1- problemas de trincas em fundiÇÃo.pdf
Post on 24-Nov-2015
201 Views
Preview:
TRANSCRIPT
-
PROBLEMAS DE TRINCA EM FUNDIO
Por Rodman Duncan
Traduo : Alberto Marques Figueira
Outubro de 2012
Esta apresentao foi feita para os membros da Steel
Founders Society of America ( AFS ) a fim de servir como um guia que pode ser usado para
identificar a causa das trincas em peas de ao
e determinar as aes corretivas apropriadas .
-
O primeiro passo para a soluo do
processo de trinca identificar:
Onde as trincas ocorrem? Quando que as trincas ocorrem?
-
ONDE AS TRINCAS OCORREM ?
- Em um ponto quente nos fundidos ( canal de ataque , massalote, seco muito grossa de uma pea)
- Abaixo do massalote ou na superfcie de contato do
massalote .
- Seo pesada (superior a uma esfera de 150 mm
inscrita)
- Forte contrao do massalote em uma superfcie de
fundio ( raios pequenos ,
mudana brusca de seo)
- Nas superfcies internas de uma pea fundida .
- Ao lado de um canal .
- Ao lado de um resfriador .
-
QUANDO AS TRINCAS OCORREM ?
- Durante a solidificao e resfriamento (visvel aps
desmoldagem e jateamento )
- Durante o processo ( rebarbao , grafitagem e solda )
- Aps tratamento trmico (especialmente tempera e
revenimento )
- Muitos dias depois da tempera e revenimento
(" trinca atrasada )
-
Definio: "Morfologias da Trinca "
A aparencia padro de uma estrutura com trinca na superfcie do fundido,
a face da trinca aberta,
ou em vista em corte transversal
-
ndice de Tipos de Trincas
(1) Hot Tears ( Trincas de contrao quente ) (2) Trincas a quente
(2a) Trinca de canais
(2b) Trincas internas
(2c) Trinca de resfriadores
(3) Trincas de tenso
(4) Trincas de massalotes
(5) Trincas por nitreto de alumnio
(6) Trincas de Tempera
(7) Trincas de hidrognio alto
(8) Trincas loucas
-
( 1 ) HOT TEARS
( Termo popular Americano , mas so trincas de contrao quente , no momento da solidificao )
A trinca em um local quente, perto de um canal ou
massalote ou uma seco pesada, e muito visvel
aps a desmoldagem ou jateamento
-
A aparncia de superfcie irregular e descontnua ( como lgrimas descendo pelo rosto ) sobre a superfcie do fundido .
-
( 1 ) HOT TEARS
Morfologia da trinca :
Superfcie: Larga e descontnua (irregular)
Face: Muito escura (oxidada) e apresentando
regies dendrticas
Seo em corte : sombriamente oxidado,
profundo,
largo,descontnua .
Face da trinca muitas vezes dendritica em uma Hot Tear .
Face da trincas frequentemente oxidada (antes do tratamento
trmico)
Superfcie da trinca com face oxidada
Regio dendritica da superfcie da trinca
-
Seo transversal da trinca tipo Hot Tear
Indicao por lquido penetrante
Dimetro externo usinado
-
Causas da trinca ( tipo Hot Tear )
1. Durante os ltimos estgios da solidificao a contrao impedida por alguma resistencia contrria
Desenho do fundido/projeto de fundio ( oposio da contrao por flanges ou apndices, sistema de canais de distribuio do metal lquido ... )
2. Ponto quente ou gradiente trmico grande
grande seo isolada, ou concentrao de calor em um canal ou massalote
3. Resistencia contrao de molde ou macho
molde ou macho com alta dureza ou a densidade alta da areia ( areia fina ou socamento excesivo )
4. Elementos de baixo de ponto de fuso nas regies inter-dendrticas
Normalmente, devido ao alto teor de enxofre, ou incluses de sulfeto tipo II Altas temperaturas de vazamento
-
Como corrigir trincas ( tipo Hot Tear )
1. Identificar a fonte de tenso e elimin-la : A tenso numa direo perpendicular direo da trinca tipo lgrima Modificar a configurao dos canais
2. Reduzir dureza do molde / macho
Fazer alvios nos machos ( vazios onde possvel ), fazer vrios furos no macho, etc
. Reduzir a porcentagem de aglomerante Reduzir a compactao da areia
3. Reduzir pontos quentes
Mude o local do canal de entrada( ataque ) Use vrios canais de entradas Reduzir temperatura de vazamento
Resfriar os pontos quentes ( com resfriadores metlicos )
4. Reduzir o nvel de enxofre para < 0.020%
Eliminar sulfetos tipo II ( melhorar a desoxidao)
-
2) TRINCAS QUENTE
A trinca fina, um pouco irregular, e superficial em um
ponto quente, com um raio ou uma mudana de seo
ou de juno. Ela pode ou no ser visvel aps
desmoldagem ou jateamento (pode precisar ensaios no
destrutivos como lquido penetrante ou partculas
magnticas , MPI).
