COMUNICAÇÃO TÉCNICA Nº 174284 Pré-tratamento
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COMUNICAÇÃO TÉCNICA _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________ Nº 174284 Pré-tratamento mecânico Gerhard Ett Palestra apresentada no Curso de Tratamento de Superfície, apresentada na Associação Brasileira de Tratamento de Superfície – ABTS/SINDISUPER, 2016. A série “Comunicação Técnica” compreende trabalhos elaborados por técnicos do IPT, apresentados em eventos, publicados em revistas especializadas ou quando seu conteúdo apresentar relevância pública. ___________________________________________________________________________________________________ Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo S/A - IPT Av. Prof. Almeida Prado, 532 | Cidade Universitária ou Caixa Postal 0141 | CEP 01064-970 São Paulo | SP | Brasil | CEP 05508-901 Tel 11 3767 4374/4000 | Fax 11 3767-4099 www.ipt.br Curso de Tratamentos de Superfície Pré-Tratamento Mecânico Gerhard Ett, Dr. Engº Apoio: ABTS - Associação Brasileira de Tratamento de Superfície SINDISUPER - Sindicato da Indústria de Proteção, Tratamento e Transformação de Superfície de São Paulo Gerhard Ett Contatos: Gerhard Ett, Dr. Eng. Chefe do Laboratório de Engenharia Térmica e Motores do IPT (Instituto de Pesquisas Tecnológicas) Centro de Tecnologia Mecânica, Naval e Elétrica – CTMNE [email protected] (11) 3767-4667 1 PRÉ-TRATAMENTO MECÂNICO Conceitos Máquinas Operatrizes Jateamento Abrasivos Acabamento, Polimento e Superacabamento 2 PRÉ-TRATAMENTO MECÂNICO Conceito: São as operações mecânicas necessárias para preparar uma peça, às condições ideais, para que esta receba um acabamento superficial. 3 IMPORTÂNCIA: Melhor aderência Melhor acabamento Maior vida útil Controle de rugosidade do revestimento (epitaxia) Evitar a falha no revestimento 4 APLICAÇÕES PRINCIPAIS Remoção de contaminantes superficiais Preparação mecânica da superfície (rugosidade) Controle de espessura final Remoção de cavacos 5 DEFEITOS E CONTAMINANTES TÍPICOS ENCONTRADOS SOBRE UMA SUPERFÍCIE Irregularidade na composição superficial do substrato como segregações, adições de liga não totalmente dissolvidas, inclusões da areia de fundição Dobramentos Incrustações de grãos (rebolos, lixas, jateamento) Porosidade, rugosidade inadequada do substrato Lubrificantes, Óleos, graxas Produtos de corrosão Marca de dedos (oleosidade da pele) 6 CUIDADOS DURANTE AS OPERAÇÕES O controle da temperatura da superfície é vital para os processos que não englobam a auto-refrigeração. Uma elevação da temperatura de cerca 200ºC pode mudar, de forma drástica, o comportamento do revestimento / substrato. Em alguns processos são utilizadas altas densidade de corrente e numa área muito reduzida: danos locais podem ocorrer aquecimento local /desigual na peça. 7 JATEAMENTO 8 JATEAMENTO Consiste na projeção de partículas por ar, gás ou água sob pressão a velocidade relativamente elevada visando a remoção de elementos contaminantes ou obtenção de um acabamento prédeterminado. Aplicações: Limpeza, Acabamento, Rebarbação Gravação, Martelamento (shot-peening) 9 EQUIPAMENTOS DE JATEAMENTO Podem ser classificados pelos sistemas que utilizam: Ar comprimido Sucção Pressão: Gravidade Pressão direta Elevação Jato líquido Força centrífuga 10 JATEAMENTO POR SUCÇÃO Zirtec-MODÊLO GSX 11 JATEAMENTO POR SUCÇÃO vídeo vídeo Água + Abrasivo Fotos:MBA 12 JATEAMENTO POR SUCÇÃO Vantagens: • Baixo consumo de ar comprimido • Equipamento barato • Opera com suspensões aquosas Desvantagens: • Menor eficiência - comparado equipto. de pressão • Menor velocidade (25m/s). • Somente para granolumetria menores que 0,5mm • Uso até pressão de 80 psi - 5,6 bar - 2,5 Kg/cm2. 