca e pedaços de areia caem no metal fundido. Causas: baixa resistência verde, baixa dureza do molde, areia quente, reforço insuficiente.

Defeitos Resultantes de Alimentação Incompleta

Retração de solidificação é a maior causa de muitos defeitos.

Imperfeições Externas

Aparecem como cavidades localizadas em pontos quentes não alimentados (regiões deprimidas no cope e superfícies superiores). Quando alimentação é grosseiramente inadequada, insolididade interna geralmente indicada por imperfeição externa: perfurações de parede, deformação por afundamento no ponto mais fraco, vermes alongados aparecendo no alimentador em superfícies do cope, defeitos semelhantes a acúmulos de escória onde superfícies do cope enrugam e puxam para dentro, pequenos vazios como microfuros.

Imperfeições Internas

Como retração grossa, retração de linha central, micro-porosidade resultam de retração de solidificação:

• a. Retração de Linha Central (Centre-Line Shrinkage): Vazio estreito, mais ou menos contínuo, às vezes encontrado ao longo da linha central de fundições com seções extensas tipo chapa. Apenas em ligas como aço que congelam em faixa de temperatura relativamente estreita.
• b. Retração Interdendrítica (Micro Porosidade): Ligas que congelam em faixa de temperatura mais ampla tendem a exibir este defeito quando mal alimentadas e também por gases dissolvidos.
• c. Trinca a Quente Interna (Internal Hot Tearing): Ocorre por alimentação imprópria. "Trincas a quente internas" são descontinuidades radiais dentro de fundições, emanando de área de baixa densidade. Reveladas por radiografia. Assemelham-se a trincas a quente externas, mas são radiais em vez de aproximadamente paralelas.