Formação de inclusões não metálicas em moldes

As fontes de inclusões e gases em metal fundido incluem principalmente vários aspectos: resíduos e gases da decomposição térmica e vaporização de modelos, escória e gases gerados durante a fusão do metal fundido, escória de óxido formada pela oxidação do metal fundido, dissolução de gases específicos por metal fundido em alta temperatura e impurezas externas que entram na cavidade do molde selado.

Dentre essas escórias e gases, a escória produzida na fusão do metal fundido representa a maior proporção, seguida pela escória gerada por reações entre gases dissolvidos em metal fundido em alta temperatura e o próprio metal, bem como óxidos formados pela oxidação do metal fundido. Na verdade, os resíduos da vaporização e decomposição térmica do modelo ocupam uma proporção relativamente pequena. Não obstante, a vedação inadequada das cavidades dos modelos permite a invasão de impurezas externas, o que pode induzir severos defeitos de inclusão em massa.

Essas escórias, gases e impurezas sólidas misturadas externamente apresentam baixa densidade. Eles flutuam lentamente para cima durante o preenchimento e resfriamento do metal fundido antes da solidificação, e se deslocam para áreas com menor pressão lateral sob pressão negativa. Se tais escórias e gases escaparem das peças fundidas enquanto o metal permanece líquido, nem defeitos de inclusão nem de sopro ocorrerão.

Em empresas de fundição de espuma perdida, as câmaras de pressão negativa dos sistemas de pressão negativa de caixas de areia são, em sua maioria, dispostas na parte inferior e nas paredes circundantes das caixas de areia. A direção da extração de pressão negativa é perpendicular à direção natural de flutuação ascendente das escórias e gases, o que dificulta a flutuação ascendente e a descarga de impurezas e gases.

Os fatores termodinâmicos e cinéticos que regem a formação e remoção de inclusões em metal fundido facilitam a ocorrência de defeitos de inclusão em peças fundidas de espuma perdida, ao mesmo tempo que dificultam sua eliminação. Devido à diversidade de matérias-primas e auxiliares adotadas por fundições domésticas, e sob a pressão da contínua redução de custos, o sucata de aço e o ferro gusa adquiridos contêm composições complicadas e abundantes impurezas.

A maioria das fundições funde sucata de aço em fornos de indução de média frequência para produção de fundidos, resultando em alto teor de elementos de impureza no metal fundido. Enquanto isso, os materiais de modelo utilizados por empresas domésticas de fundição de espuma perdida são, em sua maioria, espuma de poliestireno para construção e embalagem. Reações físicas e químicas complexas entre o metal fundido e os materiais do modelo produzem abundantes produtos de pirólise, aumentando ainda mais as inclusões no metal fundido.