FUNDICIONES FERREAS Y NO FERREAS EN ARENA ... - Metalspain

ejemplo de ello son las partes de aluminio para carrocerías
y para tren delantero en la industria automotriz.
Óxido y porosidades son fallas típicas en las piezas
fundidas, que se atribuyen a la calidad deficiente
de la colada. Su tratamiento por medio de gases de
limpieza ha dado buenos resultados. A menudo,
este proceso se lleva a cabo en una estación impeler
durante el transporte del metal, en las calderas
de transporte, desde el horno de fusión al horno de
dosificación u horno cazuela. Si se es posible prescindir
de este paso, se podrá economizar energía,
puesto que el metal se enfría durante el tratamiento
en la estación impeler. Bajo esta luz, la calidad de
la colada gana en significado: si la masa fundida
posee suficiente pureza es posible, al prescindir del tratamiento, descender la
temperatura del baño de fusión.
Un proceso sencillo, rápido y práctico para evaluar la pureza de la colada es la
prueba de densidad bajo vacío (Imagen 10). Este procedimiento suministra el
índice de densidad (ID) de la masa fundida. Esta combinación de factores permite
deducir tanto el contenido de hidrógeno como el de la segregación de la
masa fundida y demuestra con ello el potencial de la colada para piezas falladas.
A mayor índice de densidad, mayor peligro de porosidad en la pieza fundida.
El grado de pureza de colada lograble depende de los procesos de fundición y
mantenimiento, además del estado de la materia prima. La calidad de la pieza
fundida tiene su comienzo en el horno de fundición. El índice de densidad de
colada que se logra generalmente con aleaciones estándar de alumino-silicio
en un horno de cuba doble cámara tipo StrikoMelter ® , oscila entre 4 y 8 %. De
este modo, la colada producida se adecua en muchos casos al proceso de fundición
a presión sin necesidad de tratamientos suplementarios. Gracias a la separación
consecuente de las áreas de fundición y de mantenimiento, es posible
alcanzar un metal de alta calidad a pesar de la inserción de uno de baja. La
dimensión del baño de mantenimiento, en especial la limitación de su profundidad
a menos de 600 mm, como así también el acondicionamiento térmico
homogéneo por medio de quemadores regulables, son factores primordiales en
el logro de una alta calidad de metal. Una elevada capacidad de baño trae aparejada
también una duración de reposo de colada suficiente, lo cual favorece
positivamente su pureza.
Mediciones en un horno StrikoMelter ® muestran resultados óptimos en el proceso
de fundición. Aquí fueron determinados en las calderas de transporte, directamente
luego de la colada, índices de densidad (ID) entre 4 y 5 %. La temperatura
de colada comportó en este caso 740° C. Un índice de densidad
semejante es, en general, más que suficiente para transportar inmediatamente
la colada sin necesidad de tratamiento con gas de limpieza al horno cazuela o
de dosificación.
De ser necesaria una excelente calidad de las piezas
fundidas, como es en el caso de la fabricación de
unidades dúctiles de exigencia máxima, el tratamiento
de colada puede comenzarse con ayuda de
piedras de desgasificación directamente en el baño
de mantenimiento del horno de fundición (Imagen
11). El objetivo principal de la limpieza con gas
inerte (nitrógeno o argón) es la purificación previa
de colada, comparado con el tratamiento de reposo,
con una desgasificación más rápida y homogénea.
Esta última reduce además el consumo de energía
en el mantenimiento. Por el contrario, no es aconsejable
limpiar con piedras de desgasificación en el
piso de una cámara de mantenimiento cuando el
horno trabaja carga por carga o cuando la cámara se
vacía en gran parte. Hay que agregar además que,
con temperaturas de fusión de 800° C o más –dependiendo
de ciertos elementos aleatorios-, podría
producirse una infiltración de colada en la piedra
desgasificadora, lo que reduciría la efectividad de la
limpieza o incrementaría el consumo de gas.
Imagen 10 Cortes transversales de 3 pruebas de
densidad bajo vacío demuestran la diferencia de
la porosidad con valores ID distintos.
Figura 10. Seções de três amostras de teste de densidade
a vácuo ilustram as diferenças na porosidade para
diferentes valores DI.
Imagen 11 Las piedras de desgasificación
ubicadas en el piso de la cámara de
mantenimiento permiten el mejoramiento de la
calidad del metal mediante la limpieza con gas.