13 SUCÇÃO POR HIDROJATEAMENTO O propulsor é um liquido (água, detergente, solvente) que mantém o abrasivo em suspensão. Abrasivo não metálico de baixa densidade, como casca de nozes. Malha varia de 60 a 5000. Vantagem: Ação branda sobre superfícies usinadas de tolerância bastante estreita. Pequena alteração dimensional. 14 HIDROJATEAMENTO Fotos: Hydropressure /Hidrojatonacional 15 HIDROJATEAMENTO Equipamentos trabalham com água sob alta ou altíssima pressão, de 2.000psi a 50.000 psi. Vantagens: • Água pode ser reciclada em até 90%. • Não há disposição dos abrasivos utilizados. • Baixo consumo de água. Desvantagens: • Tratamentos de Efluentes, caso utilize Nitrito Sódio -proteção contra a corrosão da superfície jateada. • Filtros para reciclagem da água são dispendiosos. 16 JATEAMENTO POR PRESSÃO DIRETA Vantagens: • • • • • Maior eficiencia na remoção de cascas de oxidação de peças pesadas e delicadas. O abrasivo é mantido sob a mesma pressão existente na linha (5 a 12 bar) e desta forma entra por gravidade. Reciclagem do abrasivo Diversas granulametrias e tipos de abrasivos Velocidade até 45 m/s. Desvantagem: O equipamento custa o dobro se comparado ao de Sucção. Para áreas grandes, com rapidez de remoção/ limpeza 17 JATEAMENTO POR PRESSÃO DIRETA Fotos: Tecjato 18 JATEAMENTO POR PRESSÃO DIRETA Fotos: Huan Uei/ Aboytes 19 JATEAMENTO CARACTERISTICAS Geometria do grão – arredondada (cortes mais brandos) ou angular (maior corte, provoca anunciada aspereza) Dureza do grão Composição Forma de fratura Poder de absorver ou reter líquidos PARAMETROS Pressão Diâmetro do Bico Distância Bico/substrato Granulação abrasivo Velocidade de varredura Ângulo de incidência (60o) 20 FORÇA CENTRIFUGA – “TURBINAS” São dispositivos rotativos (1500 a 3000 rpm), providos de palhetas que aceleram por centrifugação partículas de abrasivos alimentas continuamente pelo centro. Vantagens: energicamente muito mais eficientes que as pistolas de sucção e os bicos de pressão. Ex. Diâmetro 550 mm, motor 75 cv arremessa 600 kg/min de granalha de aço. Abrasivo: granalha de aço até casca de nozes. Área de aplicação pode ter mais de um metro de comprimento. 21 FORÇA CENTRIFUGA – “TURBINAS” 22 JATEAMENTO - APLICAÇÕES CONSAGRADAS Manutenção Automotiva - Cabeçotes, válvulas, virabrequins Manutenção Ferroviária - peças de motores Manutenção Naval - Recuperação de antenas de radar Manutenção Aeronáutica - Turbinas, hélices, trens de pouso Moldes em geral - Limpeza, penning Limpeza Hidrômetro - Conexões Motores Elétricos - Rotores, carcaças, coletores Eletrônica - Remoção de vernizes em fios, limpeza de circuitos impressos. Indústria Têxtil - Limpeza de pinças, de guias fios. 23 ABRASIVOS PARA JATEAMENTO Abrasivos para jateamento devem: Garantir o acabamento superficial desejado, Limpar com rapidez e eficiência, Não desgastar muito o equipamento, Ter o menor custo possível. Produzidos em formatos angulares e esféricos, naturais puros, sintéticos ou combinados em diferentes granulometrias e com graus diversos de dureza. 