PROCESSOS DE CONFORMACÃO DOS METAIS

1.1 FUNDIÇÃO

A fundição vem a ser a conformação de um metal ou liga metálica efetuada no estado liquido. Consiste em aquecer o metal até que ele se funda e se transforme em um líquido homogêneo. Em seguida, este liquido será vertido em moldes adequados onde, ao solidificar-se, adquirirá a forma desejada .

Os processos de fundição podem ser classificados quanto pelo processo de vazamento (gravidade, pressão, centrifugação) ou pelo processo de moldagem (areia, molde permanente, cera perdida e casca, etc.)

1.2 FORJAMENTO

O forjamento vem a ser a conformação plástica do metal no estado sólido, mediante esforços mecânicos aplicados sobre os mesmos. Este trabalho mecânico poderá ser: a frio ou a quente, conforme se faça a uma temperatura inferior ou superior a de recristalização. As peças obtidas por forjamento, ou qualquer outro processo de conformação plástico, são densas, não apresentando vazios internos, em virtude dos esforços mecânicos aplicados.

O forjamento pode ser classificado basicamente em duas categorias: forjamento em matriz aberta e forjamento em matriz fechada.

1.3 LAMINAÇÃO

A laminação e o método de conformação mais importante, pelo fato de ser, quase sempre, a antecessora de outro processo de conformação mecânica.

A laminação consiste em modificar a seção de uma barra de me tal, forçando-se a sua passagem entre dois cilindros, entre os quais ha uma distância menor que a espessura inicial da barra. O arrastamento da barra entre os cilindros se processa graças as forças de atrito que se desenvolvem na superfície de contato dos cilindros e da barra que esta sendo laminada.

2. SOLIDIFICAÇÃO DE UM METAL LÍQUIDO DENTRO DE UM MOLDE

Metais são constituídos de átomos. A maioria dos metais são sólidos a temperatura ambiente (exceção Mercúrio). Se aquecermos uma peca de metal dentro de um recipiente, ate que ele se funda, verificamos que ele não mais retém seu formato original , em razão dos átomos no estado fundido se moverem livremente e serem facilmente separados uns dos outros.

Se o metal e resfriado, a partir deste estado, ao ser atingida uma temperatura específica, os átomos começarão a se alinhar uns aos outros 1iberando energia na forma de calor.

Esta temperatura e a temperatura de solidificação, na qual ocorrem uma serie de fatores, os quais devem ser considerados.

CONTRAÇÃO:

Todo metal sofre contração durante o seu resfriamento. Essa contração e uma somatória de 3 contrações

- contração no estado líquido.

- contração durante a solidificação (3 a 7% em volume)

- contração no estado sólido.

Considerando-se um metal líquido dentro de um molde ou lingoteira, o seu resfriamento ocorrera por condução de calor através das paredes laterais e fundo do molde. Haverá certo resfriamento através do ar, na parte superior, mas este será relativamente pequeno.

A solidificação ocorrera das superfícies laterais do molde e da parte inferior, em direção ao centro, formando estruturas colunares, ou, dependendo do tipo de metal e da temperatura do metal ao ser vazado, estruturas mistas, com grãos colunares e grãos equiaxiais . A solidificação se processara continuamente ate que, na parte central, próximo a superfície do lingote, a última fração de metal líquido se solidifique, formando nesta região um vazio, denominado de rechupe. A forma, dimensões e localização deste dependerão do tipo de molde utilizado, do metal propriamente dito, e dos cuidados adotados, como por exemplo, o emprego de massalotes ou adição de elementos químicos para "acalmar" o aço.

SEGREGAÇÃO:

Durante a solidificação de um metal líquido, ocorrera sempre a segregação de diversos elementos químicos para a parte líquida, concentrando-se na região central da peça ou lingote. No caso do aço, que é uma liga basicamente constituída de átomos de ferro e carbono, alem de elementos residuais do processo de fabricação, os elementos segregados seriam o próprio carbono, o fósforo , manganês, cromo e níquel.

A segregação se caracteriza como urna área que contem elementos químicos numa proporção diferente das demais áreas da peça.

