Microestruturas e propriedades do ferro fundido nodular em caixas de diferencial

Abstract

O presente trabalho foi realizado no âmbito do estágio curricular decorrido na Funfrap - Fundição Portuguesa S.A., uma empresa que se dedica inteiramente à produção de componentes para automóveis em ferro fundido, tais como caixas diferenciais, cambotas, culassas, blocos de motor, entre outras. Com sede na freguesia de Cacia, concelho de Aveiro, pertence ao grupo italiano Teksid com empresas em seis países. Este trabalho teve como principal objetivo a revisão dos limites de tempo e temperatura da produção de caixas diferenciais em ferro fundido nodular. Para isso o estágio foi dividido em cinco etapas nas quais foram estudas as variações da microestrutura e propriedades mecânicas: i) entre diferentes zonas de uma peça; ii) consoante a posição das 17 peças numa moldação; iii) em função do tempo de vazamento (11, 13 e 15 minutos) desde a saída do forno até à última moldação; iv) para diferentes tempos de arrefecimento (40 minutos, 3 horas e 40 minutos e 4 horas e 40 minutos) após o vazamento; v) em função da temperatura inicial do vazamento (1400⁰C, 1450⁰C). Para o tratamento de dados foram realizadas análises da microestrutura e do comportamento mecânico por microscopia ótica, espetrometria de emissão, ensaios de dureza Brinell, ensaios de tração e ensaios de impacto Charpy. Concluiu-se que existe uma variação na microestrutura nas várias zonas da peça, bem como na distribuição de peças dentro da moldação. Aqui, as zonas com temperaturas mais elevadas, por estarem ligadas aos alimentadores ou se situarem na zona central da moldação, apresentam menor taxa de arrefecimento, refletindo-se num aumento da quantidade de ferrite, tornando a peça mais dúctil. Nas etapas do estudo da variação do tempo de vazamento e tempo de arrefecimento, concluiu-se que as gamas de trabalho usadas atualmente na produção das caixas diferenciais são as adequadas. Com os ensaios da última etapa, concluiu-se que a diminuição da temperatura inicial de vazamento em 25ºC é uma vantagem para o processo, pois reduziu significativamente o aparecimento de rechupes, o que leva a uma redução de custos associados à produção das caixas diferenciais.

This work was carried out in the framework of the curricular internship at Funfrap - Fundição Portuguesa SA, a company that is entirely dedicated to the production of components for cars in cast iron, such as differential cases, crankshafts, cylinder head, motor blocks, among others. With headquarters in Cacia, municipality of Aveiro, it belongs to the Italian group Teksid with companies in six countries. This work had as main objective the revision of the time and temperature limits of the production of differential cases made of nodular cast iron. For this purpose the internship was divided into five different stages where it were studied the variations of the microstructure and mechanical properties: i) in the various zones of the piece; ii) in all 17 pieces of a molding; iii) as a function of the pouring time (11, 13 e 15 minutes); iv) varying the cooling time (40 minutes, 3 hours and 40 minutes and 4 hours and 40 minutes);v) and as a function of the initial temperature (1400 ° C, 1450 ° C). For the data treatment, microstructural analysis and mechanical essays were carried out using optical microscopy, emission spectrometry, Brinell hardness tests, tensile tests and Charpy impact tests. It was concluded that there is a variation in the microstructure in the various zones of the piece, as well as in the distribution of parts within the molding. Here, zones with higher temperatures, as they are connected to the riser or located in the central zone of the molding, lead to the decrease of the cooling rate, reflected in an increase in the ferrite amount, making the part more ductile. In the study of time variation of pouring and cooling time, it was concluded that the limits applied to the production of the piece are suitable. With the tests of the last stage it was concluded that a decrease of 25ºC in the initial pouring temperature is an advantage for the production process of the differential boxes, because it significantly reduced the defect of shrinkage defects and leads to a reduction of costs associated with the piece.