24 ABRASIVOS PARA JATEAMENTO 1. ÓXIDO DE ALUMÍNIO É o mais utilizado, encontra-se nas cores cinza e marrom. Dureza: 9,2 a 9,5 Mohs. Substitui a areia na limpeza de superfícies a serem revestidas. Não é tóxico. Muito eficiente para limpeza e ancoragem de revestimentos galvanotécnicos e aspersão térmica. 25 ABRASIVOS PARA JATEAMENTO 2. GRANALHA de AÇO ANGULAR ou ESFÉRICO Constituído de ferro fundido branco com baixo teor de cromo ou outros endurecedores ou aço. Muito durável, porém dispendioso. A poeira é reduzida em 1/5 em relação a areia e não adere na superfície. Grande durabilidade -300 a 400 ciclos. Esferas angulares são mais abrasivas. Aplicações: Limpeza, acabamento e indispensável no “shot-peening” (angulares). 26 GRANALHAS DE AÇO - ANGULARES SAE ASTM Médio (mm) Aplicações G14 10 a 14 1,7 Fundição pesada. Explo. Base de turbinas G16 12 a 16 1,4 Decapagem de chapas acima de 1” Fundição pesada G25 16 a 25 1,0 Chassis de vagões ferroviários G50 25 a 50 0,5 Preparação para revestimentos galvânicos. 27 GRANALHAS DE AÇO - ESFÉRICAS SAE ASTM Médio (mm) Aplicações S660 8 a 12 2,0 Decapagem de peças de grande porte, bloco de motores para tratores S550 10 a 14 1,7 Blocos de motores para caminhões, material ferroviário S460 12 a16 1,4 Blocos de motores de automóveis S390 14 a 18 1,2 Aplicação em tubos de paredes grossas S280 18 a 25 0,9 Balancins de eixos de comando de válvulas S170 25 a 40 0,6 Quadros de bicicletas 28 ABRASIVOS PARA JATEAMENTO 3. MICROESFERAS DE VIDRO Quimicamente neutras, encontrada em malhas muito finas (aparência de talco - higroscópico) Acabamento acetinado. Aplicações: limpeza de moldes, carburadores, rebarbação de precisão - agulhas hipodérmicas (esferas de 40 m), “shot-peening” em ferramentas de corte, gravação, ancoragem ou decoração. 29 ABRASIVOS PARA JATEAMENTO 4.CASCA de NOZES, de CASTANHA do PARÁ, SABUGO de MILHO, CAROÇO de PESSEGO, etc: Para peças que não podem sofrer alterações dimensionais, peças de alta precisão. Muito empregada para operações de rebarbamento de plásticos quebradiços – mantém brilho da peça. 30 ABRASIVOS PARA JATEAMENTO 5. AREIA (Cuidado!) Fácil de obter, barato. Aderem sobre a superfície. Exige, muitas vezes, a imersão da peça em soluções contendo fluoretos ácidos para remover os resíduos silicosos para que não interfiram na qualidade dos revestimentos. Causam danos permanentes a saúde (Silicose). Fragmentam a pressões superiores a 3 a 4 kg/cm2. Ciclos – 2 a 3 ciclos. 31 Jateamento com Areia - Silicose A silicose é incurável, porém prevenível! Sintomas podem surgir em menos de 10 anos. A maior parte de partículas aspiradas (1-2 μm) são removidas na expiração e sistema mucociliar, as retidas causam danos permanentes ao pulmão. Além do pulmão lesado, pode haver insuficiência cardíaca e esta levar a morte. Prevenção: não uso da areia, ambiente controlado e o uso de EPI´s. 32 ABRASIVOS PARA JATEAMENTO 6. CASCA DE ARROZ Substituído pelo hidrojateamento. Atualmente muito utilizada no tamboreamento. vídeo 7. PELOTAS DE GÁS CARBONICO (Gelo Seco) Caro, porém não deixa resíduos. 