A tecnologia de fundição por espuma perdida é amplamente aplicada na fundição de alumínio, cobre e ferro, enquanto sua aplicação na fundição de aço é relativamente limitada. Devido à alta temperatura de vazamento do aço fundido, os produtos da pirólise dos moldes de espuma reagem facilmente com o aço fundido. Um desempenho inadequado da exaustão pode causar defeitos como porosidade, carbonização e hidrogenação, sendo a porosidade o defeito de qualidade mais comum em peças fundidas de aço por espuma perdida. Para otimizar os processos de produção e melhorar a qualidade das peças fundidas, nossa empresa realizou análises específicas sobre defeitos de porosidade e formulou um conjunto completo de processos padronizados de prevenção e controle.

I. Principais causas de defeitos de porosidade em peças fundidas de aço

1. Porosidade invasiva (tipo de defeito dominante)

   (1) A velocidade de enchimento excessivamente rápida e o tempo de vazamento curto impedem a vaporização completa dos padrões de espuma. Os produtos líquidos da pirólise são encapsulados no aço fundido e formam porosidade após a solidificação da peça fundida.

   (2) A alta temperatura de vazamento do aço leva à geração instantânea e massiva de gás a partir de padrões de espuma e a um aumento acentuado na pressão da cavidade. O gás não pode ser descarregado em tempo hábil, e o enchimento turbulento do aço fundido agrava ainda mais o aprisionamento de gás.

   (3) O processo inadequado de colagem de padrões causa porosidade concentrada. O adesivo apresenta alta temperatura de vaporização e baixa velocidade de vaporização, sendo facilmente envolvido pelo aço fundido e gerando gás continuamente durante o resfriamento. As conexões mecânicas não produzem tais defeitos.

   (4) O excesso de umidade no sistema de produção induz porosidade, incluindo umidade de revestimento incompletamente seca ou reabsorvida, padrões de espuma insuficientemente secos e areia de moldagem úmida. A umidade vaporiza rapidamente em altas temperaturas e forma poros de gás.

2. Porosidade precipitada

   Durante a fundição, o aço absorve vapor de água, que se decompõe em átomos de hidrogênio a altas temperaturas e se dissolve no aço. Durante a solidificação, os átomos de hidrogênio se recombinam em bolhas de hidrogênio que não conseguem escapar. Isso forma inúmeros poros difusos minúsculos com paredes internas lisas e com brilho metálico.

II. Medidas otimizadas de prevenção e controle

1. Reduzir a geração de gás e diminuir a taxa de liberação de gás.

   Materiais de espuma de baixa densidade (padrão interno: 0,018~0,020 g/cm³) são adotados, garantindo a resistência do molde. Estruturas ocas são aplicadas nos canais de alimentação, massalotes e seções espessas da peça fundida. O sistema de alimentação é otimizado ajustando-se o tamanho da entrada de 20 mm × 15 mm para 15 mm × 15 mm, estendendo o tempo de vazamento para cerca de 20 segundos. A velocidade de enchimento reduzida garante a completa liberação do gás de pirólise.

2. Otimize o processo de ligação para baixa geração de gás.

   O consumo de adesivo é rigorosamente controlado. A formação integral de peças fundidas e canais de alimentação é priorizada. A conexão por encaixe, a fixação com pregos de aço ou a colagem e fixação com pregos compostos são adotadas para eliminar defeitos de gás causados ​​pelo uso excessivo de adesivo.

3. Fórmula de revestimento aprimorada e controle de secagem reforçado.

   Selecionamos um revestimento resistente a altas temperaturas, com excelente permeabilidade ao ar e resistência mecânica, mantendo a espessura controlada entre 0,5 e 1 mm. A aplicação uniforme e a secagem completa são imprescindíveis, e os moldes secos devem ser despejados imediatamente para evitar a reabsorção de umidade. Nossa fórmula otimizada ajusta o tamanho dos grãos de areia de sílica para 180 mesh, reduz a dosagem de látex de 25 kg para 20 kg e aumenta a dosagem de celulose de 4 kg para 5 kg. O revestimento aprimorado apresenta maior resistência a altas temperaturas e permeabilidade ao ar, sem rachaduras.

4. Equipe os tubos de exaustão para uma remoção eficiente de escória e gás.

   Pequenos tubos de exaustão são dispostos em cantos mortos e áreas superiores onde os produtos da pirólise tendem a se acumular. Pequenos orifícios de exaustão são perfurados no revestimento superior dos tubos para acelerar a vaporização e a descarga dos produtos líquidos residuais. Este método elimina eficazmente a inclusão de escória e defeitos de porosidade, permitindo um pós-processamento conveniente dos tubos.

5. Padronizar o processo de vazamento para um enchimento estável.

   A posição de vazamento é cuidadosamente planejada para manter as principais superfícies de moldagem na vertical ou inclinadas, garantindo um preenchimento estável. Sistemas de vazamento com fundo fechado, vazamento em degraus ou vazamento lateral são preferenciais. A temperatura de vazamento é controlada acima de 1600 °C, e o princípio de vazamento lento-rápido-lento é rigorosamente seguido para assegurar a completa vaporização dos padrões de espuma e a completa liberação dos gases.

6. Aprimorar a desgaseificação do aço fundido e controlar rigorosamente o ambiente de produção.

   A remoção da ferrugem é realizada nos materiais do forno, e o tempo de fusão em alta temperatura é reduzido. A dosagem do desoxidante de alumínio é padronizada em 0,04% a 0,06%. Utiliza-se areia de moldagem seca, e a pressão negativa a vácuo é controlada de forma estável em 0,05 a 0,06 MPa para reduzir de forma abrangente os riscos de porosidade.

Com a implementação das medidas abrangentes acima mencionadas, não só o defeito de porosidade das peças de aço fundido foi basicamente resolvido, como também o fenômeno de cavidades por contração gasosa em outros tipos de peças de aço fundido foi reduzido, e a taxa de rendimento atingiu mais de 90%.