Aspersão Térmica

DescriçãoO processo de aspersão térmica consiste na aplicação de um revestimento, metálico ou não-metálico, usando-se uma pistola de aspersão.Basicamente, o material sob a forma de pó ou fio é aquecido até o ponto de fusão e suas partículas são projetadas, por meio de ar comprimido, contra a superfície do substrato e aderem por impacto e resfriam, transformando-se no revestimento.

ASPERSÃO TÉRMICA

HistóriaEste processo foi inventado em 1896 pelo suíço Dr. Max Ulrich Schoop, inicialmente apenas para revestimento contra corrosão de estruturas metálicas. Após 1930, inicia-se nos EUA o uso da metalização em grande escala também para proteção quanto ao desgaste e recuperação de componentes em geral.

ObjetivoConferir propriedades particulares à superfície, como a proteção à corrosão, resistência ao desgaste, endurecimento superficial, lubricidade e reconstituição de superfícies.

Possibilidade de aplicar o revestimento sobre peças de qualquer dimensão.Por se tratar de revestimento aplicado a baixa temperatura, não provoca alterações na estrutura do substratoMuitos revestimentos têm poros microscópicos que atuam como reservatóriode lubrificante.

Os revestimentos de superfície propiciam aplicações de acordo com os tiposde desgaste:

Desgaste por abrasão.Desgaste por aderência.Desgaste por corrosão.Desgaste por oxidação.Desgaste por erosão.Condutividade elétrica.Resistência térmica.Condutividade térmica.Processos combinados.

ASPERSÃO TÉRMICA

ETAPAS

1. Usinagem: Os processos para fins técnicos requerem uma preparação do substrato. Utiliza-se uma usinagem rústica ou acabamento de retifica de desbaste para auxiliar a adesão do material que não é somente mecânica.

2. Pré-Aquecimento: É necessário um pré-aquecimento nosubstrato para eliminar eventuais vestígios de óleo, graxaetc., não devendo a temperatura ultrapassar os 100ºC.

3. Jateamento

O uso de jato de areia, óxido de alumínio ou granalha de aço para a limpeza da superfície que recebe o materialmetalizado tem a função de remover todas as impurezas na superfície do substrato evitando formação de óxidos para não prejudicar a aderência. O uso do abrasivo óxido dealumínio é que predomina atualmente, pois traz mais vantagens técnicas e até econômicas, a areia sílicaprejudicial à saúde e a granalha conforme o armazenamento,provoca oxidação.

ASPERSÃO TÉRMICA

4. Metalização

5. Acabamento

O acabamento de superfície metalizada segue uma regra própria. Por tratar-se de uma estrutura lamelar e superficial,deve-se sempre usar lubrificante de corte ou querosene na camada para facilitar o corte da ferramenta. O uso de rebolode corte apropriado para estrutura porosa e com muita lubrificação. A força tangencial muito grande poderáprovocar descascamento da camada (queima da superfície).

ASPERSÃO TÉRMICA

Aplicações:

• Os substratos sobre os quais os revestimentos termicamente aspergidos podem ser aplicados incluem metais, óxidos, cerâmicos, vidros e a maioria dos plásticos.

• Revestimentos termicamente aspergidos têm sido usados intensivamente nas indústrias automotiva, de petróleo, elétrica,eletrônica, geração de energia, e particularmente aeroespacial.

• Em manutenção, milhões de dólares têm sido economizados com o uso da aspersão térmica usada tanto em oficina como no campo, no revestimento de estruturas e partes de equipamentos, com economia de tempo e recursos.

Vantagens:

• Possibilidade de aplicar o revestimento sobre peças de qualquer dimensão;

• Por ser aplicado a baixa tempe-ratura, não provoca alterações na estrutura do substrato;

• Os poros do revestimento podem atuar como reservatórios de lubrificantes;

• Os custos deste método são muito competitivos comparados a outro métodos de proteção à corrosão.

Materiais mais depositados por aspersão:

Basicamente qualquer material pode ser depositado por processo de aspersão térmica, entretanto destacam-se três famílias de materiais: cerâmicos, carbetos e metais.

Classificação dos processos de acordo com a fontede calor

1- Aspersão Térmica por chama oxi-acetilênica

2- Aspersão Térmica por detonação

3- Aspersão Térmica por chama a arco elétrico

4- Aspersão Térmica por chama autofluxante

5- Aspersão Térmica por chama a plasma

6- Aspersão Térmica por chama hipersônica

ASPERSÃO TÉRMICA

Aspersão Térmica aChama

Utiliza a energia térmica proveniente da queima doacetileno ou propano comoxigênio para produzir camadas de aço resistentes ao calor, metais refratários,aços carbono e metais debaixo ponto de fusão.

ASPERSÃO TÉRMICA OXI-ACETILÊNICA

Arames e varetas:

O material a ser aspergido é inserido por roletes alimentadores na parte posterior da tocha. O acetileno é o gás mais largamente usado por sua maior temperatura de chama. A chama é usada para fundir o material e um jato de ar comprimido pulveriza e acelera as partículas em direção ao substrato.

