Title

ANÁLISE DE FALHA DE UM SIFÃO UTILIZADO NA EXTRAÇÃO DE ALUMÍNIO LÍQUIDO

FAILURE ANALYSIS IN A SIPHON USED ON THE EXTRACTION OF LIQUID ALUMINU

Authorship

Castro, Danilo Borges Villarino de; Moreto, Jeferson Aparecido; Rossino, Luciana Sgarbi; Maluf, Omar; Spinelli, Dirceu; Tarpani, José Ricardo

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Rossino, Luciana Sgarbi

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Tarpani, José Ricardo

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DOI

10.5151/2594-5327-16082

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Abstract

O objetivo deste trabalho foi o de investigar as possíveis causas da falha ocorrida em um sifão utilizado na extração de alumínio líquido. A parede do sifão apresentou extensivo trincamento passante na direção axial, numa região de curvatura do componente. O componente é constituído de ferro fundido cinzento. O trabalho seguiu a metodologia usual empregada em análise de falhas, incluindo análise visual do componente, análise química. Os ensaios de dureza na escala Brinell e microdureza Vickers foram efetuados de acordo com as normas ASTM E-10 e ASTM E-384. Superfícies metalograficamente lixadas e polidas, correspondentes a diferentes regiões do componente fraturado foram observadas em um microscópio óptico com o intuito de identificar os microconstituintes do ferro fundido cinzento. A falha por fratura do sifão deveu-se basicamente à massiva presença do microconstituinte frágil, rico em carbono, denominado cementita, que facilita a propagação de trincas nucleadas em pontos de concentração de tensão. A elevada concentração de cementita livre na região de trincamento está associada a uma maior velocidade de resfriamento durante o processo de solidificação, devido à menor espessura da parede do componente naquele local. A elevada taxa de resfriamento desenvolvida durante a etapa de solidificação da peça, no processo de fabricação por fundição, inibiu a transformação da cementita em ferrita e veios de grafita. O sifão falhou pelo mecanismo de fadiga termomecânica.

The present work aimed to investigate the possible causes of failure occurred in a siphon used on the extraction of liquid aluminum. The wall of siphon showed an extensive cracking in the axial direction, a region of curvature of the component. The component is made of gray cast iron. The work fallowed the usual methodology in failure analysis including visual analysis of the component, chemical analysis, Hardness and macrohardness tests. The hardness in Brinell scale and Vickers macrohardness tests were realized according ASTM E- 10 and ASTM E – 384 standards. Metallographic surfaces ground and polished, corresponding to different regions of the fractured component was observed in an optical microscope in order to identify the microconstituents of gray cast iron. The failure by fracture of the siphon was mainly due the massive presence of microconstituent fragile, rich in carbon, called cementite. The high concentration of free cementite in the region of cracking is associated with a high rate during solidification, due to lower wall thickness of the component there. The high rate developed during the solidification stage of the piece in the manufacturing process of casting, inhibited the transformation of cementite into ferrite and graphite subboundary structure. The siphon failed by thermomechanical fatigue mechanism.

Keywords

Sifão; Ferro fundido cinzento; Cementita; Extração de alumínio.

Siphon; Gray cast iron; Cementite; Aluminum extraction.