O efeito da taxa de arrefecimento na fundição é significativo e pode ter um impacto direto na microestrutura e nas propriedades do material fundido.
Qual é o efeito da taxa de resfriamento na fundição? 7 Informações importantes
1. Maiores taxas de resfriamento levam a microestruturas mais finas
Taxas de resfriamento mais altas em peças fundidas de ligas de alumínio, como as ligas A356 e A357, resultam em microestruturas mais finas com menor espaçamento entre braços de dendritas secundárias (SDAS) e partículas eutéticas refinadas.
Esta microestrutura mais fina leva a uma melhor ductilidade e propriedades de tração no material fundido.
2. Influência do processo de pós-aquecimento e arrefecimento
A taxa de arrefecimento durante a fase de arrefecimento do processo de fundição pode ser influenciada por vários factores.
Um fator é o processo de pós-aquecimento e arrefecimento. É importante reaquecer a peça fundida uniformemente e depois envolvê-la num material que ajude a reter o calor e permita que a peça arrefeça o mais lentamente possível.
O arrefecimento rápido pode levar a um aumento dos gradientes térmicos dentro da peça fundida, o que pode resultar num arrefecimento desigual e numa potencial distorção ou fissuração.
3. Diferentes fases de arrefecimento
Durante a fase de arrefecimento, podem ocorrer diferentes fases de arrefecimento, incluindo a fase de vapor, a fase de ebulição e a fase de convecção.
A taxa de arrefecimento pode variar durante estas fases, e o controlo destas fases é crucial para alcançar as propriedades desejadas no material fundido.
A fase de vapor, que ocorre quando o óleo se transforma em vapor devido ao efeito do calor, conduz ao arrefecimento mais rápido devido à absorção do calor latente de vaporização.
No entanto, o isolamento excessivo causado pela formação de uma bainha de vapor à volta da peça pode reduzir a eficiência da velocidade de arrefecimento.
A fase de convecção ocorre quando a temperatura se torna mais baixa e a fase de vapor desaparece, permitindo que a convecção do óleo termine o arrefecimento até à temperatura de equilíbrio.
4. Arrefecimento não uniforme
É importante notar que o arrefecimento da peça nunca é uniforme devido às diferentes espessuras da secção da própria peça.
Estas heterogeneidades de arrefecimento podem levar a transformações martensíticas em momentos diferentes durante a fase de arrefecimento, o que pode resultar em expansão e distorções da peça.
O cruzamento do ponto Ms (temperatura de início da martensite) em momentos diferentes pode gerar tensões e potenciais distorções no material fundido.
5. Efeito da soldadura no arrefecimento
No caso da soldadura, o aquecimento localizado pode causar uma expansão restrita, e a tensão resultante depende do gradiente térmico entre a zona aquecida (HZ) e o corpo da peça fundida.
O pré-aquecimento da peça fundida antes da soldadura pode ajudar a minimizar o gradiente térmico e a reduzir a tensão de tração causada pela soldadura.
Nos casos em que o pré-aquecimento não é possível, a utilização de processos de soldadura a baixa temperatura e de varetas ou fios de soldadura de baixo ponto de fusão pode ajudar a minimizar a tensão e a potencial fissuração.
6. Importância do controlo das fases de arrefecimento
O controlo das fases de arrefecimento e a minimização dos gradientes térmicos durante o arrefecimento são importantes para alcançar as propriedades desejadas e minimizar potenciais distorções ou fissuras.
7. Pré-aquecimento na soldadura
O pré-aquecimento na soldadura pode ajudar a reduzir o stress e a potencial fissuração durante a fase de arrefecimento.
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