33 Peneiras 34 Peneiras OPENING / DESIGNATION ISO 850 µm No. 20 20 mesh 125 µm No. 120 115 mesh 710 µm No. 25 24 mesh 106 µm No. 140 150 mesh 600 µm No. 30 28 mesh 90 µm No. 170 170 mesh 500 µm No. 35 32 mesh 75 µm No. 200 200 mesh 425 µm No. 40 35 mesh 63 µm No. 230 250 mesh No. 45 42 mesh 53 µm No. 270 270 mesh 45 µm No. 325 325 mesh ASTM TYLER 5.6 mm No. 3-1/2 3-1/2 mesh 4.75 mm No. 4 4 mesh 4.00 mm No. 5 5 mesh 3.35 mm No. 6 6 mesh 2.80 mm No. 7 7 mesh 355 µm 2.36 mm No. 8 8 mesh 300 µm No. 50 48 mesh 2.00 mm No. 10 9 mesh 250 µm No. 60 60 mesh 1.70 mm No. 12 10 mesh 400 mesh 12 mesh 65 mesh No. 400 No. 14 No. 70 38 µm 1.40 mm 212 µm 1.18 mm No. 16 14 mesh 180 µm No. 80 80 mesh 32 µm No. 450 450 mesh 1.00 mm No. 18 16 mesh 150 µm No. 100 100 mesh 25 µm No. 500 500 mesh 1 micron = 1 micrometer (µm) = 0.001 millimeter (mm) 35 Alguns exemplos Tipos de Abrasivos e suas Funções A Óxido de Alumínio Comum - cinza ou marrom (96-97%). Desbaste e retificação de Aços Carbono, sem tratamento térmico, forjados, fundidos, uso geral AA Óxido de Alumínio Branco (99%). Aços temperados, cementados, de alta liga utilizados na construção de ferramentas de corte, etc. dureza de 60/64 Ra. DA Óxido de Alumínio Combinado - Mistura proporcional de A + AA. Propriedades intermediárias aos componentes acima. Aços de média dureza DR Óxido de Alumínio Rosa - Propriedades semelhantes ao AA, porém mais friável, indicado para a afiação de frezas, escariadores, machos, retificação de grandes áreas de contato, em aços sensíveis ao calor. C Carbureto (Carbeto) de Silício Preto - Desbaste e acabamento ferro fundido comum, metais não ferrosos, materiais não metálicos. GC Carbureto de Silício Verde -Retificação e afiação de Widia, vidro, pedras semi-preciosas, etc. CA Mistura de A + C. Desbaste de ferro fundido ligado, fabricado só em liga resinóide RC Carbureto de Silício combinado Mistura C+G - afiação de ferramentas de metal duro, borracha. B Nitreto Cúbico de Boro (CBN) - Lapidação, retificação cambio, usinagem de aço-ferramenta D Diamante - Rebolos para lapidação, retificar metal-duro, quartzo, cristal, pedras preciosas, mármore,granito e materiais cerâmicos. 36 Técnicas de medida de tamanho de partícula Método de peneiramento – mais comum e barato. Partículas > 50 micra. Análise granulométrica é feita através de peneiras de diferentes aberturas, padronizadas internacionalmente. A série de peneiras normalmente empregada é do tipo Tyler. Microscopia Ótica (> 1 mícron) e eletrônica (< 0,001micra) – caracterização (forma, morfologia, cor, padronização) Difração a Laser - faixa de medição de 0,05 a 3.000 µm. (alta densidade e desigual). Classificação segundo a ASTM: • Até granulação 220: o grão abrasivo é medido pelo nº de malhas por polegada linear. • Acima de 220 - classificados por sedimentação ou 37 ventilação. VIBROACABAMENTO (Tamboreamento) 38 VIBROACABAMENTO (TAMBOREAMENTO) Objetivo: Acabamento de peças pequenas a médias, junto com chips na eliminação de rebarbas e cantos ou para arredondar ou polir. Aplicações: Rebarbar, brunir e abrilhantar peças Ex. jóias, bijuterias, latão, alumínio, plásticos e instrumentos em geral. 39 VIBROACABAMENTO (TAMBOREAMENTO) Vantagens: Alta freqüência das vibrações, entre 1000 e 2000 rpm propicia um desbaste maior do material, ca. 6 vezes mais rápido. Uniformidade e rapidez do acabamento. Desbastar marcas de usinagem. Retirar oxidações, depósitos eletrolíticos ou pintura. 