As características mecânicas do ferro fundido nodular

O ferro fundido nodular possui o carbono (grafite) livre na matriz metálica, porém em forma esferoidal. Este formato do grafite faz com que a ductilidade seja superior, conferindo aos materiais características que o aproximam do aço. A presença das esferas ou nódulos de grafite mantém as características de boa usinabilidade e razoável estabilidade dimensional. Seu custo é ligeiramente maior quando comparado ao ferro fundido cinzento, devido às estreitas faixas de composição químicas utilizadas para este material. Ele é utilizado na indústria para a confecção de peças que necessitem de maior resistência a impacto em relação aos ferros fundidos cinzentos, além de maior resistência à tração e resistência ao escoamento, característica que os ferros fundidos cinzentos comuns não possuem à temperatura ambiente. Suas propriedades mecânicas incluem boa resistência mecânica à tração, boa ductilidade e resiliência, e boa resistência à compressão.

ferro2Da Redação –

O ferro fundido nodular é uma liga composta de, basicamente, carbono e silício, com o carbono (grafite) livre na matriz metálica, porém em forma esferoidal e passou a ser empregado industrialmente a partir da década de 70, ampliando o campo de aplicação dos ferros fundidos. Devido à combinação de propriedades como elevada tenacidade, resistência à tração, ductilidade, resistência ao desgaste e à fadiga, tornou-se um material de engenharia competitivo, combinando propriedades antes encontradas somente nos aços.

Assim, o ferro fundido nodular, que apresenta boa resistência à tração é muito utilizado na indústria automobilística, cujo objetivo é a melhoria da produtividade com redução de custo nas operações. Para que a dureza do ferro fundido nodular convencional alcance um nível determinado dentro de um intervalo estreito, são necessários requisitos consideráveis no processo da fundição.

A composição química, a velocidade de resfriamento e o estado de nucleação do banho fundido requerem uma atenção cuidadosa. Para uma dada geometria da peça fundida com grandes variações na espessura da parede, uma ampla gama de diferentes velocidades de resfriamento é obtida e não pode ser influenciada pela fundição.

Estas variações podem ser evitadas somente no estágio de projeto da peça fundida. Um modo de reduzir a dispersão da dureza é produzir um material que seja menos suscetível às variações mencionadas acima. Uma alternativa é o ferro fundido nodular com matriz de fase única, que é menos passível de sofrer com a variação da espessura de parede, com a composição química e com o estado de nucleação.

A busca contínua pelas melhorias de propriedades tem levado ao desenvolvimento de várias pesquisas a fim de se manterem competitivas no mercado. A adição de elementos tais como o silício, magnésio, cromo, molibdênio e o cobre, e também a aplicação de tratamentos térmicos adequados tem contribuído muito para a melhoria das propriedades mecânicas destes materiais, como, por exemplo, a rigidez e a ductilidade, tornando o seu emprego viável em certas aplicações que eram até então exclusivas dos aços médio teor de carbono.

A melhor usinabilidade do ferro fundido nodular se dá pela presença de carbono livre em forma de grafita, o que facilita a quebra do cavaco, bem como atua como lubrificante da ferramenta de corte. A presença de grafita também é responsável pela menor densidade (10% menor que a do aço), pela maior condutividade térmica e pela maior absorção de vibrações (menor ruído).

A NBR 6916 (EB585) de 01/2017 – Ferro fundido nodular ou ferro fundido com grafita esferoidal — Especificação estabelece os requisitos para classificação do ferro fundido para uso geral em função das características mecânicas, bem como estabelece alguns requisitos para as peças fundidas com este material. A fabricação pode ser realizada por qualquer processo de fundição que permita obter um material que satisfaça os requisitos desta norma.

Nos casos de materiais destinados a aplicações especiais, o processo de fabricação deve ser aprovado pelo comprador ou entidade credenciada por ele. O comprador, quando fornecer projetos e ferramentais, deve considerar as técnicas de fabricação e os coeficientes de segurança adequados ao seguro desempenho das peças fundidas. Sempre que possível, o comprador fornece amostras da (s) peça (s) ao fabricante.

