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 fabricação.
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.
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.
Após a quebra inicial do lingote, essa cavidade é cortada ou recortada. Caso não seja totalmente removida antes do laminamento ou forjamento final, o metal defeituoso aparece 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 a solidificação do metal, ocorre liberação de gases. Algumas bolhas escapam, mas muitas ficam presas à medida que o metal esfria.
- As pequenas geralmente aparecem próximas à superfície do lingote.
- As maiores podem se formar mais profundamente, especialmente no topo do lingote.
Algumas dessas porosidades se fundem novamente ao metal durante o primeiro laminamento ou forjamento, enquanto outras, próximas à superfície, podem se oxidar e permanecer como descontinuidades, aparecendo como linhas ou laminações no produto final.
Segregação
Durante a 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 exterior 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.