Fundiçãotornou-se um método importante para a produção de peças fundidas em bruto na fabricação mecânica e ocupa uma posição significativa na produção industrial. Com o desenvolvimento da sociedade, a concorrência na indústria de fundição tornou-se cada vez mais intensa. A forma de se firmar no mercado sob uma concorrência tão acirrada tem exigido muito da própria indústria de fundição, incluindo atualização de equipamentos, avanços tecnológicos e melhorias em novos processos. Na produção de peças fundidas, o enrugamento é um defeito superficial característico de peças sólidas-de ferro fundido moldado e é um dos principais fatores que afetam a qualidade da peça fundida e prejudicam a produção de ferro fundido.
Defeitos enrugados e seu mecanismo de formação
Geralmente, defeitos de enrugamento são comumente encontrados na parte superior da peça fundida, em cantos mortos ou nas superfícies verticais de peças fundidas de paredes-finas com espessuras de parede inferiores a 15 mm. Com base na aparência, existem quatro tipos principais de defeitos de enrugamento: ramificados,-cortados a frio, semelhantes a gotículas-e escória-incluídos. Entre eles, o enrugamento ramificado é mais superficial, enquanto o enrugamento-de corte a frio, tipo gota-e escória-incluído é mais profundo. As superfícies de tais defeitos são frequentemente cobertas por flocos de carbono leves e brilhantes, e as reentrâncias dos defeitos são preenchidas com carbono fuliginoso. A presença de tais defeitos e resíduos sólidos de poliestireno afeta severamente a qualidade superficial das peças de ferro fundido. Na fundição em molde sólido, se a espuma plástica não vaporizar totalmente, seus produtos de decomposição podem engrossar as membranas originalmente finas-em forma de favo de mel da estrutura da espuma, rompendo a estrutura da espuma e formando uma crosta espessa e dura. Durante a solidificação do ferro fundido, a tensão superficial do poliestireno líquido residual difere daquela do ferro fundido, causando contração. Depois que o líquido metálico esfria e solidifica, isso forma rugas onduladas descontínuas. Defeitos de pele-separados a frio e semelhantes a gotículas-ocorrem principalmente nos pontos de convergência de duas ou mais correntes de ferro fundido sub-resfriado ou na superfície superior, onde permanecem resíduos de poliestireno líquido ou sólido não vaporizado. Depois que a peça fundida esfria e solidifica, esses resíduos de carbono ficam presos na superfície da peça fundida, formando inclusões irregulares na forma de defeitos de pele enrugados.
Fatores que influenciam os defeitos da pele enrugada
Influência do material do padrão: Quando o metal fundido flui sobre os padrões aquecidos, a gaseificação e a decomposição da espuma plástica são incompletas, deixando algum material no estado líquido. Mesmo sob temperaturas suficientemente altas, o tempo necessário para a gaseificação completa do material do padrão sempre excede o tempo de enchimento do metal. Esses materiais residuais de padrão líquido podem acumular-se na superfície do metal fundido ou aderir às paredes do molde, formando potencialmente vários defeitos de fundição sob condições de processo desfavoráveis. Como tal, o material de moldagem é o principal fator que causa ou influencia os defeitos de enrugamento no ferro fundido. Quanto menos produtos de decomposição em alta-temperatura da espuma plástica na forma líquida (ou sólida), menor a probabilidade de ocorrência de defeitos.
Influência da liga: A experiência de produção mostra que o aço fundido e o alumínio fundido apresentam melhor qualidade de superfície e sem defeitos de enrugamento; o ferro fundido maleável apresenta menos defeitos que o ferro fundido cinzento; o ferro fundido-de alta qualidade tem menos defeitos que o ferro fundido-de baixa qualidade, o que pode estar relacionado ao teor de carbono da liga. A prática também mostra que quanto maior o teor de carbono na liga, mais graves são os defeitos; inversamente, quanto menor o teor de carbono, menos defeitos.