As peças fundidas devem corresponder substancialmente aos modelos, às dimensões e aos afastamentos dimensionais indicados nos desenhos fornecidos pelo comprador. Na ausência de indicação de afastamentos dimensionais das peças brutas, deve ser aplicada a NBR 6927. Por acordo entre comprador e fabricante, podem ser realizadas, nos modelos ou desenhos, as modificações requeridas pela técnica de fundição.

Por acordo escrito entre comprador e fabricante, deve ser estabelecida a responsabilidade pela manutenção e conservação dos ferramentais, nos aspectos referentes aos desgastes decorrentes do uso normal. Quando o comprador fornecer os ferramentais ao fabricante, este não pode ser responsável pela forma e dimensões das peças, exceto quando o comprador solicitar expressamente ao fabricante o controle delas.

Os desenhos e modelos fornecidos pelo comprador devem conter indicações do sobremetal e dos pontos de referências para usinagem. O comprador deve comunicar ao fabricante, com antecedência de no mínimo 90 dias, qualquer alteração no tipo, sequência e/ou número de operações de usinagem das peças de fornecimento. Todas as peças devem estar isentas de defeitos que comprometam o seu desempenho.

Mediante acordo entre comprador e fabricante, podem ser efetuados, em cada caso, reparos nas peças, por solda, enchimento ou outros métodos aplicáveis. O comprador pode fazer reparos com despesas debitadas ao fabricante somente se houver acordo prévio sobre cada caso. As deformações nas peças podem ser corrigidas por prensagem ou outro processo que não altere as características especificadas pelo comprador. Em casos especiais podem ser estipulados, no pedido de compra, correções a quente e tratamento térmico de alívio de tensões, conforme definido na NBR NM 136.

Devido à impossibilidade de se estabelecer nesta norma os valores ou critérios sobre a nocividade dos defeitos de fundição, que dependem essencialmente da forma, tamanho e aplicação da peça, recomenda-se um entendimento prévio entre comprador e fabricante, estabelecendo os critérios de aceitação destes defeitos. Assim, todas as peças devem ter marcas gravadas em baixo ou alto relevo, de tamanho suficiente e em posições que não interfiram com a aplicação delas, identificando o nome ou logotipo do fabricante ou outros elementos requeridos pelo comprador.

Por acordo prévio, deve ser decidida qual a embalagem é utilizada para peças, de maneira que, durante o transporte ou armazenagem, elas não sofram danos que afetem sua utilização posterior. O comprador deve indicar em seu pedido de compra: número desta norma; classe do material; quantidade de peças ou massa de peças; identificações ou marcas que devem ser feitas nas peças; medidas e tolerâncias das peças fundidas conforme desenho; acabamento superficial; tamanho, forma, massa e eventuais características especiais das embalagens; critérios de qualidade e prazos de rejeição; exigências, em casos especiais de ensaio de estanqueidade, ensaio de dureza, ensaio de resistência à flexão estática, tipo de tratamento térmico, requisitos adicionais e excepcionais não indicados nesta norma.

Quanto aos requisitos específicos para dureza, se o requisito de dureza Brinell for estabelecido no pedido de compra, a dureza Brinell deve ser determinada em uma seção da cabeça do corpo de prova do ensaio de tração. Os valores indicados na Tabela 1 podem servir como orientação, devendo os valores de controle ser estabelecidos entre comprador e fabricante. A dureza na peça, determinada em locais previamente estabelecidos, deve atender aos valores no pedido de compra.

Por acordo escrito entre comprador e fabricante, pode ser estipulado que as peças fundidas e/ou corpos de prova satisfaçam requisitos especiais de composição química, tolerâncias, acabamento superficial, estanqueidade, tratamento térmico, microestrutura, usinabilidade, resistência à flexão e outros. No caso de microestrutura, por acordo prévio entre comprador e fabricante, deve ser designado o local da peça de onde o corpo de prova deve ser retirado.

