Métodos de Tratamento Térmico para Fundições em Areia: Aumentando Resistência e Durabilidade

A fundição em areia é um processo de conformação de metal no qual um molde é primeiro formado a partir de um modelo tridimensional de areia, e metal fundido é vertido na cavidade do molde para solidificação. Como parte do processo, as fundições podem passar por uma série de processos de aquecimento e resfriamento para garantir que atendam às especificações de dureza, metalográficas e mecânicas estabelecidas pelo cliente.

Produtos típicos feitos através de fundição em areia incluem blocos de motor, cabeçotes de cilindro, pistões, estruturas, suportes, coletores para motores de alta potência, rotores, carcaças, peças de caixa de câmbio de sistemas de transmissão para construção e equipamentos agrícolas. O tratamento térmico melhora as propriedades mecânicas e físicas das fundições, para aumentar a resistência à tração e reduzir a ductilidade, ou alongamento, do metal. Este artigo analisa os tipos de tratamento térmico para fundições em areia.

Quais são as Etapas do Tratamento Térmico para Fundições em Areia?

O tratamento térmico envolve aquecimento e resfriamento controlados de fundições em areia. O objetivo é usar altas temperaturas para alterar a microestrutura do material a fim de alcançar mudanças desejadas nas propriedades mecânicas da fundição. As três principais etapas do tratamento térmico incluem:

• Aquecimento: O metal é aquecido lentamente até um certo ponto, para que mantenha sua forma sem trincar. É crítico garantir que o metal aqueça uniformemente durante esta etapa para evitar trincas ou distorções. A taxa de aquecimento baseia-se no tipo de material, condutividade térmica do metal e tamanho da fundição.
• Manutenção (soaking): O metal é mantido na temperatura desejada por um período prescrito. O propósito desta etapa é manter o material na temperatura designada até que as mudanças estruturais internas necessárias sejam realizadas. A duração da etapa de manutenção depende do tipo de material, bem como do tamanho e complexidade da peça. Algumas fundições requerem apenas mudanças estruturais na superfície do metal, enquanto outras podem precisar alcançar propriedades mais uniformes em toda a peça.
• Resfriamento: A fundição é então resfriada de volta à temperatura ambiente de maneira controlada para atingir as propriedades mecânicas desejadas. O resfriamento pode ser realizado de diferentes formas, dependendo do tipo de material. Pode ser resfriado ao ar, resfriado com um meio de resfriamento ou têmpera rápida em uma solução.

Quais são os Tipos de Tratamento Térmico para Fundições em Areia?

Embora as etapas de aquecimento, manutenção e resfriamento sejam as mesmas, existem variações no processo de tratamento térmico que afetarão o resultado final. Estas incluem a temperatura à qual o material é aquecido, o tempo em que é mantido nessa temperatura e a taxa na qual é resfriado. Tipos de tratamento térmico incluem:

• Recozimento: O material é aquecido além de sua temperatura crítica superior e depois resfriado lentamente. O recozimento é usado para melhorar as propriedades do metal para torná-lo mais durável e trabalhável. Também reduz tensões residuais, que podem afetar processos posteriores. Isso proporciona flexibilidade no processo de fundição, pois há menos risco de fratura. O recozimento aumentará a capacidade de realizar usinagem adicional na peça.
• Normalização: A normalização aumenta a dureza da peça. Na normalização, a temperatura do material é aumentada acima da faixa de recozimento a um ponto onde sua estrutura cristalina muda. É então resfriado em ar a temperatura ambiente. Este tratamento térmico leva a peças com menos tensão e maior usinabilidade.
• Têmpera: A têmpera torna o metal mais forte, mas também pode torná-lo mais frágil. O material pode então precisar ser revenido para reduzir esta fragilidade. Em vez de um processo de resfriamento lento, o material é resfriado rapidamente, ou temperado, sendo mergulhado em uma solução de água, salmoura ou óleo. Em alguns casos, apenas o material da superfície é endurecido.
• Revenimento: No revenimento, o material é aquecido a uma temperatura abaixo de seu ponto de têmpera, mantido nessa temperatura e resfriado ao ar. O revenimento reduz a fragilidade, mas também pode amolecer o material.

A escolha do método de tratamento térmico apropriado está relacionada ao tipo de metal envolvido e às propriedades finais desejadas.

Benefícios do Tratamento Térmico para Fundições em Areia

Existem vários benefícios a serem alcançados através do tratamento térmico, dependendo do tipo de material, utilização da fundição e especificações do cliente. Benefícios típicos podem incluir:

• Alcançar a maciez ou dureza desejada para o material.
• Afetar condutividade elétrica e térmica.
• Alterar qualidades magnéticas.
• Aliviar tensões de processos anteriores.
• Adicionar propriedades químicas desejáveis.

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