Estudo da influência do inoculante na formação de inclusões de silício em anéis de pistão de ferro fundido cinzento

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: BATISTA, Willian Ferreira
• Orientador(a): SILVA, Antônio Augusto Araújo Pinto da
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Itajubá
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação: Mestrado Profissional - Engenharia de Materiais
• Departamento: IEM - Instituto de Engenharia Mecânica
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Ferro fundido cinzento; Inclusão de silício; Inoculação; Planejamento de experimentos; Otimização de respostas
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALÚRGICA
• Link de acesso: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3277

Os anéis de pistão são componentes do sistema de combustão interna dos motores, e estes em sua maioria são fabricados em ferro fundido cinzento, os quais devem apresentar elevada resistência à tração e dureza por trabalharem em condições severas. Este trabalho objetivou avaliar a influência da adição de inoculantes na ocorrência de inclusões de silício em peças de ferro fundido cinzento com seções transversais finas, como por exemplo, anéis de pistão. A presença de inclusões nos metais gera um ponto de concentração de tensões, podendo resultar na nucleação de trincas de fadiga e levar o componente a falha durante seu funcionamento. O entendimento da influência dos inoculantes na ocorrência destas inclusões vai contribuir com a redução de partes rejeitadas pelas fundições, além de prevenir uma eventual falha do componente em campo. Para este trabalho duas corridas de fundição foram elaboradas para avaliar o comportamento das variáveis: granulometria, quantidade de inoculante e método (momento) de inoculação para atender a demanda dos experimentos planejados. Os resultados obtidos com os experimentos foram analisados utilizando métodos estatísticos como Qui Quadrado, Análise de Regressão, Planejamento de Experimentos (DOE) e Otimização de Respostas. As amostras fundidas que apresentaram inclusões de silício foram analisadas conforme as especificações de microestrutura, composição química e dureza, e as inclusões foram caracterizadas através de ensaios de microdureza, microscopia óptica, e microscopia eletrônica de varredura. Foi possível confirmar que a ocorrência das inclusões está associada à adição do inoculante, e que as variáveis granulometria e quantidade de inoculante possuem forte relação à ocorrência do defeito. Os métodos estatísticos confirmaram que quanto maior for a granulometria e a quantidade de inoculantes adicionados ao banho, maior será a probabilidade da ocorrência do defeito de inclusão de silício no anel de pistão. Os anéis de pistão são componentes do sistema de combustão interna dos motores, e estes em sua maioria são fabricados em ferro fundido cinzento, os quais devem apresentar elevada resistência à tração e dureza por trabalharem em condições severas. Este trabalho objetivou avaliar a influência da adição de inoculantes na ocorrência de inclusões de silício em peças de ferro fundido cinzento com seções transversais finas, como por exemplo, anéis de pistão. A presença de inclusões nos metais gera um ponto de concentração de tensões, podendo resultar na nucleação de trincas de fadiga e levar o componente a falha durante seu funcionamento. O entendimento da influência dos inoculantes na ocorrência destas inclusões vai contribuir com a redução de partes rejeitadas pelas fundições, além de prevenir uma eventual falha do componente em campo. Para este trabalho duas corridas de fundição foram elaboradas para avaliar o comportamento das variáveis: granulometria, quantidade de inoculante e método (momento) de inoculação para atender a demanda dos experimentos planejados. Os resultados obtidos com os experimentos foram analisados utilizando métodos estatísticos como Qui Quadrado, Análise de Regressão, Planejamento de Experimentos (DOE) e Otimização de Respostas. As amostras fundidas que apresentaram inclusões de silício foram analisadas conforme as especificações de microestrutura, composição química e dureza, e as inclusões foram caracterizadas através de ensaios de microdureza, microscopia óptica, e microscopia eletrônica de varredura. Foi possível confirmar que a ocorrência das inclusões está associada à adição do inoculante, e que as variáveis granulometria e quantidade de inoculante possuem forte relação à ocorrência do defeito. Os métodos estatísticos confirmaram que quanto maior for a granulometria e a quantidade de inoculantes adicionados ao banho, maior será a probabilidade da ocorrência do defeito de inclusão de silício no anel de pistão.