40 VIBROACABAMENTO (TAMBOREAMENTO) Existem 3 fenômenos que ocorrem no vibroacabamento (tamboreamento) rebarbação, esmerilhamento e esmagamento. 41 Fatores de Controle para o Vibroacabamento CHIPS são componentes que favorecem o efeito da rebarbação ou polimento de peças com geometrias complexas. 42 Fatores de Controle para o Vibroacabamento Chips - Materiais Pedras naturais, quartzo. Cerâmicos perfomados (cônico, triangular, esférico). Plásticos com abrasivos (acabamento de peças delicadas como latão, zinco, ferro para niquelação decorativa). Porcelanas perfomados (para separação de peças). Meios metálicos (pino de aço temperado para brunimento de talhares). Madeira (polimento de armação de óculos). Casca de noz (para secagem ou limpeza de peças tamboreadas, polimento de peças delicadas – armação 43 de óculos). Fatores de Controle para o Vibroacabamento Compostos Químicos Deixam os chips limpos para que mantenham seu poder cortante, Decapagem, Amortecem/ reduzem o impacto - peças. Melhoram a eficiência do processo Evitam a corrosão. 44 Fatores de Controle para o Vibroacabamento Proporção entre meio e peça. Depende do tipo de peça e do acabamento desejado. Usual: volume de peças/volume de chips - 1:3. Ex. Niquelação brilhante para uma peça de Zinco, usa-se a relação de 1:7 (acabamento). 45 MÁQUINAS VIBRATÓRIAS 46 SISTEMA CONTÍNUO vídeo Movimento descrito pela carga de material em processamento 47 Fonte: Mavi ESPIRATROM 48 VIBROACABAMENTO (TAMBOREAMENTO) 49 TAMBOR ROTATIVO FATORES DE CONTROLE PARAMETROS DO TAMBOR Chapa de aço com formato octogonal para melhor performance do deslize da carga, revestido internamente com borracha para evitar choques das peças com a parede - proteger da ação de desgaste dos abrasivos. PARAMETROS DE CARGA 1) Melhor acabamento quando se usa proporção 3:1 Chip/ Peças. 2) Adicionar água até atingir o nível da carga. 3) Adicionar o detergente químico na concentração indicada. 4) Acompanhar o tempo de acordo com o acabamento desejado. 50 TAMBOR ROTATIVO Material do Tambor Tempo de operação Velocidade do Tambor Altura da carga Nível de água Quantidade chips/ peças 51 TAMBOR ROTATIVO - Fatores de controle ALTURA DE CARGA NO TAMBOR - Afeta o grau de ataque. - Nunca inferior a 50% da capacidade da cuba para evitar o efeito cascata. Usual: 60 a 75%. NIVEL DE ÁGUA Reduz as batidas entre as peças. Cuidado c/ peças delicadas. VELOCIDADE DO TAMBOR Tambores de diâmetro grande deve girar mais lentamente para obter o mesmo efeito. * Diâmetro = 60cm/ 20 rpm - Diâmetro = 40cm / 30 rpm. TEMPO DE TAMBOREAMENTO Depende da combinação dos fatores anteriormente citados. 52 TAMBOR ROTATIVO Tambor rotativo: Processos de rebarbação, polimento, brilho e limpeza. Indicado para peças fundidas, ferrosas, não ferrosas e plásticas. Tambor planetário: Processos de rebarbação e polimento, em peças de pequeno porte. Reduz em 1/3 o tempo dos equipamento tradicionais. http://www.gvmaquinas.com.br/ 53 Jateamento com gelo seco Jateamento com gelo seco é um sistema de limpeza industrial usado para preparar superfícies e remover contaminantes. As partículas sólidas de gelo seco são impulsionadas em alta velocidade para se obter um impacto sobre a superfície a ser limpa. Quando ocorre o impacto, as partículas não tóxicas mudam do estado sólido para o estado gasoso e assim simplesmente sublimam sem deixar resíduos, removendo os contaminantes indesejáveis da superfície, deixando-a limpa, seca e sem danos ao substrato. O jateamento de gelo seco pode ser aplicado em qualquer atividade industrial, substituindo na maioria das vezes os processos convencionais de limpeza tais como jateamento com areia, limalhas, vapor, solventes, água a alta pressão e limpeza normal. 