A segregação assume diversas formas, como resultado dos diversos processos que ocorrem durante a solidificação do aço dentro do lingote. Quanto maior o lingote, menor será a probabilidade de controlar o processo de solidificação, e mais pronunciada será a segregação. O movimento do aço líquido relativamente as superfícies de solidificação influenciará também na forma final da segregação.

INCLUSÕES NÃO METÁLICAS:

A presença de inclusões não metálicas no aço deve-se a dois fatores :

(a) decorrentes do processo de fabricação (escória e refratários) e

(b) decorrentes do processo de desoxidação.

Mesmo os melhores aços, fabricados através de técnicas

modernas, tais como fusão a vácuo e eletroescoria, possuem inclusões não metálicas.

Nos lingotes fundidos de forma convencional, a presença de inclusões não metálicas se dá na parte inferior do mesmo, quando se tratar de inclusões que não flutuam no metal líquido. A extensão destas inclusões está relacionada com a forma e condições de vazamento do aço, e em

particular da temperatura de fundição ou vazamento. A maioria das i inclusões apresentam a forma esférica, nos lingotes. Algumas inclusões são plásticas, deformando-se durante os processos de conformação mecânica dos lingotes. Outras são quebradiças. Dentre as principais inclusões temos os óxido , silícatos , sulfetos e aluminas.

2. DESCONTINUIDADES TIPICAS

2.1 FUNDIDOS

A causa e a forma das descontinuidades nas peças fundidas depende de:

- comportamento do material durante a solidificação

- geometria e dimensões da peça

- condições de resfriamento

- bolsas de gás

- trincas de contração

- trincas de tensão

- inclusões não metálicas

- segregação

- juntas

- granulação grosseira

2.1.1 RECHUPES

Rechupes são vazios de diversos tipos e formas nas peças fundidas, cansadas pela contração dos metais durante sua solidificação. Podem ser internos a peca, rechupes externos (na região dos massalotes) , macro rechupes micro rechupes (nos espaços interdendríticos) , rechupes lamelares, etc..

O rechupe ocorre, pois a primeira parte do metal a se solidificar e aquela que esta em contato com o molde ou seja, aonde ocorre a maior troca de calor, e a solidificação progride em direção aos pontos mais quentes na forma de frentes.

Através de técnicas de alimentação, procura-se trazer estes pontos quentes para fora da parte útil da peça, em regiões que deverão ser cortadas. Em peças de geometria muito complicada, isto nem sempre e possível, devendo-se sempre contar com estes vazios, que porem, de vem ser controlados o melhor possível.

O conhecimento da técnica de alimentação de uma peça e sempre de muita valia ao operador de ultra- som que poderá mais facilmente detectar o rechupe e caraterizar

2.1.2 BOLSAS DE GÁS

São vazios de paredes geralmente lisas, causados por gases oclusos pelo metal. Estes gases podem ser oriundos de um alto teor de gases no metal líquido, de reações metal-areia, umidade excessiva do molde ou dos machos, má extração de gases do molde, falta de respiros, turbilhonamento no canal de descida, etc.

2.1.3 TRINCAS DE CONTRAÇAO

São trincas intercristalinas, geralmente de grande extensão e de forma irregular. Ocorrem geralmente nos estágios finais de solidificação, como resultantes um estado de altas tensões de contração.

As causas principais são mudanças bruscas de seções, má colapsibilidade de machos, restrições a contração pelos canais de alimentação ou massalotes, etc.

2.1.4 TRINCAS DE TENSÃO

Ocorrem geralmente devido a estados de tensão elevados, devido a variações bruscas de temperatura, superaquecimento localizado, mudanças pronunciadas de seção, etc. São trincas transgranulares e retas, com aspecto brilhante da fratura. Geralmente são trincas passantes na seção, iniciando sempre na superfície.

2.1.5 INCLUSÕES NÃO METALICAS

São provenientes principalmente do arraste de material de moldagem pelo jato de metal liquido ou quebra do molde ou macho. Estas inclusões dispersam-se por todo o volume da peça, preferencialmente na região superior de fundição.

