O que são Descontinuidades Inerentes?

O que são Descontinuidades Inerentes? 

Embora possamos assumir que defeitos ou anomalias ocorram durante o processo de fabricação de uma peça, existem descontinuidades que surgem antes mesmo do início da produção.
Essas descontinuidades são conhecidas como inerentes e estão presentes no metal devido à sua solidificação inicial a partir do estado fundido, antes de qualquer processo de forjamento ou laminação em peças de tamanhos e formatos comece.

A seguir, apresentamos as descontinuidades inerentes mais comuns que você pode encontrar:

Pipe - Cavidade de Retração

Quando o aço fundido é despejado no molde do lingote, ele se solidifica primeiro na base e nas paredes do molde, avançando gradualmente para cima e para o centro.

O metal sólido ocupa um volume menor que o líquido, causando uma contração progressiva. O último metal a solidificar está no topo do molde, mas devido à contração, não há metal suficiente para preencher completamente o molde, formando uma depressão ou cavidade que pode se estender bastante para dentro do lingote.

Após a quebra inicial do lingote, essa cavidade é recortada. Caso não seja totalmente removida antes do laminação ou forjamento para o fornato final, o metal defeituoso aparecerá como “voids” (vazio) chamados de pipe no produto final.

Essas descontinuidades internas, são indesejáveis para a maioria das aplicações e constituem um defeito verdadeiro.
O uso de dispositivos especiais (hot tops) e o manejo adequado do lingote durante a vazão e solidificação ajudam a controlar a formação dessas cavidades de retração.

Blowholes - Porosidades por Gás

Durante o processo de solidificação do metal dentro do molde, ocorre liberação de diversos gases. Essas bolhas sobem pelo metal líquido e escapam, mas muitas, no entanto, ficam presas à medida que o metal esfria. Algumas, geralmente as pequenas, aparecem próximas à superfície do lingote. As maiores podem se formar um pouco mais abaixo, especialmente no topo do lingote, as porosidades. 

Muitas destas porosidades estão limpas por dentro e, durante os primeiros processos aplicados ao lingote, se fundem novamente ao metal; Algumas, próximas à superfície, podem se oxidar e não se fundir, aparecendo como costuras no produto enrolado. As mais profundas, se não se fundirem novamente ao material, podem aparecer como laminações no produto final.

Segregação

Durante o processo de solidificação, certos elementos do metal tendem a se concentrar no líquido que se solidifica por último, resultando em uma distribuição desigual de alguns dos constituintes químicos do aço entre o centro e a parte externa do lingote.

Diversos métodos são usados para minimizar essa tendência, mas se, por qualquer motivo, ocorrer uma segregação grave, as diferenças de permeabilidade podem produzir indicações de partículas magnéticas. A menos que seja grave, essa segregação geralmente não é prejudicial.

Inclusões Não Metálicas

Todo aço contém mais ou menos a mesma quantidade de matéria não metálica. A origem dessa matéria é principalmente os materiais desoxidantes adicionados ao aço fundido no forno. Essas adições são metais facilmente oxidáveis, como aumínio, silício, manganês e outros. Os óxidos e sulfetos desses aditivos constituem a maior parte das inclusões não metálicas.

Quando finamente divididas e distribuídas uniformemente, essas matérias não metálicas geralmente não prejudicam o aço. No entanto, às vezes elas se acumulam em grandes aglomerados que, quando laminados, se transformam em longos “stringers” , em alguns casos, indesejáveis. Quando ocorrem na superfície ou logo abaixo da superfície de uma peça altamente tensionada ou superfície de apoio, pode levar a trincas por fadiga.

Em geral, as inclusões não metálicas no aço raramente constituem um defeito real, embora sejam frequentemente indicadas com partículas magnéticas.                 Às vezes, as inclusões não metálicas são adicionadas ao aço intencionalmente.

A adição de chumbo ou enxofre aos aços com o objetivo de melhorar a usinabilidade é uma prática comum. Esse aço apresentará quantidades excessivas de inclusões não metálicas, que servem para quebrar as limalhas quando o metal é torneado ou usinado de outra forma. O tempo de usinagem é reduzido e a vida útil da ferramenta é prolongada.

Tais aços, se testados com partículas magnéticas, podem apresentar padrões de aparência alarmantes, não enquadrados como defeitos. Apesar de úteis para usinagem, esses aços não devem ser usados em peças críticas, altamente tensionadas ou sujeitas a fadiga em serviço.
 

Fissuras Internas

Devido às tensões internas causadas pela contração durante o resfriamento, podem ocorrer rupturas internas que podem ser grandes.

• Se a fissura não se comunica com a superfície, o metal pode se fundir durante a laminação ou outro processamento, eliminando a descontinuidade.
• Caso haja abertura para a superfície, ocorre oxidação, e a fissura permanece como descontinuidade no produto acabado.
   

Crostas – Scabs

Quando o aço líquido é derramado pela primeira vez no molde de lingote, ocorre um respingo considerável contra as paredes frias do molde. Esses respingos solidificam imediatamente e se oxidam.

À medida que o aço fundido sobe e o molde se enche, esses respingos são reabsorvidos em grande parte pelo metal, mas, em alguns casos, eles permanecem como crostas de metal oxidado aderidas à superfície do lingote. Elas podem permanecer e aparecer na superfície do produto laminado. Se não penetrarem profundamente na superfície, podem não constituir um defeito, pois podem ser removidas durante a usinagem.

Trincas no Lingote (Ingot Cracks)

As trincas de superfície ocorrem devido a tensões geradas durante o resfriamento.
Podem ser:

• Longitudinais
• Transversais
• Ou ambas – simultâneas

Durante o laminamento em tarugos, essas trincas se transformam em longas linhas.
Hoje, é prática comum em siderúrgicas modernas inspecionar tarugos de qualidade com partículas magnéticas, permitindo a remoção das trincas por:

• Chama - Chanfradura (flame scarfing)
• Retificação
• Esmerilhamento

Caso não sejam removidas antes da laminação posterior, essas trincas profundas podem comprometer a qualidade do produto acabado, tornando as barras e perfis inadequados para muitas aplicações.
 

Quer discutir as descontinuidades em seu processo de fabricação e como encontrá-las?

Entre em contato com nossa equipe de especialistas.