54 Aplicações Limpeza nas Instalações de Montagem Remoção das escórias de soldas; Mantêm um funcionamento suave dos robôs; Limpeza de ventiladores e exaustores industriais realizada com os ventiladores em seus lugares; Segura nas imediações das linhas elétricas, redes de distribuição de óleo e linhas de adução de ar. Indústria eletro-eletrônico Remoção de camadas de pintura; Limpeza de circuitos eletrônicos; Manutenção de máquinas e motores Blocos do motor; Pistões; 55 Indústria de alimentos Indústria gráfica Limpeza de pisos, paredes, equipamentos de ventilação; Limpeza de peças para manutenção, equipamento de empacotamento, alimentadores de cola. Limpeza de cilindros de rotogravura; Limpeza de peças para manutenção. Indústria de fundição Limpeza de moldes e caixas de machos quentes e frios na remoção de resíduos e desmoldantes; Limpeza de cuba de misturadores e ganchos de cabides de pintura; Limpeza de peças para manutenção. Indústria de pneumáticos / borracha Moldes de pneus; Moldes de (vedação) gaxetas; Moldes de sistemas de vedação; Limpeza de resíduos de cola e resinas acumuladas nos equipamentos; Limpeza de circuitos elétricos e painéis de comando. 56 REBOLOS Principais Características: 1. Tipo de abrasivo 2. Granulação (tamanho dos grãos abrasivos) 3. Dureza da liga (grau) 4. Estrutura (porosidade / densidade) 5. Liga (une os grãos abrasivos/ aglomerante/ ligante) 57 REBOLOS 1.Tipo de Abrasivo O tipo de abrasivo (naturais/ artificiais, convencionais, superabrasivos) é indicado, por exemplo, pelas letras A, C, B ou D: A – Óxido de Alumínio (Al2O3) – diferentes dureza /tenacidade C – Carbeto de Silício (SiC) B – Nitreto Cúbico de Boro (CBN) D – Diamante No geral, para a confecção de rebolos utilizam-se grãos abrasivos obtidos artificialmente, menor custo. 58 REBOLOS - GRANULAÇÃO 2. Granulação (tamanho do grão abrasivo) Classificação + comum: Método de Peneiramento. Por exemplo: Tamanho de grão 80 Obtido através de uma peneira cujo lado tem 1/80 de polegada (aproximadamente 0,32 mm). Número de malhas (aberturas) por polegada quadrada. Quanto maior a numeração, menor o tamanho do grão. 2 mesh (# 2) 6 mesh (# 6) 12 mesh (# 12) 59 REBOLOS O rebolo (ou disco de retífica) é, basicamente, constituído de um aglomerado de partículas duras (abrasivas), unidas por um ligante com forma e dimensões definidas que tem a função de cortar, desbastar, retificar, afiar, polir, etc. Distinguem-se das demais ferramentas de corte por serem auto afiáveis. A eficiência do rebolo está diretamente relacionado com o tipo, granulação e dureza do abrasivo empregado, o ligante (liga) e a porosidade existente A dureza do rebolo depende da liga que segura os grãos abrasivos (resistência ao arrancamento das partículas abrasivas). 