Processos por Combustão

Utiliza o calor gerado pela queima de um gás combustível (oxigênio/acetileno, oxigênio/hidrogênio, oxigênio/propano).Permite aplicação de qualquer material com temperatura de fusão inferior a 2760ºC. Podem ser aplicados metais e ligas na forma de arame, cordão e pó, e cerâmicos na forma de vareta, cordão e pó.

Pó:

As tochas são em geral mais leves e compactas. Devido às menorestemperaturas e velocidades alcançadas pelas partículas, resulta em revestimentos com menor resistência adesiva ao substrato e entre as lamelas, e maior porosidade quando comparado a outros processos.

Detonação:

Utiliza energia de explosões de uma mistura oxigênio-acetileno, ao invés de uma chama estacionária, para impulsionar o pó até a superfície do substrato. A velocidade de saída é de 760m/s aproximadamente. O depósito resultante é extremamente duro, denso, fortemente ligado ao substrato. Excelente acabamento devido à baixa porosidade. Alto custo.

Aspersão Térmica a Arco

Emprega a energia térmica proveniente doarco elétrico criando camadas de ligas metálicas.

ASPERSÃO TÉRMICA

Processos elétricos: Arco elétrico

Arco elétrico: A fonte de calor é um arco elétrico obtido no bico da pistola com a junção de dois arames, provocando um arco elétrico, fundindo o material. A ddp gerada no bico está entre 19 a 40V. Obtém-se maiores temperaturas que no processo por combustão, resultando em propriedades mecânicas superiores.Vantagens: economia, pois reduz tempo de aplicação e utiliza energia elétrica e não gases (oxigênio e acetileno).

ASPERSÃO TÉRMICA

Aspersão Térmica a Plasma

Tem na eletricidade sua fonte para gerar altíssimas temperaturas,produzindo camadas demateriais refratários ecerâmicos.

Arco Plasma: Neste processo um gás ou mistura de gases passa através de um arco elétrico de alta corrente. A temperaturas suficientemente altas o gás torna-se ionizado, e as colisões entre os íons e elétrons geram energia radiante. Em geral, nitrogênio ou argônio são usados como gás de plasma, podendo conter adições dehidrogênio ou hélio para aumentar sua potência e velocidade.Aplicado a peças com condições de uso mais severas, como turbinas e motores de foguetes, utiliza-se como revestimento principalmente materiais oxi-cerâmicos.Vantagens: Produz depósitos mais densos, menos porosos e mais aderentes.

Processo por Plasma:Equipamentos, materiais aplicáveis, aspecto da chama.

ASPERSÃO TÉRMICA

Aspersão Térmica Hipersônica

Produz altíssimas pressões evelocidades até três vezes maiores que avelocidade do som para criar camadasde carbetos metálicos extremamente duras.

HVOF (high velocity oxy-fuel):Utiliza-se um equipamento que trabalha a alta pressão de gases atingindo velocidades supersônicas até 7 vezes a velocidade do som, permitindo uma camada densa e compacta de ligas metálicas. A característica principal desse processo é a não formação de óxidos.Aplicações: usado em peças que necessitam de resistência ao desgaste e proteção a corrosão com camadas isentas de porosidade, é largamente empregado na indústria aeronáutica, aero-espacial e petroquímica. Alto custo. Em função das leis ambientais , são muito usados em substituição ao cromo duro.

Comparação de características de processos de Aspersão Térmica

Métodos para promoção da aderência:

• Jateamento: o aumento da rugosidade se faz necessário para melhorar a ligação mecânica entre o revestimento e a base. Pode ser conseguido por jateamento com areia ou granalha de aço, sendo a última mais apropriada a substratos ferrosos

• Usinagem (macroenrugamento): para superfícies mais duras onde não se aplica o jateamento, recomenda-se que a peça seja usinada com entalhes ou canais. Em média 10 entalhes/cm, h = 0,5mm.

• Aplicação de camadas intermediárias: também pode ser reco-mendada para promover a aderência dos depósitos. Esta forma uma camada de liga com a base aderindo fortemente. Exemplo: molibdênio e alumineto de níquel.

• Combinações destes métodos também são aplicadas.

Usinagem para adequação da superfície:

É um tratamento preliminar que reduz o diâmetro de peças cilíndricas de maneira adequada para receber o revestimento na espessura desejada. Esta usinagem também é utilizada para promover a ancoragem dos revestimentos aspergidos.

Desengraxamento:

O desengraxe a quente com vapor é um método comum, econômico e eficiente na remoção de contaminantes orgânicos como óleos, graxas e lubrificantes resultantes da fabricação da peça e óleos protetores. Métodos de limpeza alternativos como lavagem em meio alcalino, lavagem com solventes inflamáveis, decapagem ou mais de um desses métodos pode ser necessário.

