METODOLOGIA DE ANÁLISE DE REOXIDAÇÃO POR SIMULAÇÃO NUMÉRICA EM COMPONENTES FUNDIDOS POR GRAVIDADE

Abstract

Inclusões de reoxidação estão entre os defeitos mais comumente relatados no processo de fundição, defeitos esses que afetam a qualidade superficial, a usinabilidade e o desempenho mecânico do componente final. A indústria de fundição suporta um alto percentual de produtos manufaturados, com mercado em expansão devido sua flexibilidade no desenvolvimento de componentes. Sistemas de enchimento que apresentem turbulência fazem com que o metal líquido reaja com o oxigênio e demais materiais com que entra em contato, causando diferentes tipos de defeitos. A fundamentação teórica objetiva a compreensão dos mecanismos de formação de reoxidação, com conceitos atuais, bem como análises realizadas através da tecnologia de SNPFM (Simulação Numérica do Processo de Fundição de Metais), demonstrando sua aplicabilidade e relevância dentro da indústria no desenvolvimento de produtos fundidos. Visando o desenvolvimento técnico científico, uma metodologia de análise de reoxidação utilizando a tecnologia de SNPFM foi desenvolvida, por meio de um estudo realizado no software MAGMASOFT®, comparando diferentes sistemas de enchimento, possíveis de serem realizados com a utilização de geometrias disponíveis em manilhas refratárias, sendo os dados plotados em valores adimensionais de superfície de metal exposta ao ar, separados em VOF – Canais e VOF – Peça (para análise detalhada) e posteriormente somados (VOF – Total) e aprisionamento de ar [%], ambos correlacionados com a velocidade média [m/s] do metal no preenchimento do molde. Adicionalmente, foi utilizado o módulo específico MAGMAsteel® para avaliação das inclusões de reoxidação pelos resultados de inclusão por área [%] e inclusão por volume [%]. Após análises pela metodologia proposta foram definidos 4 (quatro) corpos de prova, com resultados extremos (melhor e pior) e espaçados, usando os resultados obtidos por SNPFM, a fim de validar resultados obtidos, melhor compreendê-los e correlacioná-los. Os quantitativos de inclusões observadas nas faces após a usinagem dos corpos de prova selecionados para prática de fundição mostraram correlação com os dados obtidos pelo processo de simulação. As metalografias realizadas demonstraram contaminações em quantidade e tamanho diferentes para os corpos de prova em prática de fundição, congruentes com os resultados obtidos por simulação numérica. Os resultados obtidos pela realização dos ensaios mecânicos mostraram baixa variação percentual, dando a entender que as inclusões observadas na estrutura do material competiram com a matriz metálica como iniciadores ou agravantes da degeneração das propriedades mecânicas para o material G42CrMo4. Realizada a microscopia eletrônica de varredura (MEV) com espectroscópio por energia dispersiva (EDS) foi observado que as inclusões foram oriundas do processo de reoxidação do metal líquido por conterem altos percentuais de oxigênio (O).