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Revestimento por soldagem – Características

Falhas prematuras em peças e/ou equipamentos por fenômenos de desgaste têm onerado as indústrias anualmente em centenas de bilhões de dólares, seja por investimento na aquisição de uma peça nova, seja por recuperação da peça desgastada. O desgaste pode ser mantido dentro de certos limites aceitáveis, desde que se tenha pleno conhecimento dos esforços a que a peça ou equipamento estarão submetidos e principalmente dos mecanismos de desgaste atuantes.

Atualmente, devido à evolução tecnológica, é possível proteger eficazmente um determinado componente ou uma superfície, eventualmente exposta a qualquer tipo de desgaste, por meio de um revestimento. O revestimento pode ser executado por várias técnicas ou processos, tais como eletrodeposição, pintura ou ainda, soldagem.

finalidades do revestimento por soldagem

Entre as finalidades do revestimento por soldagem, podem-se citar: melhoria da eficiência do equipamento mantendo cantos vivos nas bordas e arestas cortantes, redução no consumo de potência mantendo a capacidade de corte, redução do custo de máquinas e novas instalações possibilitando peças revestidas de baixo custo, recuperação de peças desgastadas sem necessidade de substituição, aumento da vida útil de instalações, peças e ferramentas, diminuição do tempo de parada de equipamentos e melhores soluções nos projetos de máquinas com a aplicação de materiais sobre um núcleo tenaz.

Para ter sucesso, o revestimento por soldagem necessita de que se cumpram algumas etapas consideradas fundamentais. Assim, é importante definir os mecanismos de desgaste atuantes para escolher um material de adição o mais resistente possível contra os desgastes identificados, elevando dessa maneira a vida útil das peças ou dos equipamentos.

Mecanismos de desgaste

O desgaste é, de maneira geral, o deslocamento indesejável de material de determinada superfície. Nos metais, esse processo pode ocorrer pelo contato com outros metais, sólidos não metálicos, líquidos em movimento, ou ainda partículas sólidas ou partículas de líquido transportadas em um fluxo gasoso. O desgaste implica em dano que ocorre na superfície de um sólido devido ao movimento relativo entre a superfície e uma ou mais substâncias em contato com ela. Pode ser definido como a perda progressiva de material da superfície considerada. Nessa definição ampla, podem-se incluir diversos fenômenos como corrosão, oxidaçáo, fluência, fadiga, efeitos devido ao atrito e ao impacto e à ação de deformação e corte por micro-usinagem promovida por partículas abrasivas.

O erro mais comum no controle de desgastes é não reconhecer que existem várias formas de desgaste eque cada uma deve ser considerada independentemente. O que pode ser um bom projeto ou material para resistir a uma forma de desgaste, pode ser ruim para outra.

tipos de mecanismos de desgaste

Os principais mecanismos de desgaste são: abrasão, adesão, erosão, impacto e corrosão. Em termos de porcentagem, a ocorrência de cada um dos mecanismos em situações práticas é: abrasão, 50%; erosão, 8% e demais mecanismos, incluindo corrosão, 27%.

abrasão

O desgaste por abrasão ocorre quando partículas duras deslizam ou são forçadas contra uma superfície metálica em relação à qual estão em movimento, provocando remoção de material devido a deslocamento ou amassamento.


A ação abrasiva pode ser direta, quando a remoção de partículas da superfície metálica é por cisalhamento, ou indireta, por fadiga superficial; não importa se o abrasivo se desloca em relação à peça ou a peça se desloca em relação à partícula abrasiva. As partículas abrasivas são, na grande maioria dos casos, de origem mineral.

A razão do desgaste depende do grau de penetração da partícula abrasiva na superfície metálica e está relacionada com a dureza do material.

As características e dimensões das partículas, a maior ou menor pressão de esforço ou amassamento sobre as superfícies metálicas abrasadas determinam a classificação da abrasão. O desgaste abrasivo é dividido em três tipos: goivagem, riscamento e moagem.

A goivagem acontece quando partículas abrasivas de grandes dimensões agem sobre a superfície metálica, formando sulcos profundos. Este mecanismo envolve a remoção de fragmentos relativamente grandes da superfície pela ação do material abrasivo grosseiro.

O riscamento é o deslocamento com tensões menores do que a tensão de compressão do abrasivo. O material é removido da superfície em pequenos ângulos de incidência por processo de risco ou micro-usinagem.

A moagem se dá quando as partículas abrasivas, freqüentemente minerais, são presas entre duas superfícies metálicas sob carga. A alta tensão na fragmentação do abrasivo na moagem caracteriza um sistema em que a resistência à compressão do abrasivo é excedida.

adesão

O desgaste por adesão é geralmente identificado pelocisalhamento superficial ou destacamento de material como resultado do movimento relativo entre as duas superfícies, as quais se desgastam pela ação dos fragmentos soltos.