-
TRINCAS QUENTE
Morfologia da Trinca :
Superfcie: muito mais fina do que um hot-tears, um pouco irregular, s
vezes sub-superficial .
A aparencia da trinca : pequena, rasa , fratura com regies inter-
dendrtica escuras na origem da
trinca.
Seo cortada : trincas dendrtica descontnuas , alinhado com xido
escuro, possivelmente tambm
sulfetos tipo II
-
Abaixo : Seo transversal de trinca quente com
aumento de 100X mostrando o caminho descontnuo e
revestimentos de xido
-
Trinca quente mostrando a face da fratura dendrtica na seo transversal
e regio escura oxidada na face da trinca aberta
-
Trinca a quente com pontos de oxidao
-
Causas de trinca a quente
1. Caracterstica de projeto de fundio, tais como raios pequenos, junes
de seo
causando a solidificao localizada atrasada e tenses
2. Pontos quentes localizados em canais e contatos de massalotes
grandes gradientes trmicos durante a solidificao
3. Abaulamento do molde durante uma tardia fase de solidificao
queima do aglomerante ou da resina do molde.
4. Enxofre alto (S > 0,020% ) com Sulfetos do Tipo II
5.
Altas temperaturas de vazamento .
-
Como corrigir trincas quente
1. Seguir regras corretas de projeto:
Raios maiores, ligao entre sees arredondas ou cnicas
2. Fornecer resfriamento localizado:
Atravs de nervuras no molde ( aletas de refrigerao) , resfriadores metlicos
Revestir os raios com areia Zirconita ou Cromita. 3. Em caso de moldes grandes e pesados fazer bom apoio de molde.( cama )
4. Reduzir a temperatura de vazamento
5. Eliminar possveis veiamentos (colocar aditivo Fe3O4 por exemplo )
6. Eliminar sulfetos do tipo II
Aumentar desoxidantes do metal ( Aluminio , CaSi , Zirconio , etc... )
-
(2a) TRINCA QUENTE NO CANAL
Localizado ao lado de um canal
Morfologia mesma da " trinca por tenso " ou "trinca
quente
Pior caso aparece como " rachadura "
-
Causas da trinca do canal
1. Ponto extremamente quente no canal
2. Canal com mdulo muito grande
-
Como eliminar trincas do canal
1. Reduzir o mdulo do canal Diminuir a relao V / SA
(Canal tipo Lamina de Faca)
2. Aumentar o nmero de canais de ataque
-
(2b) TRINCA INTERNA
A trinca aparece na superfcie de um macho
cilndrico, paralela ao eixo
do macho
Geralmente tem caractersticas morfolgicas
como descrito
anteriormente nos casos de
"Trinca Quente " ou
"Trinca por Tenso ".
