Processos de refusão e solidificação progressiva

Processos de Refusão e Solidificação Progressiva
Paulo Marcelo A. Vasconcelos

Problemática
• Processos de refino secundário
– Elevado grau de limpeza; – Controle preciso de composição química;

• Processo de solidificação (obtenção de lingotes)
– Heterogeneidade de composição química (micro e macro segregações); – Estrutura com granulação grosseira; – Concentração de vazios ; – Inclusões; – etc.

Problemática
• Peças mecânicas de alta confiabilidade
– Eixos para acionamento de motores e turbinas, cilindros de laminação... – Processos de conformação (forjamento; laminação) – Processos de usinagem

• Falhas durante a fabricação; • Falhas durante a utilização (catastróficas).

Refusão e Solidificação Progressiva
• Lingotamento convencional;
– Lingote convencional obtido no formato ideal para o processo seguinte.

• Refusão do lingote;
– Condições controladas: a região ou fatia sob fusão desloca-se progressivamente da base para o topo do lingote (fusão zonal);

Refusão e Solidificação Progressiva
– Impurezas, inclusões e elementos químicos: são mais solúveis no estado líquido do que no estado sólido; – Progressivo deslocamento de tais materiais para a camada de fase líquida que se desloca verticalmente; – Purificando a região que é refundida; – As impurezas se alojam na parte mais superior do lingote – essa parte é descartada!!

Principais Processos de Refusão Controlada
• Processo ESR (Electro-Slag Remelting) – Refusão sob escória controlada; • Processo VAR (Vacuum Arc Remelting) – Refusão a Arco sob Vácuo; • Refusão por feixe de elétrons; • Refusão por plasma.

Lingotamento Convencional

Lingotamento Convencional Vs. Refundido

Processo ESR
• Circuito elétrico em série; • Eletrodo = lingote convencional; • Eletroescória = intermediário do circuito; refino do metal; • Paredes de cobre refrigeradas = rápida solidificação do metal; poça de fusão pequena e pouco profunda

Processo ESR

Convencional

Refundido