Efeito da temperatura de vazamento na incorporação de partículas de areia na superfície de ferro fundido cinzento

Abstract

No cenário da usinagem, o ferro fundido cinzento ganha destaque entre os demais em razão da precipitação da grafita em forma lamelar que age como lubrificante, reduzindo o atrito entre o material e a ferramenta de corte. No entanto, de forma generalizada, os ferros fundidos, quando apresentam defeitos internos ou superficiais, podem comprometer tanto a qualidade da peça quanto o funcionamento dos componentes que compõe o sistema. O presente trabalho investiga o efeito da temperatura de vazamento na inclusão de areia na superfície de ferro fundido cinzento, qualificando por meio da metalografia e no desgaste de insertos de metal duro. A análise inicial, realizada por microscopia eletrônica de varredura (MEV) com detector BSE, revelou uma elevada concentração de oxigênio e silício na superfície da peça, indicando a presença de areia de sílica. Compreendendo que a inclusão de areia pode ser resultado da interação entre o metal e o molde durante o processo de fundição, a metodologia adotada investigou o efeito da temperatura de vazamento do metal líquido. O intervalo de temperaturas normalmente utilizado, entre 1410 °C e 1440 °C, foi comparado a temperaturas mais baixas, divididas em dois grupos: 1350 °C a 1370 °C e 1380 °C a 1400 °C. Os resultados indicaram que a redução da temperatura de vazamento diminuiu significativamente a aderência de areia na superfície do ferro fundido cinzento, resultando em maior integridade das arestas de corte dos insertos. Esse entendimento destaca a importância do controle dos parâmetros térmicos no processo de fundição, visando a melhoria das propriedades dos materiais brutos, a redução do desgaste de ferramentas e o aumento da eficiência do processo de usinagem.

In the machining field, gray cast iron stands out due to the precipitation of graphite in a lamellar form, which acts as a lubricant, reducing friction between the material and the cutting tool. However, in general, cast irons, when presenting internal or surface defects, can compromise both the quality of the part and the performance of the components that make up the system. This study investigates the effect of pouring temperature on the inclusion of sand on the surface of gray cast iron, evaluating it through metallography and the wear of carbide inserts. The initial analysis, conducted using scanning electron microscopy (SEM) with a BSE detector, revealed a high concentration of oxygen and silicon on the part’s surface, indicating the presence of silica sand. Understanding that sand inclusion may result from the interaction between the metal and the mold during the casting process, the adopted methodology investigated the effect of the pouring temperature of the liquid metal. The temperature range typically used, between 1410 °C and 1440 °C, was compared to lower temperatures, divided into two groups: 1350 °C to 1370 °C and 1380 °C to 1400 °C. The results indicated that reducing the pouring temperature significantly decreased sand adhesion to the surface of the gray cast iron, resulting in greater edge integrity of the cutting inserts. This understanding highlights the importance of controlling thermal parameters in the casting process to improve the properties of raw materials, reduce tool wear, and increase machining process efficiency.