Todas as superfícies macroscopicamente lisas ou polidas são rugosas numa escala microscópica ou atômica. O contato entre duas superfícies metálicas é feito por algumas poucas asperezas. Se uma carga normal é aplicada, a pressão local nas asperezas torna-se extremamente alta; a tensão de escoamento é excedida e as asperezas deformam-se plasticamente até que a área real de contato aumente suficientemente para suportar a carga aplicada. Apresenta-se em circunstâncias práticas como arranhões, roçamento, escoriação ou até emperramento.


Os fragmentos podem-se oxidar. Em geral, os óxidos metálicos são mais duros do que seu metal de origem e o fragmento se torna abrasivo.

O desgaste adesivo pode ser dividido em: roçamento e fretagem.

O roçamento ocorre durante o estágio inicial do atrito entre duas superfícies metálicas sob lubrificação pobre. É essencialmente um problema de movimento inicial e pode ocorrer em um novo componente se toda a carga e velocidade forem aplicadas muito rapidamente ou se o acabamento superficial das superfícies em atrito for pobre, isto é, se houver grande rugosidade. Este tipo de desgaste pode ocorrer em cilindros de motores de combustão durante seu estágio inicial de movimento e pode ser identificado nos anéis dos pistões como uma série de linhas rugosas na superfície de contato. O roçamento também pode ocorrer após considerável tempo de serviço se houver falta de lubrificação.

A fretagem ocorre quando duas superfícies metálicas em contato e sob carga sofrem a ação de movimentos vibratórios de baixa amplitude. Esta é uma ocorrência comum, visto que a maioria das máquinas está sujeita a vibrações, quando em trânsito ou em operação. Situações típicas de fretagem podem ser juntas, mancais estacionários atuando sob condições de vibrações, aclopamentos chavetados e ajustes com montagem forçada sobre eixos.

erosão

O desgaste por erosão divide-se em erosão por abrasão e erosão por cavitação.

A erosão por abrasão é fortemente relacionada com o desgaste abrasivo; resulta da colisão de partículas sólidas ou gotas de líquido carregadas por um fluido contra uma superfície metálica. A causa da erosão depende da energia cinética das partículas erosivas e de como a energia é dissipada quando as partículas colidem com a superfície. Superfícies dúcteis tendem a sofrer recorte e goivagem, mas em materiais frágeis, a energia da partícula é dissipada pela ocorrência de fissura. A extensão dos danos depende do tamanho da partícula, formato, concentração, velocidade e do ângulo de ataque, este o mais crítico em termos de seleção de material.

Cavitação acontece quando um líquido é submetido a mudanças rápidas de pressão, ocasionando a formação de bolhas de gás ou vapor na região de pressão mais baixa. Ao ingressar numa região de pressão mais alta, as bolhas tornam-se instáveis e entram em colapso, implodindo. A implosão das bolhas na interface metálica produz ondas de choque que causam tensões cíclicas e fadiga superficial na superfície metálica.

impacto

Impacto é o desgaste provocado por choque ou por cargas aplicadas perpendicularmente sobre a superfície metálica. O ângulo de colisão das partículas varia de 0 a 90°. Em pequenos ângulos há a ocorrência de erosão abrasiva e em ângulos grandes, impacto. Esse tipo de desgaste ocorre em chapas de britadores de mandíbulas, desvios e cruzamentos de linhas férreas, perf uratrizes de rocha, caçambas de escavadeira, martelos pulverizadores, etc.

Ao contrário dos outros tipos de desgaste cuja ação depende das propriedades superficiais dos metais, o impacto tem sua atuação diretamente relacionada com as propriedades sub-superficiais. O impacto pode ocorrer pela incidência de partículas líquidas e sólidas. Na ocorrência do impacto por partícula líquida, a superfície apresenta inicialmente a formação de “pits” (cavidades) que, associadas à interação com o líquido, podem induzir a um mecanismo de corrosão.

corrosão

Define-se corrosão como a remoção de material ou degradação de propriedades mecânicas de um metal pela interação química ou eletroquímica com o meio em que se encontra. Dependendo do mecanismo envolvido no processo, a corrosão costuma ser dividida em quatro grupos: corrosão em meio aquoso, oxidação, corrosão em meio orgânico e corrosão em metal líquido.

De todos, a corrosão em meio aquoso é o mais importante, pois compreende mais de 90% de todos os problemas de corrosão. Envolve todos os casos em que há participação no processo corrosivo de um eletrólito aquoso. A própria corrosão atmosférica está incluída neste grupo, pois ocorre pela condensação da umidade na superfície do metal.

Aoxidação, muitas vezes chamada indevidamente de corrosão química, compreende os processos de corrosão que envolvem interações diretas entre um metal e um gás ou um sal fundido. A sua importância é maior em temperaturas elevadas, quando os danos podem ser consideráveis.

 Link Relacionado:

Soldagem – Coleção tecnológica SENAI – 1ª ed. 1997

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