O comprador ou seus representantes, mediante acordo prévio com o fabricante, pode(m) ter acesso aos locais de fabricação, inspeção e controle de qualidade, durante a fabricação das peças encomendadas, podendo inspecioná-las e rejeitá-las de acordo com os requisitos estabelecidos nesta norma. O fabricante deve fornecer, se solicitado, os resultados referentes aos ensaios requeridos, juntamente com o fornecimento, ou após a fabricação completa de cada lote de produtos, mesmo que estes estejam nas dependências do fabricante.

É considerado como lote o conjunto de peças de massa preestabelecida por meio de acordo entre comprador e fabricante, peças estas vazadas e desmoldadas em condições idênticas e provenientes de liga metálica obtida com cargas com os mesmos tipos e porcentuais de materiais, e, eventualmente, submetidas a um mesmo tratamento térmico. Mediante acordo entre comprador e fabricante, o lote pode ser definido de outra maneira. Por acordo prévio entre comprador e fabricante, para inspeção visual são estabelecidos o plano de amostragem (PA), bem como o nível de qualidade aceitável (NQA), o controle estatístico de qualidade (CEQ) e outros elementos definidos pelas NBR 5426, NBR 5427, NBR 5428 e NBR 5429.

O fabricante deve manter arquivo até um ano dos resultados de ensaios de tração de corpos de prova obtidos com as diferentes classes de ferro fundido de sua fabricação. Por meio de acordo entre comprador e fabricante, podem ser ensaiados pelo fabricante os corpos de prova representativos de cada lote, devendo os resultados ser arquivados em registros adequados. No caso em que o primeiro corpo de prova do ensaio de tração não alcance os valores especificados, são ensaiados dois novos corpos de prova do mesmo lote.

Se o resultado de um dos corpos de prova do novo ensaio não for satisfatório, as peças são rejeitadas. Se não for possível obter os resultados desejados destes novos corpos de prova por defeitos de fundição ou por outras causas, em princípio o lote é rejeitado, a menos que exista acordo entre as partes interessadas.

Quando for estipulado no pedido de compra, o fabricante deve fornecer ao comprador os corpos de prova representativos de cada lote, devendo o comprador notificar ao fabricante dentro de duas semanas depois do recebimento dos corpos de prova, se os resultados satisfizerem ou não os valores especificados. De cada lote de peças da classe FE 38017–RI, o fabricante deve ensaiar pelo menos três corpos de prova ao impacto.

Se um dos corpos de prova não alcançar o valor mínimo indicado nesta norma, devem ser ensaiados três novos corpos de prova do mesmo lote que devem satisfazer os requisitos de 8.4.3; caso contrário, o lote é rejeitado. Se não for possível obter os resultados desejados destes novos corpos de prova, o lote é rejeitado, a menos que exista acordo entre as partes interessadas.

O ensaio de tração deve ser realizado conforme a NBR ISO 6892-1, e os corpos de prova ensaiados devem satisfazer os requisitos indicados na Tabela 1. Quando for requerido, no pedido de compra, que os corpos de prova devem ser retirados das peças fundidas, as propriedades mecânicas destes devem ser fixadas em acordo prévio entre comprador e fabricante. O diâmetro da seção entre as marcas para medida do alongamento deve ser determinado com precisão de 0,1 mm.

O resultado final deve ser expresso com aproximação para 1 MPa, nos casos dos limites de resistência à tração e de escoamento, e de 0,5 % para alongamento. Se o corpo de prova romper fora do espaço compreendido entre as marcas para medida do alongamento ou apresentar defeitos visíveis em sua fratura, os resultados não têm valor, e deve ser ensaiado um novo corpo de prova.



Categorias:Normalização, Qualidade

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