Influência da temperatura e velocidade de vazamento: A prática mostra que os defeitos de enrugamento do ferro fundido diminuem com o aumento da temperatura de vazamento do líquido metálico, enquanto os defeitos de adesão da areia se tornam mais graves; inversamente, quanto mais baixa for a temperatura de vazamento, mais graves serão os defeitos de enrugamento. Aço fundido, ferro fundido, alumínio fundido e outras ligas vazadas em diferentes temperaturas resultarão em peças fundidas com qualidades de superfície significativamente diferentes. A espuma plástica sofre uma série de reações quando exposta ao metal fundido em alta-temperatura no molde, sendo a mais significativa a reação endotérmica de vaporização. Isto reduz inevitavelmente a temperatura e a fluidez do metal fundido, afetando a sua capacidade de preencher o molde. Ao vazar diferentes ligas, observou-se que a espuma plástica sofre diferentes transformações entre o metal fundido e o molde. Se a temperatura de vazamento estiver próxima do ponto de vaporização da espuma plástica, apenas fumaça branca será produzida durante o vazamento, sem a formação de produtos pretos de decomposição; quando a temperatura sobe até a temperatura de vazamento do ferro fundido, substâncias oleosas vazam das juntas da caixa de areia e uma grande quantidade de fumaça preta é produzida; e quando a temperatura continua a subir até a temperatura de vazamento do aço, o plástico pode sofrer outra transformação que ajuda a melhorar os defeitos.
Aumentar a velocidade de vazamento também pode permitir que a espuma plástica absorva mais calor do metal fundido durante o curto período de enchimento do metal, compensando a rápida taxa de resfriamento de peças fundidas-sólidas, ao mesmo tempo que acelera a taxa de vaporização do molde de espuma plástica.
Influência do sistema de vazamento e da posição de vazamento: Um sistema de vazamento projetado incorretamente ou uma posição de vazamento inadequada pode causar cavidades de contração e porosidade. A seleção inadequada dos parâmetros dimensionais dos canais de vazamento no sistema de vazamento também pode levar a tais defeitos. Quando o canal de vazamento interno está localizado na parte mais espessa da parede de fundição, as dimensões do canal de vazamento interno são selecionadas para serem mais espessas. Após o vazamento da peça fundida, o fluxo líquido no canal de vazamento interno permanece no estado líquido por um longo período. Ao usar processos convencionais de ferro fundido (como o sistema de vazamento estilo chuva) para vazar peças sólidas de ferro fundido, defeitos como inclusões, incrustações, buracos de gás e enrugamentos são graves e a qualidade é consistentemente insatisfatória.
O efeito da permeabilidade da areia de moldagem: A vaporização da espuma plástica ocorre principalmente em áreas diretamente adjacentes ao metal fundido. Depois que uma camada de gás de decomposição-de alta temperatura se forma entre a espuma plástica e o metal fundido, a taxa de vaporização da espuma plástica depende principalmente da velocidade com que esse gás-de decomposição de alta temperatura permeia a areia de moldagem e se dissipa. Melhorar a permeabilidade da areia de moldagem ajuda a aumentar a distância da fase gasosa, permitindo que o gás se dissipe através da areia de moldagem em uma área maior. Experimentos também indicam que melhorar a permeabilidade da areia de moldagem é um fator importante para garantir a qualidade das peças fundidas.
Influência da forma da peça fundida: Peças fundidas de diferentes formatos e tamanhos têm efeitos variados na qualidade da superfície. Embora esta influência siga certos padrões, não significa que formas mais complexas resultem em pior qualidade superficial ou que formas mais simples garantam melhor qualidade. Em vez disso, quanto maior a relação entre a área superficial e o volume, ou quanto maior a área superficial superior, maior a probabilidade de a superfície superior desenvolver defeitos côncavos generalizados. Para componentes de ferro fundido, os defeitos de enrugamento são particularmente comuns. Mesmo quando comparados a peças fundidas cilíndricas do mesmo volume, os componentes de placas planas com formas simples geralmente apresentam pior qualidade de superfície (especialmente na superfície superior) devido à sua maior área de superfície ou à maior proporção de área de superfície-para-volume. Sob condições de fabricação idênticas, a qualidade superficial dos componentes de placas planas é geralmente inferior à das peças fundidas cilíndricas.