Tratamentos Posteriores:

Fusão: objetivo de tornar o revestimento mais denso e uniforme, além disso aumentar a aderência ao substrato pela formação de uma camada de liga. Indicada para peças que operam em meio severos enecessitam alta dureza e uniformidade superficial. Geralmente ligas de níquel-cromo e cromo cobalto, fundidos entre 980 e 1260ºC.

Selagem: A aplicação de selantes tem o objetivo de fechar os poros do revestimento. Estes devem resistir ao meio corrosivo, não reagir com a base e ter baixa viscosidade para facilitar a penetração nos poros.

Pintura: forma uma camada apenas superficial que sobrepõe ao revestimento. É uma selagem mais econômica além de proteção adicional.

Materiais aplicáveis

Ferrosos:aço baixo teor de carbono;aço médio teor de carbono;aço alto teor de carbono;aço carbono ao manganês;aço inoxidável martensítico;aço inoxidável austenítico.

Não-Ferrosos:cobre;bronze - alumínio - ferro;metal patente base estanho;níquel;monel;alumínio de níquel;molibdênio;zinco;alumínio puro;alumínio com Silício.

CHAMA OXI-ACETILÊNICA

CHAMA OXI-ACETILÊNICA

Aplicações

Eixos misturadores para moinho - colos de rolamentos;Eixos de turbina - colos de apoio de retentores/mancais/selos vedação;Eixos de rolos laminadores - colos de apoio de mancais de bronze ou metal patente;Colos de acoplamentos fixos;Cilindros puxadores de papel;Cilindros para indústria gráfica;Cilindros hidráulicos;Haste de acionamento da abertura da tampa do forno;Camisa de compressor de ar;Tambores de freio;Eixos de transmissão;Perfis estruturais, tipo trilhos, corrimões, cantoneiras, chaparia para piso etc.;Bobina de trefila de arame;Eixos de turbina;Camisa de motor diesel;Mancal de metal patente para fábrica de cimento etc.;Eixos pinhões para laminadores de arame;Pás de rotor de exaustão e de ventilador;

ARCO ELÉTRICO

Materiais Aplicáveis:

Alumínio;Zinco;Aço carbono;Bronze;Cobre;Aço inoxidável;Níquel;Monel;Bronze Alumínio.

Aplicações

A princípio as aplicações são as mesmas utilizadas no processo oxi-acetilênico, salvo alguns materiais como por exemplo o Molibdênio.

:

Material DurezaLimite-camada

Outras características

Textura

Óxido de Alumínio-puro ~55 HRC ~3,0mmIsolante Térmico

grossa~

Dióxido de Titânio ~53 HRC ~1,0mm média

Óxido de cromo ~68 HRC ~0,80mm grossa

Zirconato de Magnésio ~38 HRC ~2,50mmBarreira Térmica

grossa

Óxido de Alumínio com 3,0% TIO2

~53 HRC ~3,0mm grossa

Óxido de Alumínio com 3,0% TIO2

~53 HRC ~3,0mm indústria têxtil fina

Óxido de alumínio com 50% TIO2

~48 HRC ~2,50mm grossa

Materiais Aplicáveis

PLASMA

PLASMA

MICRODUREZA VICKERS-HV

Materiais Aplicáveiscarbeto de tungstênio - 17% Cocarbeto de tungstênio - 12% Cocarbeto de tungstênio - 12% Nicarbeto de cromo - 25% NiCrcarbeto de cromo - 25% NiCraço inoxidável austenísticotriballoy 400 -cobalto, níquel, cromo, alumínio, ytrio alloycobalto, níquel, cromo, tungstênioníquel, cromo, silício, ferro, borohastelloy calloy 276inconel 625 -hastelloy c-22alloy níquel-cromo (st. 1/6) -dureza 52 HRcinconel 718 -tribaloy 800 -

ULTRA-SÔNICA

Aplicações

Usado em peças que necessitam de resistência ao desgaste e proteção acorrosão, com camadas isentas de porosidade.

Em função das leis ambientais, os revestimentos hipersônicos atualmente são muito usados em substituição ao cromo duro.

eixo de turbinarolos laminadoreshastes de compressoresequipamentos na indústria de trefilaçãopás de rotores de exaustão e de ventiladoresrolos de estanhagem eletrolíticaequipamentos na indústria de mineração.

ULTRA-SÔNICA

Principais Materiais Aplicáveis•Aços ao Carbono (baixo/alto/médio carb.)

•Aços Inóx Martensítico/Austeníticos•Aço Cromo

•Níquel, Níquel Cromo•Níquel Cromo Titânio

•Níquel Cromo Moblidênio•Níquel Cobre, Ferro Cromo Alumínio

•Níquel Alumínio, Cobre, Latão•Titânio , Moblidênio•Bronze, Alumínio

•Babit (Metal Patente)•Alumínio, Estanho

•Zinco, Zinco Alumínio, ZInco Estanho•Carbeto de Tungstênio

•Carbeto de Titânio•Cerâmicos em Geral

RECUPERAÇÃO DE PEÇAS E SUPERFÍCIES