Caracterização do defeito superficial “olho de peixe” em ferros fundidos em moldagem de areia verde

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Main Author: Santos, Gabriel Pereira dos
Publication Date: 2025
Format: Bachelor thesis
Language: por
Source: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
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Summary: Cast irons correspond to a class of metallic materials that have high carbon contents, ranging from 2.11% to 4% in their composition, as well as alloying elements such as silicon, manganese and sulfur, making it possible to classify cast irons as gray, nodular, white and malleable. Cast iron is widely used in industry due to its cost-benefit ratio, offering excellent mechanical properties and a low-cost, low-stage manufacturing process. These materials are mostly used in critical sectors such as automotive, aeronautics and infrastructure and therefore require a more rigorous guarantee of structural and surface integrity. This paper presents a detailed characterization of the surface defect known as “fish eye”, which recurs in the green sand casting process using exothermic gloves. This defect manifests itself as a surface discontinuity with a circular and/or oval geometry, and is associated with exogenous non-metallic inclusions that act as heterogeneous nucleation sites. The obtained results made it possible to define the “fish-eye” as a defect that occurs during the mold-metal reaction after pouring due to contamination of the molding sand with fragments of unburned exothermic sleeves, rich in fluorine content, owing to the presence of cryolite and fluorite in their conventional compositions. Based on the determination of the cause and origin of the defect, a technical suggestion was made to mitigate the mechanisms responsible for its occurrence, which could enable continuous process improvement and reduce the scrap rate caused by this surface defect. This study has contributed to the technical and scientific understanding of a common surface defect that recurs in green sand casting using exothermic gloves, which compromises not only the surface of the casting, but the entire microstructure as a result of irregular solidification conditions.
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This paper presents a detailed characterization of the surface defect known as “fish eye”, which recurs in the green sand casting process using exothermic gloves. This defect manifests itself as a surface discontinuity with a circular and/or oval geometry, and is associated with exogenous non-metallic inclusions that act as heterogeneous nucleation sites. The obtained results made it possible to define the “fish-eye” as a defect that occurs during the mold-metal reaction after pouring due to contamination of the molding sand with fragments of unburned exothermic sleeves, rich in fluorine content, owing to the presence of cryolite and fluorite in their conventional compositions. Based on the determination of the cause and origin of the defect, a technical suggestion was made to mitigate the mechanisms responsible for its occurrence, which could enable continuous process improvement and reduce the scrap rate caused by this surface defect. This study has contributed to the technical and scientific understanding of a common surface defect that recurs in green sand casting using exothermic gloves, which compromises not only the surface of the casting, but the entire microstructure as a result of irregular solidification conditions.Os ferros fundidos correspondem a uma classe de materiais metálicos que possuem altos teores de carbono, na faixa de 2,11% à 4% em sua composição, além de elementos de liga como silício, manganês e enxofre, possibilitando a classificação de ferro fundido em cinzento, nodular, branco e maleável. Os ferros fundidos são amplamente utilizados na indústria devido à relação custo-benefício, apresentando excelentes propriedades mecânicas em um processo de fabricação com poucas etapas e baixo custo. Estes materiais são majoritariamente utilizados em setores críticos, como automotivos, aeronáuticos e de infraestrutura, e necessita, portanto, de uma garantia da integridade estrutural e superficial mais rigorosa. Este trabalho apresenta uma caracterização detalhada do defeito superficial conhecido como “olho de peixe”, recorrente no processo de fundição em moldagem de areia verde que utilizam luvas exotérmicas. Este defeito manifesta-se como uma descontinuidade superficial com geometria circular e/ou ovalada, descontinuidades estas que são associadas a inclusões exógenas não metálicas que atuam como sítios de nucleação heterogênea. Os resultados obtidos permitiram definir o “olho de peixe” como sendo um defeito que ocorre durante a reação molde-metal após o vazamento devido à contaminação da areia de moldagem com fragmentos de luvas exotérmicas não queimadas, ricas em teor de flúor, em razão dos teores de criolita e fluorita em suas composições convencionais. A partir da determinação da causa e origem do defeito, foi apontado uma sugestão técnica para a mitigação dos mecanismos responsáveis pela sua ocorrência, que permite a melhoria contínua do processo e redução da taxa de refugo. Este estudo contribuiu para a compreensão técnica e científica de um defeito superficial, comum, recorrente na fundição de moldagem em areia verde que utilizam luvas exotérmicas, que compromete não apenas a superfície do fundido, mas toda a microestrutura em função das condições de solidificação irregular.Universidade Tecnológica Federal do ParanáLondrinaBrasilEngenharia de MateriaisUTFPRHiga, Silvia MidoriHiga, Silvia MidoriMendes, Marcio Andreato BatistaBrondino, Odney CarlosSantos, Gabriel Pereira dos2025-09-29T21:58:34Z2025-09-29T21:58:34Z2025-06-17info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisapplication/pdfSANTOS, Gabriel Pereira dos. Caracterização do defeito superficial “olho de peixe” em ferros fundidos em moldagem de areia verde. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Londrina, 2025.http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/38484porAttribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPR2025-09-30T06:14:11Zoai:repositorio.utfpr.edu.br:1/38484Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestriut@utfpr.edu.br || sibi@utfpr.edu.bropendoar:2025-09-30T06:14:11Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false
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