-
Causas da trinca interna
1. Macho duro
alta resistncia quente (% alta de aglomerante da areia) macho slido
2. Ponto quente prximo ao canal ou massalote
3. Tenso de massalote na superfcie do macho
-
Como eliminar trincas internas
1. Reduzir % de aglomerante
Resistencia a trao com cerca de 5 Kg/Cm ~ 50 N/cm (quanto menor melhor)
2. Alvios de macho
3. Reduzir pontos quentes Usar areias Zirconita / Cromita, ou resfriadores de ao
4. Fazer nervuras no macho ( corte tipo aletas )
-
2c) TRINCA DE RESFRIADOR
Localizado sempre sob ou ao lado de um resfriador
Morfologia : Mesmo aspecto de trinca por tenso ou trinca a quente
-
Causas e como eliminar trincas de
resfriador
1. Resfriador muito grande Reduzir o resfriador ou a espessura dele
2. Se a trinca for ao lado do resfriador fazer cantos de 30
( ou tipo conico )
-
(3) TRINCA DE TENSO DE RESFRIAMENTO
A trinca no raio ou numa mudana brusca de seo ou tenso do massalote, muito pequena e fina , podem
ser visveis ou no aps a desmoldagem
-
(3) TRINCA DE TENSO FRIO
Morfologia da trinca de tenso
frio
Superfcie: A trinca muito fina e contnua, geralmente visvel
somente aps MPI.
Face da trinca : brilhante, reas no escuras,
intergranular, fratura com
granulao fina .
Seo transversal : A trinca contnua, no dendrtica, sem
xidos .
-
Exemplo de aspecto de trinca por tenso ,cristalina ao
longo da fratura com limitados gros de ferrita.
-
Trinca de tenso a frio mostrando leve oxidao
-
Trinca de tenso aps tratamento trmico
-
Trinca de tenso adjacente a linha de incluses
1-Vista de cima de uma seo enviada para exame .por uma indicao de trinca superficial detectado
pelo MPI
2- Microestrutura de trinca na seotransversal
3- Elementos de reoxidao arrastadas para o local causou fratura durante tratamento trmico .
1
3
2
-
Causas da trinca de tenso .
1. Alta tenso durante o resfriamento
Desmoldagem prematura com rpido manuseio, refrigerao muito brusca
2. Para as ligas de CE> 0,6 muita demora a partir do
desmoldador para normalizar
3. Pontos quentes no fundido, gradientes trmicos
4. Falhas sub-superfciais
Incluses, rechupes (em raios)
5. Tenses criadas por raios pequenos
-
Como eliminar trincas de tenso .
1. Colocar nervuras no local da trinca ou areia Zirconita
/Cromita
2. Reduzir a tenso dos massalotes, seguir as regras de
projeto para raios e mudana brusca de seo
3.Elevar tempo de espera para desmoldagem
4. Normalizar rapidamente aps desmoldagem
5. Reduzir gradiente trmico, canais mltiplos
6. Reduzir CE nas ligas
-
4) TRINCAS DE CONTATO DE MASSALOTE
A trinca na superfcie de contato do massalote
-
4) TRINCAS DE CONTATO DE MASSALOTES
Morfologia da trinca:
Superfcie: So trincas irregulares, ou trincas retas a
partir do centro do massalote
( trinca estrela )
Face da trinca: brilhante ou cinza , intergranular fina
Corte transversal : reta,intergranular, contnua,
profunda, podem ser
oxidados ou no
-
Profundidade da trinca de massalote ,
mostrando detalhe da colorao da tempera
-
Trincas extensas que pode ser devido a SEGREGAO
Trinca de tempera sob massalote
-
Mltiplas trincas severas na rea do massalote pode
ser causada por sub-superfcie secundria de rechupe
A-Trincas sob massalote como recebida. B-A superfcie aps 0,8 mm de
profundidade removido
-
Trincas paralelas no contato do massalote
causadas por garfitagem e segregao
-
Causas de trincas no contato de massalote
1. Pr-aquecimento inadequado durante a grafiagem. .Especialmente em ligas com CE >0,6
2. Segregao de C e Mn sob o massalote extendendo at o fundido .
Particularmente no caso de uma " trinca estrela
3. Rechupe secundrio sob o massalote .
4. Micro estrutura grosseira e quebradia no fundido .
5. Trincas de esmerilhamento excessivos na mesma direo .
6. Trinca de tempera .
Ocorre somente aps tratamento trmico .
-
Como eliminar trincas de contato de
massalote
1. Pr-aquecer a mnimo 120C antes de grafitar quando o CE> 0,6
2. Reduzir a segregao e o rechupe secundrio .
Use cobertura exotrmica, espessura de 10 a 20% do dimetro do massalote aberto
Dimetro de pescoo > 0,6 do diametro do massalote Massalote H / D > 1,5
3. Normalizar a 955C antes do corte com grafite .
4. Siga as orientaes para tmpera adequada
-
(5) TRINCAS POR NITRETO DE ALUMINIO .