Figura 11. Plugs porosos instalados na parte inferior da
câmara de espera melhoram a qualidade do banho por
injeção de gás inerte.
didos por purga de gases tem se tornado uma prática
comprovada nas fundições de alumínio. O tratamento
geralmente é realizado em uma estação de desfaseificação
(FDU) enquanto o fundido está na concha de
transferência a caminho do forno de fusão para o
forno de espera ou de tanque anexo. Se esta etapa de
processo puder ser dispensada, as vantagens para a
fundição são múltiplas. Isto economiza tempo, capital
investido e, por último, porém não menos importante,
na energia, visto que sempre que um fundido é tratado
numa estação FDU, ele resfria. Neste contexto, a
qualidade do fundido no forno aparece sob uma nova
luz. Com uma limpeza suficientemente boa do fundido,
a temperatura do metal pode ser reduzida já
que um tratamento do banho pode ser dispensado.
Um método simples, rápido e comprovado na prática para avaliar o grau de limpeza
do metal fundido é o teste de densidade a vácuo (figura 10). Ele fornece o índice de
densidade (DI) do metal. Este parâmetro misto permite conclusões a serem elaboradas
tanto para conteúdo de hidrogênio quanto para o conteúdo de inclusões do fundido,
servindo como um indicador para uma potencial propensão da fusão na origem
dos defeitos de fundição. Quanto maior o índice de densidade, maior será o
risco de porosidade no fundido.
A limpeza que poderá ser alcançada no fundido é influenciada pelos processos de
fusão e espera e pela qualidade do material carregado. Portanto, a base para a qualidade
de um fundido é prevista o quanto antes no forno de fusão. Para ligas padrão
alumínio-silício, fornos de fusão dupla-câmara da série StrikoMelter ® normalmente
alcançam índice de densidade do fundido entre 4% e 8%. Com índice de densidade
nesta faixa a produção é, em muitos casos, fundida sem nenhum tratamento adicional.
Graças à separação clara das zonas de espera e fusão, um fundido de alta qualidade
pode ser obtido mesmo quando se carregam materiais de qualidade inferior.
O tamanho do banho de espera, especialmente a limitação da profundidade do
banho menor que 600 mm, e o ajuste de uma temperatura uniforme dos queimadores
contando com tecnologia de regulagem moderna são fatores fundamentais para
a obtenção de um metal de alta qualidade. Adicionalmente, com a capacidade de
banho generosamente dimensionada, a fusão pode ser realizada em tempo suficiente,
influenciando favoravelmente o seu grau de limpeza.
Medições em um forno de fusão tipo torre StrikoMelter ® mostram como um processo
de fusão otimizado e controle de temperatura eficiente traduzsem em uma alta
qualidade de fusão. Na concha de transferência, imediatamente após a purga do
metal, valores de DI entre 4% e 5% foram observados. A temperatura de purga neste
caso foi 740 °C. Valores de DI tão baixos são geralmente suficientes para transferir
o fundido diretamente para o forno de tanque anexo ou forno dosador, sem necessidade
de desgaseificação.
Quando forem produzidas fundições de alta escala, por exemplo, fundições dúcteis
altamente carregadas, o tratamento do metal fundido pode iniciar já no banho
de espera do forno de fusão por meio de plugs porosos (figura 11). Os principais
objetivos do uso da injeção de gás inerte (nitrogênio ou argônio) são primeiramente
para pré-limpeza do metal fundido, ou seja, a
desgaseificação do fundido em um ritmo superior
pode ser obtida no banho de espera e, em segundo
lugar, para homegeneizar o metal fundido. Este último
também reduz o consumo de energia durante a
espera subseqüente. Entretanto, o tratamento através
dos plugs porosos instalados na parte inferior da câmara
de espera não é recomendado se o forno for
carregado por bateladas ou se a câmara necessitar
esvaziamento freqüentemente. Adicionalmente,
com temperaturas de banho de 800°C e acima – dependendo
de certos elementos de liga – os plugs porosos
podem entupir c/ o metal fundido. Esta situação
prejudica a eficiência da injeção de gás e/ou
aumenta o consumo do mesmo.
(Continúa en número siguiente)
Servicio Lector 37
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34 FUNDIDORES. OCTUBRE 2010