As inclusões são os defeitos mais comuns na produção de peças fundidas. Por muito tempo, a indústria adotou diversos processos tradicionais para bloquear impurezas, incluindo a seleção de cargas de alta qualidade para o forno, a remoção da escória antes do vazamento, coletores de escória cobrindo as panelas de fundição, panelas de vazamento pelo fundo ou em formato de bule, sistemas de alimentação fechados e armadilhas/canais de escória em canais horizontais. No entanto, esses métodos oferecem desempenho limitado na interceptação de inclusões finas em escala micrométrica.

A tecnologia de filtração de metais fundidos foi desenvolvida na década de 1970 e passou por três gerações de produtos: telas filtrantes tecidas, filtros cerâmicos extrudados com orifícios retos e a terceira geração.filtros de espuma cerâmica (CFF)Com uma capacidade de purificação excepcional, o processo CFF tornou-se amplamente popular na indústria global de fundição, servindo como um processo fundamental para aumentar a qualidade das peças fundidas, reduzir os custos de produção e fortalecer a competitividade internacional dos produtos fundidos.

I. Princípio de fabricação e vantagens do produto: Filtros de espuma cerâmica

O filtro de espuma cerâmica, abreviado como CFF (filtros de espuma cerâmica), é produzido mergulhando-se suportes de espuma de poliuretano em uma pasta cerâmica, removendo-se o excesso de pasta e, em seguida, sinterizando-os em alta temperatura. A estrutura de poliuretano se decompõe completamente sob o calor intenso, formando uma estrutura cerâmica porosa interconectada em 3D.

Compatível com todas as ligas de fundição, como ferro fundido nodular, ferro fundido cinzento, aço fundido e liga de alumínio, o CFF alcançou produção padronizada e comercial. Em países industrializados da Europa e da América, a tecnologia de filtração foi amplamente implementada como a solução padronizada mais simples e eficiente para eliminar porosidades e inclusões de escória, além de melhorar as propriedades mecânicas das peças fundidas.

II. Cinco principais vantagens de aplicação dos filtros de espuma cerâmica

1. Economize muito metal fundido e melhore o rendimento do processo.

   As soluções tradicionais de retenção de escória dependem de canais horizontais alargados e alongados, bem como de coletores de escória expandidos para capturar impurezas, o que consome grandes volumes de metal fundido dentro do sistema de alimentação e reduz o rendimento da fundição.

   Tomando como exemplo as peças fundidas de ferro fundido nodular para cubos de roda de uma fundição: o rendimento do processo era de 65,3% sem filtros e subiu para 71,5% após a adoção do CFF (filtro de fluxo contínuo), reduzindo o consumo de ferro fundido em 6 pontos percentuais. Com base em uma produção anual de 80.000 toneladas de peças fundidas de ferro fundido nodular, a fundição pode reduzir a produção de ferro fundido em 5.000 toneladas por ano, diminuindo drasticamente o consumo de matéria-prima e energia, mantendo a capacidade produtiva total.

2. Reduzir a sobremedida de usinagem e otimizar a usinabilidade.

   Durante o vazamento, as inclusões tendem a se acumular na parte superior dos moldes. Os processos tradicionais exigem uma sobremedida de usinagem extra grande, de 6 a 8 mm, para as superfícies usinadas voltadas para cima, o que aumenta os custos gerais de usinagem.

   O metal fundido purificado por filtros de espuma cerâmica apresenta uma limpeza notavelmente superior, eliminando a necessidade de sobremedida excessiva para usinagem. Os filtros retêm os inoculantes parcialmente fundidos, removendo pontos duros no interior das peças fundidas e reduzindo a variação de dureza em uma única peça em até 50%.

   Benefícios significativos para usinagem: As ferramentas precisam ser substituídas a cada 4 horas, no máximo a cada 8 horas para peças fundidas não filtradas; após a filtragem, as ferramentas podem funcionar por 8 a 16 horas antes da substituição, estendendo a vida útil das ferramentas de 2 a 4 vezes e reduzindo consideravelmente os custos com consumíveis de usinagem.

3. Melhore a fluidez do metal fundido e reduza drasticamente a taxa de sucata.

   (1) Aumentar a fluidez da massa fundida e a qualidade da moldagem

   Os filtros removem inclusões não metálicas e gases dissolvidos, reduzindo a viscosidade do metal fundido. O metal fundido purificado requer maior subresfriamento para a nucleação, acelerando a cristalização e reduzindo o tempo de solidificação em 10%. Isso melhora o preenchimento do molde e a capacidade de alimentação, reduzindo drasticamente falhas de preenchimento e juntas frias. Quando aplicado a cubos dianteiros de ferro fundido nodular para automóveis, os coletores de escória podem ser eliminados, os canais de alimentação encurtados e a altura do alimentador reduzida pela metade.

