Fundição de Precisão: Insights-Chave sobre Fusão, Desgaseificação e Permeabilidade ao Ar do Molde

A permeabilidade ao ar é índice de desempenho importante de moldes de fundição de precisão. A permeabilidade do molde influencia muito as fundições. Por exemplo, enchimento insuficiente (formas incompletas, cantos arredondados) pode ser causado por má permeabilidade. Além disso, permeabilidade também afeta qualidade da desparafinação.

A Fonte dos Gases

Gases dissolvíveis em metais: principalmente hidrogênio e oxigênio. Durante fusão, fontes principais:

• Gás do forno: Na fusão sem vácuo, gás do forno é principal fonte. Além de oxigênio e nitrogênio, contém vapor d'água, hidrogênio, monóxido/dióxido de carbono, dióxido de enxofre, hidrocarbonetos. Composição varia com combustível e condições; fornos a óleo/gás pesado frequentemente contêm 5-10% vapor d'água e mais hidrogênio, monóxido de carbono.
• Carga do forno: Superfícies de metal eletrolítico retêm eletrólitos residuais; materiais retornados da oficina contêm óleo, água, emulsão. Sucatas externas trazem água, corrosivos, ferrugem. Especialmente em armazenamento ao ar livre e estações úmidas, umidade adsorve na superfície. Isso faz metal absorver mais hidrogênio na fusão.
• Refratários: Umidade nos refratários promove absorção de gás, especialmente em forno novo.
• Fundentes: Muitos contêm umidade; alguns (carvão, casca de arroz) umidade adsorvida; outros (borax) água de cristalização. Para reduzir fonte de gás, fundentes devem ser secos/desidratados.
• Ferramentas operacionais: Pré-aquecimento incompleto aumenta teor de gás do metal.

Processo de Dissolução e Solubilidade do Gás

Solubilidade do gás no metal: no estado sólido, solubilidade é muito pequena. Com aumento de temperatura, aumenta lentamente, e aumenta acentuadamente no ponto de fusão. Continuando a aumentar temperatura do metal fundido, solubilidade aumenta até limite. Então começa a cair, e no ponto de ebulição do metal, solubilidade é quase zero.

Cu+Ni > Cu+Pb > Cu+Ag > Cu+Au > Cu+Sn > Cu+Al

Diferentes elementos de liga têm efeitos diferentes na solubilidade do gás na liga. Alguns como níquel têm maior capacidade de ligação com gás, aumentando solubilidade. Outros como alumínio e estanho reduzem solubilidade. Para ligas de cobre, efeitos dos elementos na solubilidade de hidrogênio: Cu+Ni > Cu+Pb > Cu+Ag > Cu+Au > Cu+Sn > Cu+Al

Métodos de Desgaseificação

Método por gás: Gás inerte (N2) ou ativo (Cl2). Bolhas menores, maior quantidade, mais benéfico. Porém, alta velocidade de flutuação reduz tempo de passagem no banho, bolhas não se distribuem uniformemente, difícil desgaseificar completamente. Com diminuição de hidrogênio, capacidade de desgaseificação cai significativamente.

Método por fundente: Usa decomposição térmica de sal fundido ou reação de substituição com metal para gerar bolhas voláteis insolúveis no banho para remover hidrogênio. Ex: fundente de criolita para bronze de alumínio; fluorita, borax, carbonato de cálcio para cuproníquel e ligas de níquel. Para melhorar, nitrogênio seco sopra fundente em pó no banho; fundente remove escória enquanto desgaseifica.

Outros métodos: Desgaseificação por condensação, oscilação, eletrolítica DC.