Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia industrial e dos processos de produção, bem como a intensificação da concorrência no mercado global, especialmente desde a adesão à OMC, a indústria de fabricação de máquinas e os círculos de engenharia têm exigências cada vez maiores em relação à qualidade da fundição, principalmente à qualidade da superfície das peças fundidas.Revestimento de fundiçãoRefere-se a um revestimento aplicado à superfície da cavidade ou do núcleo do molde para melhorar sua refratariedade superficial, estabilidade química, resistência à abrasão metálica, resistência à adesão de areia e outras propriedades. O revestimento de fundição está intimamente relacionado à qualidade da superfície das peças fundidas. Xinda discutirá o impacto do revestimento de fundição na qualidade da superfície das peças fundidas, considerando o papel e o desempenho do revestimento.
I. O Papel dos Revestimentos
1. Reduzir a adesão mecânica e química da areia nas superfícies de fundição.
Moldes e machos possuem muitos poros. Durante o processo de fundição e solidificação, o metal fundido, sob pressão estática e dinâmica, penetra nesses poros, formando uma camada de areia metálica difícil de limpar, aderida à superfície da peça fundida. Esse fenômeno é conhecido como adesão mecânica da areia. A aplicação de um revestimento para fundição pode selar os poros entre as partículas de areia na camada superficial do molde e do macho, bloqueando o canal de penetração do metal fundido e reduzindo a adesão mecânica da areia na peça fundida. Em temperaturas de fundição ou inferiores, a superfície do aço fundido gera continuamente uma película de óxido metálico, que pode reagir quimicamente com a areia de sílica, levando à adesão química da areia na superfície da peça fundida. O uso de um revestimento para fundição pode isolar o metal fundido da superfície do molde ou do macho, inibir a reação química entre eles e reduzir ou eliminar a adesão química da areia na superfície da peça fundida.
2. Reduzir a inclusão de areia e o arraste de areia nas superfícies de fundição.
Durante o processo de fundição, o metal fundido em alta temperatura exerce um forte efeito de radiação térmica sobre a superfície do molde e do macho. A pressão térmica e a resistência à tração a quente e úmida geradas pelo aquecimento do molde e do macho podem levar à inclusão de areia nas peças fundidas. O revestimento da peça fundida pode retardar o aquecimento radiante do molde ou do macho, reduzindo ou eliminando, assim, a ocorrência de defeitos de inclusão de areia. Revestimentos com certa capacidade de adesão também podem penetrar entre as partículas de areia na camada superficial do molde e do macho, aumentando a resistência superficial e a resistência à abrasão do molde ou do macho, e reduzindo os defeitos de exsudação de areia nas peças fundidas.
3. Melhorar o desempenho da superfície e a qualidade interna das peças fundidas.
Ao adicionar materiais de isolamento térmico e de resfriamento ao revestimento, é possível melhorar a distribuição de temperatura na cavidade do molde e controlar o processo de solidificação e cristalização da liga, reduzindo assim a ocorrência de trincas a frio e a quente na superfície da peça fundida. A adição de certos inoculantes ou elementos de liga ao revestimento também pode promover a inoculação localizada ou a liga superficial, melhorando a estrutura metalográfica e o desempenho das peças fundidas.
II. O desempenho dos revestimentos
1. Estabilidade da Suspensão
Durante o armazenamento ou uso, as partículas sólidas do revestimento devem permanecer o mais suspensas possível, sem estratificação, precipitação ou aglomeração, para garantir a uniformidade do desempenho e a qualidade do revestimento.
2. Facilidade de escovação
O desempenho de um revestimento com boa aplicabilidade por pincel é caracterizado por: quando o pincel é totalmente imerso no revestimento para aplicação, ele se mostra liso, não pegajoso e sem partículas de areia; após a aplicação, o revestimento se nivela automaticamente, sem marcas de pincel, e não ocorre perda de revestimento na superfície vertical da cavidade.
3. Permeabilidade
Revestimentos de alta qualidade devem ter a capacidade de penetrar até uma profundidade adequada no molde e no núcleo. Geralmente, a profundidade de penetração necessária é de 2 a 3 vezes o diâmetro das partículas de areia. A penetração do revestimento nos poros do molde de areia também pode aumentar a afinidade entre as partículas de areia.
4. Resistência da Superfície
A capacidade do revestimento de não deixar marcas ou perder pó após ser arranhado ou escovado por força externa após a cura é chamada de resistência superficial do revestimento. Uma resistência superficial suficiente pode evitar danos ao molde durante o manuseio, a colocação do macho e o fechamento do molde. Um bom revestimento também deve apresentar boa resistência à aderência de areia, resistência a fissuras, durabilidade e baixa geração de gases.
III. O princípio do revestimento de fundição que afeta a qualidade da superfície da peça fundida
1. Isolamento com película de ar e película de carbono
O revestimento em pó de grafite apresenta boa capacidade de remoção quando utilizado em peças fundidas de ferro. Durante a fundição, solidificação e resfriamento, a grafite gera uma película de gás monóxido de carbono e uma película de carbono brilhante, que impedem a interação entre o metal fundido e a superfície do molde ou macho, além de prevenir a adesão de areia. A aplicação de um revestimento feito com uma mistura de óleo de motor usado e pó de grafite na superfície da cavidade do molde úmido permite obter peças fundidas de ferro com paredes finas e superfícies extremamente lisas, graças à película de gás redutora e à película de carbono geradas pela alta temperatura da fundição.
2. Isolamento de Escória
Após a fundição, forma-se uma camada de escória na interface entre a camada de revestimento e a peça fundida. Essa camada possui alta viscosidade, o que aglutina o agregado refratário e impede a penetração do metal fundido. A camada de escória apresenta melhor desempenho quando não reage quimicamente com o silicato presente no metal fundido e não é molhada, ou é praticamente não molhada, por ele. Durante o resfriamento, o coeficiente de contração linear da camada de escória difere bastante do coeficiente de contração do metal fundido, gerando uma grande tensão de cisalhamento na interface entre a camada de escória e a peça fundida, o que leva ao desprendimento automático do revestimento. Essa teoria de prevenção da adesão de areia por meio da camada de escória é denominada teoria de isolamento da escória. Revestimentos formulados com metais reativos e óxidos metálicos podem gerar um novo óxido refratário por meio de reação térmica, o qual impede a penetração do metal fundido.
3. Oxidação
A aderência da peça fundida à areia depende da existência de uma camada crítica de óxido de ferro entre a peça fundida e a camada de revestimento, cuja espessura é de aproximadamente 100 μm. Para evitar a adesão química da areia, a espessura do óxido deve ser aumentada. Quando essa espessura crítica é ultrapassada, a camada sinterizada de revestimento ou areia de moldagem e óxido metálico se desprende facilmente da peça fundida. Na fundição de peças de aço em moldes de areia calcária, ocorre a seguinte reação: CaCO₃ = CaO + CO₂, criando uma atmosfera fortemente oxidante dentro da cavidade do molde. Isso intensifica a oxidação superficial das peças fundidas de aço, conferindo à areia calcária um excelente efeito de prevenção da adesão de areia.
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