A trinca em seo pesada ou grande seo de contato com massalote , visvel no fundido , uma trinca sinuosa no contorno
de gro .
-
A trinca por nitreto de alumnio precipitado na foto (A) , pode no ser
to contnua como mostra este exemplo.
A trinca tipo "rock candy" , conforme a foto (B) devido ao nitreto de
aluminio precipitado no contorno de gro da austenita original
(A) (B)
-
TRINCAS POR NITRETO DE ALUMINIO .
Morfologia da trinca :
Superfcie: As trincas Al-N tm um
distinto caminho sinuoso com
pequenos recursos de curvas,
algumas com ramificaes
Face da trinca : "Clssica Rock
Candy
Grandes facetas de gros lisos , muitas vezes mais graves
prximo do massalote
Normalmente trincas profundas Regies no escuras , levemente colorida
-
As duas micro fotos mostram uma face de fratura, e mostram uma morfologia
distinta de fratura causada pelo nitreto de aluminio precipitado . Causada
pelo nitreto de aluminio precipitado
Macro-fotografia da seo na sequncia de uma macro com ataque em uma soluo de 50% de HCL a 50% de gua a
50 C (ASTM A703). Limites de gro delineados ( setas ) que consistente da fragilizao devido nitreto de aluminio.
Aumento de 2,2 vezes
-
Macro foto de uma superfcie com trinca tipo Rock Candy . Montagem de uma amostra da parte de trs da
superfcie de fratura com ataque de em soluo de 50% HCL, 50% de gua a aproximadamente 50C .
-
Causas de trincas por Nitreto de alumnio
1. Geralmente causada por precipitado frivel de nitreto
de alumnio nos limites do gro austentico
2. Nitreto de alumnio um resultado de:
alta residual de aluminio Alto teor de nitrognio residual resfriamento lento em sees pesadas
3. Trincas superficiais por seo pesada causada pela
difuso de Nitrognio
-
Como eliminar trincas por Al-N
1. Reduzir Nitrogenio no forno a arco por oxidao e carbono inicial acima de 0,40 % no mnimo para reduzir Nitrognio para menor de
80 ppm
2. Controlar aluminio residual a 0,025 ~ 0,040%
3. Em seo muito pesada, substitua desoxidao de Al por Al mais
CaSi
4. A adio de estabilizadores de Nitrogenio como Ti ou Zr
5. Peas muito pesadas no desmoldar acima de 1315C
e receber ar frio .
6. Al-N no pode ser eliminado por tratamento trmico
-
6) TRINCAS DE TRATAMENTO TRMICO
A trinca reta , fina e afiada
visvel aps o tratamento trmico
-
Exemplo de uma trinca de tmpera bem definida, em uma seo
removida a partir de uma pea fundida
-
TRINCAS DE TRATAMENTO TRMICO
Morfologia da trinca :
Superfcie: uma rachadura reta afiada
com nenhuma ramificao
Face da trinca : a maioria da trinca
vai ser uma superfcie transgranular
com uma colorao clara azulada
pelo calor e o permetro da trinca tem
uma borda curva.
Inspecionando este tipo de trinca as
divisas ou bordas indicam a origem
da falha pr-existente e esta regio
ser cinza escuro a preto .
-
A trinca vai direto atravs de vrias sees de
diferentes espessuras
-
A trinca de tmpera do slide abaixo foi aberta para mostrar a face da
rachadura. (A) mais escura da oxidao a partir de uma superfcie de
trinca que existia anteriormente (B) em uma regio de interna
de rechupe
-
TRINCA DE TMPERA EM CANTOS
Trinca de tempera ( A ) como recebida e ( B )aps removida 1,2 mm
de profundidade na superfcie
-
1. Falha de superfcie pr-existente (na origem da trinca )
Rechupe superfcie, trinca a quente, trinca por tenso , etc
2. Rechupe sub-superfcial
3. Temperabilidade muito severa para o tamanho da seo .
4. No uniformidade da tempera por pouca agitao , gua quente ou
as condies de carregamento da pea .
5. Fundido temperado muito frio, ou no revenido logo aps a tmpera .
Causas de trinca de tratamento trmico .