   (2) Controlar defeitos de escória, areia e porosidade para reduzir as perdas de sucata

   Os cabeçotes de cilindro apresentam estruturas complexas de paredes finas com requisitos rigorosos de vedação e exigem temperaturas de vazamento mais elevadas. Mesmo com múltiplas estruturas tradicionais de bloqueio de escória, incluindo canais de alimentação fechados e restritores de fluxo, a taxa de refugo causada por inclusões permaneceu em torno de 12%. Após a instalação de filtros de espuma cerâmica, as condições estáveis ​​de vazamento reduziram significativamente o vazamento, mantendo a taxa de refugo relacionada a inclusões abaixo de 3%. No teste em lote de 4.000 peças fundidas do suporte traseiro com 1.000 testes de vazamento, a filtragem minimizou fundamentalmente os defeitos de escória e transformou os modos de defeito.

   (3) Comparação de produção entre filtros de 2ª e 3ª geração

   Em condições de produção idênticas, a taxa geral de refugo foi de 6,58% com filtros cerâmicos extrudados de segunda geração e caiu para 3,58% com filtros de espuma cerâmica de terceira geração. O refugo relacionado a defeitos de filtração diminuiu de 3,62% para 1,79%, comprovando o desempenho superior de purificação dos filtros de espuma cerâmica.

4. Refinamento da estrutura metalográfica e melhoria completa das propriedades mecânicas.

   Inclusões não metálicas quebram a continuidade da matriz metálica e desencadeiam concentração de tensão nos limites das inclusões, levando facilmente à fratura intergranular. Filtros de espuma cerâmica capturam microinclusões menores que 2 μm e removem gases dissolvidos, aumentando fundamentalmente a pureza da fusão.

   Testes realizados com ferro fundido cinzento HT150 mostram que a fusão filtrada nucleia grafita a temperaturas mais baixas, produzindo grafita mais fina, densa e uniformemente distribuída, o que reduz seu efeito de corte da matriz, além de produzir perlita refinada e uniforme. Sob condições idênticas, a resistência à tração aumenta em 16%, a resistência à flexão em 5,4% e a dureza em 10%. O alongamento apresenta uma melhoria particularmente significativa.

5. Simplifique os sistemas de controle de qualidade e aumente a utilização das placas de gravação.

   Na produção de ferro fundido nodular, a dispersão irregular do esferoidizante/inoculante ou a baixa temperatura do ferro fundido causam segregação de partículas, desencadeando pontos duros e defeitos de resfriamento inverso. As contramedidas convencionais adotam sistemas complexos de canais de alimentação fechados e superdimensionados que ocupam um espaço considerável nas chapas de modelagem.

   Os filtros de espuma cerâmica retêm com eficiência as partículas finas de escória dispersas e simplificam consideravelmente o layout dos canais de alimentação, reduzindo o espaço ocupado pelos canais de distribuição nas placas de modelo. Uma placa que originalmente comportava 4 modelos de fundição pode agora acomodar 1 a 2 cavidades extras, aumentando simultaneamente a utilização da placa de modelo e a eficiência da produção em lote único.

III. Importância da Promoção Industrial: Capacitar as fundições nacionais para aprimorar a qualidade e expandir os mercados internacionais.

Dados práticos de aplicação demonstram os amplos benefícios da tecnologia de filtração por espuma cerâmica: a taxa de refugo de peças fundidas com defeitos de escória, areia e porosidade cai em aproximadamente 70%, o rendimento do processo aumenta em 10% e o custo total de produção diminui em 6%. Ao mesmo tempo, a usinabilidade e as propriedades mecânicas são otimizadas, proporcionando notáveis ​​benefícios econômicos e sociais, além de impacto ambiental positivo. Com baixo investimento e melhoria imediata da qualidade, os filtros de espuma cerâmica são uma tecnologia essencial para fundições que desejam aprimorar a qualidade do produto, reduzir perdas de produção e fortalecer a competitividade no mercado de exportação, apresentando altíssimo valor de promoção industrial.

À medida que as indústrias a jusante elevam os padrões de qualidade e confiabilidade dos materiais de fundição, a purificação do metal fundido tornou-se um processo obrigatório para a fabricação de peças fundidas de alta qualidade.

Os filtros de espuma cerâmica XINDA são fabricados com tecnologia de sinterização consolidada e estrutura de filtragem porosa 3D estável, compatíveis com todas as linhas de produção de ferro fundido nodular, ferro fundido cinzento, aço fundido e ligas de alumínio. Integrando funções de remoção de escória de alta eficiência, desgaseificação e refino metalográfico, o XINDA CFF proporciona redução significativa de sucata, maior rendimento de fundição, menor consumo de ferramentas e melhorias abrangentes nas propriedades mecânicas com baixo investimento inicial.

Escolha os filtros de espuma cerâmica XINDA para eliminar completamente inclusões de escória, bolhas e pontos duros em peças fundidas. Apoiamos fundições nacionais na produção de peças fundidas de alta qualidade, em conformidade com os padrões internacionais, na expansão dos canais de vendas globais e no fomento do desenvolvimento sustentável, com baixas perdas e ecológico de toda a indústria de fundição.