Porosidades - Heterogeneidades Físicas

A presença de poros pode ser causada por fenômenos diferentes: contração de solidificação e presença de gases dissolvidos.

Contrações

Durante a transformação do estado líquido para sólido, ocorre um agrupamento (empacotamento) dos átomos, formando estruturas ordenadas.
Na absoluta maioria dos casos esta transformação é acompanhada por um aumento da densidade (conforme ilustra a figura abaixo) e, consequentemente, por uma contração, tal como ilustra a tabela abaixo (valores positivos indicam expansão).

Variação da Densidade com a Temperatura em Metais
Variação da Densidade com a Temperatura em Metais

 

Como resultado da contração de solidificação surgem porosidades no material, que podem ser de dois tipos:

OBS: os sinais positivos indicam expansão
OBS: os sinais positivos indicam expansão


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Condições para o surgimento de Micro ou Macroporosidades
O fator de dependência mais determinante no tipo de porosidade é o intervalo de solidificação. Ver figura
Ligas metálicas com pequeno intervalo de solidificação (caso também de metais comercialmente puros) possuem dendritas pequenas na interface L-S e tendem a gerar macroporosidades.
Exceção: o alumínio é um caso excepcional, que apesar de apresentar dendritas pequenas, grande contração de solidificação
Ligas metálicas com grande intervalo de solidificação (caso de alguns latões) apresentam dendritas grandes na interface L-S e tendem a gerar microporosidades.

Gases Dissolvidos

O que é: são bolhas de gás aprisionadas dentro da peça
Causa: dissolução de gases por metais em estado líquido
Mecanismo de formação: Ao se solidificarem,os metais líquidos reduzem as condições de solubilidade do gás , formando bolhas que podem ficar aprisionadas. Ver exemplo do caso do alumínio na figura abaixo.
A porosidade neste caso tem uma parede lisa.
Casos típicos de ocorrência: Alumínio e aços efervecentes.

Para reduzir a ocorrência deste tipo de porosidade existem várias técnicas:
-Manter baixa a temperatura do metal líquido, minimizando assim a dissolução dos gases no metal
-Adicionar materiais que possam combinar-se com o gás e formar massa sólida
-Fundir sob condições de vácuo
-Borbulhar gás inerte (argônio,nitrogênio) no metal líquido arrastando os gases dissolvidos para fora da massa de metal.

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Simulação do Processo de Fundição

Eduardo Faria de Souza Machado, Altair Engineering do Brasil


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