-
Como eliminar trincas de tempera
1. Mantenha a liga com C
-
(7) TRINCA POR HIDROGNIO
A trinca aparece em uma seo pesada e ocorre
vrios dias ou semanas aps o ltimo
tratamento trmico
-
Trinca atrasada provocada por
Hidrognio (HAC)
Morfologia da Trinca
Superfcie: Trinca reta,um pouco
irregular, em pesada seo (
similar a trinca de tempera)
Face da trinca :A trinca origina
de um "floco ou lamela " no
centro da seo pesada, s
vezes em pontos de rechupe.
A face da trinca cobre a seo
inteira, chegando a superfcie
em alguns locais.
A superfcie da trinca tem um
ponto mais alto distinto e
ondulaes caractersticas .
(Olho de peixe do Hidrogenio ")
-
A face da trinca pode ter morfologia diferente, mas a fratura procede sempre a partir do centro para o
exterior da seo
-
Mltiplas fissuras internas so rupturas
(exploses ou estouros ) de "Hidrognio
TRINCA POR ALTO
HIDROGNIO
-
Macrofoto de uma seo trincada de ao fundido.
Hidrognio foi a suspeita da causa da trinca
-
Causa da trinca por Hidrogenio ( HAC )
1. HAC ocorre mais em aos de alta resistncia
Tambm piora em nveis mais elevados de nquel (> 2%)
2. Hidrogenio acima de 5 ppm no ao antes do vazamento
Captao H no ao lquido proveniente de umidade em refratrios, ligas, atmosfera, molde , etc
-
Como evitar trinca por Hidrogenio ( HAC )
1. Reduzir o hidrognio no ao lquido
Oxidao vigorosa no forno a arco com carbono inicial > C 0,40 %, e manter o Hidrognio menor que 2ppm
No usar forno de induo pode ter H alto ( H> 6ppm ) Com forno AOD possvel H baixo ( H < 1 ppm ) Eliminar todas as fontes de umidade em refratrios, ligas, revestimentos de moldes etc...
Minimizar a exposio atmosfrica e turbulncia, Superfcie seca no molde de areia verde
2. Panelas com ventilao na carcaa
Evitar a primeira corrida tem alto Hidrognio
3. Evitar sees pesadas em fundidos
4. Providenciar ciclo de difuso de H : > 24hrs a 260C
-
8) TRINCA LOUCA
A superfcie mostra uma rede de trincas finas,
fissuras superficiais que podem ser vistas na
superfcie do fundido, mas normalmente com MPI
-
TRINCA LOUCA
Morfologia da trinca :
Superfcie: A multa e indistinto
padro de rede de rachaduras,
normalmente visvel apenas com
MPI, (parece trincas de um
esmalte cermico )
Face da trinca : normalmente a
trinca muito rasa para abrir e
ver
Seo transversal: trinca muito
rasa, atravs de ferrita ou
austenita no contorno de
gro,altamente oxidados
-
Causas de trinca louca
1. Em moldes de areia verde, devido oxidao prvia
por alta temperatura nos contornos de gros de
austenita .
2. Temperaturas excessivamente altas na desmoldagem ,
acima de 1100 C
Pode ser causado pela queima do ligante e a areia cai da superfcie do fundido
3. Danos de oxidao aos gros de austenita, devido
tempo excessivo de austenitizao e / ou a temperatura
4. Em sees muito pesadas, devido nitretao por
aglomerantes na superfcie .
-
Como eliminar trincas loucas
1.No molde de areia verde, reduzir a umidade ou secar a
pelcula superfcial do molde
2. Melhorar o colapso adionando 5 % de Fe3O4 .
3. Pior situao em nveis baixos de Carbono,aumentar o
Carbono em 0,25%
4. Tambm pior situao em aos com Ni alto .
5. Geralmente pode ser removido por um leve
esmerilhamento.
-
Uma srie de artigos sobre trincas em ao fundido foram
apresentados na Conferncia T & O de 1988 e publicado
no "Procedimentos da Conferncia T & O " daquele ano.
Estes documentos podem fornecer mais informaes
sobre as causas e como eliminar trincas em peas de ao
fundido .
FIM
top related