Defeitos de inclusão de escória e de areia têm sido, há muito tempo, grandes desafios na produção de fundição por espuma perdida. Atualmente, a fundição por espuma perdida tem alcançado grande sucesso em três tipos principais de produtos: peças resistentes ao desgaste, conexões para tubos e peças fundidas em caixa, todas as quais requerem pouco ou nenhum pós-processamento. No entanto, para peças fundidas com múltiplas superfícies usinadas de alta precisão, o tratamento de defeitos de inclusão de escória é fundamental. Com base na experiência prática, as seguintes medidas podem reduzir ou eliminar efetivamente esses defeitos:
O papel dos revestimentos de espuma perdida é multifacetado:
Melhorando o acabamento da superfície de fundição reduzindo a rugosidade em 2 a 3 graus, melhorando assim a qualidade da superfície e a usabilidade.
Minimizar a adesão de areia e defeitos em furos de areia.
Facilitando a remoção de areia e limpeza.
Permitindo que líquidos e gases derretidos do padrão de espuma escapem através do revestimento para a areia do molde durante o vazamento, ao mesmo tempo em que evita a penetração de metal no molde de areia e evita furos de gás, infiltração de metal e defeitos de carbono.
Aumentando a resistência e a rigidez do padrão para evitar deformação ou danos durante o transporte, enchimento de areia e moldagem por vibração, melhorando assim a precisão dimensional e o rendimento da fundição.
Para evitar inclusões de escória, os revestimentos devem apresentar alta resistência e refratariedade. A camada de revestimento aplicada ao padrão de espuma deve resistir a rachaduras ou descamação durante a secagem e o transporte (exigindo resistência suficiente à temperatura ambiente) e suportar abrasão prolongada por metal em alta temperatura sem apresentar falhas (exigindo resistência a altas temperaturas). Um sprue hermeticamente fechado e um revestimento intacto no sistema de fundição e de injeção são as principais salvaguardas — qualquer folga, rachadura ou descamação pode permitir a entrada de areia, resíduos de revestimento ou impurezas no metal fundido, causando inclusões de escória.
Resistência e permeabilidade são propriedades essenciais do revestimento; revestimentos para sistemas de canais de injeção frequentemente exigem maior refratariedade do que aqueles para peças fundidas para resistir à corrosão prolongada do metal em altas temperaturas. Os operadores devem garantir uma aplicação uniforme do revestimento.
Durante a montagem do molde, o revestimento do conjunto de moldes (molde + sistema de injeção) deve estar livre de descascamento, rachaduras ou fissuras, especialmente nas juntas entre o canal de injeção e o canal de alimentação, o canal de alimentação e a entrada, e a entrada e a fundição. Juntas fracas ou com revestimento inadequado correm o risco de infiltração de areia, portanto, essas áreas exigem revestimentos mais espessos e de maior resistência, além de sistemas de injeção suficientemente rígidos (com nervuras ou mangas de reforço, se necessário).
O conjunto de padrões deve repousar de forma estável sobre a areia do fundo da caixa de areia; a colocação suspensa durante o enchimento de areia e a vibração podem causar rachaduras no revestimento. A areia deve ser adicionada suavemente por meio de mangueiras inicialmente, com lixamento tipo 雨淋 usado apenas durante a compactação por vibração. A vibração deve começar com baixa amplitude até que o padrão esteja totalmente coberto e, em seguida, aumentar gradualmente. O sistema de distribuição, particularmente o canal de injeção, não deve ser dobrado ou torcido durante a vibração para evitar danos ao revestimento, e o canal de injeção deve ser hermeticamente fechado para impedir a entrada de areia.
Durante a montagem, o enchimento com areia e a vibração, é necessário cuidado rigoroso para garantir que o revestimento permaneça intacto. Imediatamente antes do vazamento, o recipiente de vazamento deve ser limpo de areia, poeira e detritos flutuantes.
Cabeças de vazamento mais altas aumentam a abrasão no sistema de injeção e no molde, aumentando o risco de danos ao revestimento e inclusão de areia. A altura da cabeça de vazamento deve ser ajustada ao tamanho da peça fundida, utilizando conchas de tamanho apropriado para minimizar a altura de vazamento e manter o bico da concha próximo ao copo de vazamento — evite usar conchas grandes para peças fundidas pequenas.
Temperaturas elevadas de vazamento intensificam as exigências sobre o desempenho do revestimento e aumentam os riscos de aderência de areia e inclusões de escória. As temperaturas ideais variam de acordo com o material:
Ferro cinzento: 1380–1420°C (com temperatura de vazamento ~1480°C).
Ferro dúctil: 1420–1450°C (temperatura de vazamento ≥1500°C).
Fundições de aço: 1480–1560°C.
Para peças fundidas de ferro que exigem 300–500 kg de metal fundido por molde, a duração do vazamento deve ser controlada em 10–20 segundos.
A fundição com espuma perdida normalmente utiliza condições de vácuo durante o vazamento para compactar areia seca, acelerar a evacuação de gases, melhorar a capacidade de enchimento e aumentar a segurança no local de trabalho. No entanto, a pressão negativa excessiva aumenta o risco de entrada de areia seca e impurezas no metal fundido através de rachaduras no revestimento, além de promover a adesão da areia. O enchimento rápido agrava a corrosão e o descascamento do revestimento. Para peças fundidas de ferro, a pressão negativa ideal é geralmente de 0,025 a 0,04 MPa.
Incluir defletores de escória, skimmers no sistema de distribuição e coletores de escória em peças fundidas ajuda a reter e remover a escória, mitigando defeitos de inclusão de areia e escória.
O tamanho dos grãos de areia afeta a adesão da escória e da areia — grãos excessivamente grossos aumentam os defeitos. Para peças fundidas de ferro, areia de quartzo seca (areia lavada) com tamanho de grão de 30/50 é normalmente adequada.
A purificação do metal fundido durante todo o processo de fundição — desde a fusão e o superaquecimento até o vazamento — é fundamental na fundição com espuma perdida. A tecnologia de filtração é um método eficaz para atingir esse objetivo.
Ao implementar sistematicamente essas medidas, os defeitos de inclusão de escória na fundição de espuma perdida podem ser reduzidos significativamente, melhorando a qualidade geral da fundição e o rendimento.
