Fissuras

Como resolver fissuras e fechos a frio em produtos de fundição por cera perdida
Este guia fornece uma abordagem abrangente, passo a passo - desde a análise da causa raiz até ao controlo e inspeção do processo - para eliminar as fissuras e as juntas a frio na fundição de precisão.

I. Identificação e diferenciação de defeitos
1. Fissuras
Aparência:
Defeitos lineares longos e irregulares; podem penetrar ou permanecer na superfície; paredes internas frequentemente oxidadas e escuras.

Lágrimas quentes: Ocorrem durante a solidificação devido à contração restrita; frequentemente em pontos quentes ou transições de secção.

Fissuras a frio: Formam-se no estado sólido, normalmente causadas por tensão interna ou choque térmico durante o tratamento térmico.

Localizações típicas:
Pontos quentes, cantos, pescoços de elevação, raízes de nervuras e secções internas complexas.

2. Fecho a frio
Aparência:
Costuras lineares cinzento-prateadas na superfície; duas correntes de metal não se fundem completamente, deixando uma interface oxidada.

Localizações típicas:
Junções de fluxo, intersecções de paredes finas, extremidades de gating e áreas distantes do sprue.

Diferença:
Os fechos frios são geralmente pouco profundos e contínuos; as fendas são mais profundas e ásperas.

II. Principais causas e medidas de combate às fissuras
1. Projeto de fundição e sistema de comportas
Causas:

O desequilíbrio de gating leva a grandes gradientes de temperatura e a uma solidificação desigual.

Os pontos quentes sem trajectórias de alimentação criam concentração de tensões.

Contramedidas:

Otimizar a portagem para um enchimento suave e direcional.

Prever risers ou arrefecimentos para assegurar a solidificação sequencial.

Evitar cantos vivos ou mudanças bruscas de espessura; utilizar filetes (R ≥ 3 mm).

2. Concha e disparo
Causas:

Baixa resistência da casca ou elevada expansão térmica; a queima insuficiente ou excessiva conduz à fragilidade.

A espessura desigual da casca provoca um arrefecimento desigual e constrangimentos.

Contramedidas:

Utilizar invólucros de sol de sílica com baixa expansão térmica.

Controlo da temperatura/tempo de queima (normalmente 850-1100 °C).

Manter a espessura da casca uniforme (6-10 camadas).

Verter enquanto a casca está quente para evitar a absorção de humidade e a acumulação de tensões.

3. Liga e fusão
Causas:

A composição incorrecta da liga (excesso de S, P, Pb) diminui a ductilidade a quente.

A inclusão de gás ou escória provoca uma microestrutura frágil.

O sobreaquecimento aumenta o tamanho do grão e aumenta a suscetibilidade à rutura a quente.

Contramedidas:

Manter a composição e a pureza da liga dentro das especificações.

Assegurar uma fusão limpa - secar todas as ferramentas, afinar e desgaseificar.

Controlo da temperatura de vazamento:

Aço inoxidável: 1550-1600 °C

Aço carbono: 1520-1570 °C

Liga de alumínio: 700-740 °C

Temperatura do invólucro: 900-1100 °C (aço), 450-550 °C (alumínio)

4. Arrefecimento e Knockout
Causas:

O arrefecimento rápido ou a remoção prematura do invólucro provoca tensões térmicas.

A estreita ligação metal-concha restringe a contração.

Contramedidas:

Arrefecer gradualmente; prolongar o tempo de espera para as partes espessas.

Utilizar arrefecimento por areia ou forno.

Evitar a remoção forçada do invólucro ou vibrações fortes.

III. Principais causas e contramedidas para as paragens por frio
1. Temperatura e velocidade de vazamento
Causas:

A temperatura de vazamento é demasiado baixa ou o metal arrefece demasiado depressa.

O derrame demasiado lento provoca uma fraca fluidez.

Contramedidas:

Aumentar a temperatura de vazamento e da casca em 10-20 °C acima do normal.

Manter o derrame contínuo, sem interrupções.

Otimizar a relação de passagem (canal de entrada: canal de saída: entrada ≈ 1 : 2 : 2).

2. Comportamento e direção do fluxo
Causas:

Os fluxos de metal opostos colidem, criando turbulência e camadas de película de óxido.

Contramedidas:

Utilizar sistemas de passagem inferior ou de fluxo na mesma direção.

Adicionar orifícios de ventilação ou aberturas para cera no final do enchimento.

Verificar o padrão de fluxo com a simulação do fluxo do molde (CAE).

3. Fluidez do metal
Causas:

Composição deficiente da liga, contaminação por gás/escória ou tempo de retenção excessivo.

Contramedidas:

Degas imediatamente antes de verter.

Manter uma temperatura de fusão uniforme.

Adicionar elementos que melhoram o fluxo (Si, Mg, Ni, consoante a liga).

IV. Métodos de inspeção e verificação
Item Método Objetivo
Defeitos superficiais Ensaio por Penetrante (PT) Detetar microfissuras e linhas de fecho a frio
Defeitos internos Radiografia / TC Avaliar a profundidade e a direção da fissura
Metalografia Microscopia ótica Identificar fissuras a quente/frio vs. estrutura de fecho a frio
Tensão residual Medidor de deformação / perfuração Localizar zonas de concentração de tensão

V. Resumo dos pontos-chave preventivos
Enchimento estável, solidificação sequencial e transições de espessura suaves.

Janela de controlo da temperatura: metal, concha e ambiente.

Reduzir o constrangimento: fazer coincidir a expansão do metal e do invólucro.

Fusão limpa: evitar a oxidação e as inclusões.

Utilizar a análise do fluxo do molde para componentes críticos.

Fechar o ciclo de feedback: mapear as localizações dos defeitos para melhorar o processo.

VI. Lista de verificação da resolução rápida de problemas no local
Confirmar o tipo de defeito - fenda fria lisa ou fenda quente oxidada.

Rever as curvas de temperatura e tempo de vazamento/concha.

Verificar o registo de queima do casco e as barras de teste de resistência a quente.

Verificar a composição da liga e o registo de refinação.

Inspecionar as secções transversais das comportas e a taxa de vazamento.

Verificar o procedimento de arrefecimento e de eliminação.

Para defeitos recorrentes, efetuar análises CAE e redesenhar as ferramentas.

VII. Quadro de controlo de referência
Tipo de liga Temp. de vazamento (°C) Temp. de revestimento (°C) Taxa de vazamento Problemas e soluções típicos
Aço Carbono 1520-1570 950-1050 Estável Fissuras a quente: pequenos filetes; Cortes a frio: fluxo deficiente
Aço inoxidável 1550-1600 1000-1100 Estável Fissuras a quente: baixo Si; Fecho a frio: baixa temperatura de vazamento
Liga de alumínio 700-740 450-550 Rápido Cortes a frio: película de óxido; Fissuras: desequilíbrio de sobreaquecimento/arrefecimento
Liga de cobre 1080-1150 700-800 Liso Cortes a frio: Oxidação de Zn; Fissuras: tensão térmica em pontos quentes

VIII. Pós-processamento e correção
Fissuras: Evitar a soldadura em áreas críticas. Se forem reparadas, aplicar um tratamento térmico pós-soldadura para aliviar a tensão.

Cortes a frio: Os defeitos superficiais menores podem ser eliminados por maquinagem; rejeitar se estiverem situados em zonas de suporte de carga.

Prevenção em primeiro lugar: Implementar um sistema de “mapeamento de defeitos + rastreabilidade do processo” para uma melhoria contínua.