2.1.6 SEGREGACÃO

À medida que o material líquido se solidifica na forma de frentes de solidificação, certos elementos e impurezas migram a sua frente para a porção líquida ou pontos quentes. Estas regiões são as ultimas a solidificar e conterão estes elementos segregados, em altos teores.

2.1.7 JUNTA FRIA

São descontinuidades causadas pelo encontro de duas correntes de metal a baixa temperatura, o que não permitem a sua mistura completa. Podem ser causados por entupimentos de canais de ataque, massalotes ineficientes, baixas temperaturas de vazamento, etc..

Nos aços inoxidáveis isto ocorre com maior freqüência devido a forte oxidação da superfície líquida.

2.1.8 GRANULAÇÃO GROSSEIRA

O metal bruto de fusão apresenta uma estrutura cristalográfica muito grosseira dendrítica, localmente agravada por segregação. Esta granulação deve obrigatoriamente ser destruída por tratamento térmico, que provocara a recristalização com refino estrutural. Assim sendo, a peça submetida a tratamento térmico incorreto ou insuficiente, ou então devido a problemas metalúrgicos durante a fusão, pode apresentar áreas de grande atenuação sônica, chegando ate a absorção total em casos de peças de seções muito espessas.

A granulação grosseira e típica de aço austeniticos que possuem grande tamanho de grão, o qual praticamente não é modificado por tratamento térmico.

2.2 FORJADOS

O forjado e sempre produto da transformação mecânica de um bloco fundido, o lingote. Como tal, sua qualidade dependera da boa técnica de fundição, de um grau de deformação mecânica e do subsequente tratamento térmico.

O forjado tem propriedades direcionais, devido ao seu processo de fabricação.

As descontinuidades geralmente aparecem alinhadas e são mais dispersas quanto mais elevado for o grau de deformação.

Normalmente o forjado é um produto com características superiores aos fundidos.

As principais descontinuidades são:

Rechupes

Trincas de Forjamento

Trincas de Tensão

Dobras

Segregação e granulação grosseira

Inclusões não metálicas

Trincas de Flocos

2.2.1 RECHUPES, SEGREGAÇÃO E GRANULAÇÃO GROSSEIRA

Estas descontinuidades são originárias do lingote, e seu efeito pode ser minorado por um bom forjamento. Aparecem geralmente com mais intensidade na região da cabeça original do lingote e ao longo do centro de forjados cilíndricos.

Estas descontinuidades são por vezes eliminadas por trepanação,

ou atenuados por reforjamento com o objetivo elimina-las ou recristaliza-las.

2.2.2 TRINCAS DE FORJAMENTO

Ocorrem durante a deformação mecânica devido a falta de plasticidade (temperatura de forjamento muito baixa, excesso de segregação)

Pode ser trincas planas no núcleo ou cilíndrica a superfície.

2.2.3 DOBRAS

São porções de material superpostas e não caldeadas com incrustação de carepas, aflorando a superfície

2.2.4 TRINCAS DE FLOCOS

São trincas de pequeno comprimento causados por acumulo de hidrogênio em contornos de grão, rompendo-os

Devem-se a ma técnica de desgaseificação do meta1 líquido. Podem ser evitadas por tratamentos térmico de difusão de hidrogênio por longos períodos.

2.3 LAMINADOS

Assim como o forjado, o laminado é um produto da formação mecânica de um bloco fundido, o lingote laminado tem, igualmente ao forjado, propriedades mecânicas direcionais, devido ao seu processo de fabricação

As descontinuidades geralmente aparecem alinhadas e dispersas

Dentre as principais descontinuidades destacam-se:

Trincas de laminação; dobras; segregação e granulação grosseira;

inclusões não metálicas; dupla laminação.

Com exceção da dupla laminação, as demais já foram descritas e apresentam características semelhantes descritas para os forjados.

2.3.1 DUPLA LAMINAÇÃO

Ocorre principalmente nos produtos laminados (chapas) devido a falta de plasticidade do material decorrente da temperatura de laminação muito baixa ou excesso de segregação no material.

Localiza-se geralmente a meia espessura do material .

Referencia : Apostila ABENDE