60 REBOLOS Escolha do Rebolo: Um bom rebolo deve reter, por longo período, a capacidade de corte. Os grãos abrasivos são desagregados da liga quando começam a perder seu corte, expondo novos grãos a operação. A escolha errada de um rebolo ou dos parâmetros de retífica, resulta em considerável risco de causar trincas na superfície da peça. 61 REBOLOS Dureza: Não tem a ver com a dureza do grão, mas com a força com que a liga segura os grãos abrasivos (resistência ao arrancamento das partículas abrasivas). 3. O grau de dureza correto para uma operação é aquele que solta os grãos abrasivos a medida em que os mesmos perdem seu poder de corte e desbaste, expondo continuamente novas arestas. Quanto + ligante, menos poros, maior superfície ligada = maior resistência ao arrancamento das partículas abrasivas. “Rebolos duros” tendem a manter bem a sua forma, mas tendem a queimar, as partículas abrasivas não se soltam durante o trabalho, há perda da afiação. “Rebolos moles” - tendem a perder rapidamente a forma, tem porém baixa tendência à queima, perdem com maior facilidade as partículas abrasivas, mantendo a afiação do rebolo. 62 REBOLOS - LIGAÇÃO 5.1 Liga Vitrificada (V) - liga inorgânica (mistura de feldspato e argila/ materiais cerâmicos) Característica: Friabilidade no corte e manutenção do perfil. Aplicação: trabalhos de precisão, porém não resiste a grandes impactos. Velocidade = 33 m/s. Porosos e podem executar todos tipos de durezas. Liga não sofre ataque ou reação química pela água, óleo lubrificante e ácidos. Baixa sensibilidade à altas temperaturas - estrutura porosa. 63 REBOLOS - LIGAÇÃO 5.2 Liga Resinóide (B) - liga orgânica (fenol e formol polimerizada), borracha ou resina natural. Característica: Resistência a impactos. Aplicação: desbastes, cortes, rebarbação e tb. operações de precisão. Velocidade de 50 a 60 m/s em rebolos normais e de 80 a 100 m/s em rebolos reforçados com tela de fibra de vidro ou anéis de aço. Cuidado com óleos lubrificantes, manter pH 7-8. Baixa porosidade - excelente acabamento superficial. Elevada sensibilidade à altas temperaturas – deve ser intensa e constante a refrigeração . 64 REBOLOS - LIGAÇÃO 5.3 Liga Mineral - cimento, magnesita ou silicatos. Pouco elásticos Pouco tenazes 5.4 Borracha (R) Para rebolos transportadores das retificadoras sem centro (centerless). Usado em discos de corte refrigerados. Boa qualidade superficial. 5.5 Metal (M) Utilizados com Superabrasivos (CBN e Diamante). 65 Identificação de Rebolos A RT 38A 60 K V T Face Formato Tipo do Tamanho Dureza Liga Modificação Abrasivo do grão de Liga FACE FORMATO 66 REBOLOS 67 Lixas 68 LIXAS Todas as lixas independentemente de sua aplicação são compostas, basicamente, por: Costado – papel leve, pesado, a prova d’água, pano, etc. Grão abrasivo – óxido de alumínio, carbeto de silício, etc. Adesivo E encontrados nas mais diversas formas: cinta, rolo, disco, cone, tubos, etc. 69 POLIMENTO 70 POLIMENTO O polimento é caracterizado pelo atrito entre a peça e o abrasivo, desde a remoção do metal para obter um padrão uniforme de riscos cada vez menores, até o ponto em que os riscos desaparecem. Não existe um método genérico para polimento, pois o método escolhido varia muito com as características mecânicas iniciais do material da peça (dureza e defeitos). 71 72 POLIMENTO Tipos de acabamentos: Especular - nenhum defeito superficial visível, refletividade máxima. Brilhante – nenhum defeito superficial visível, refletividade menor. Acetinado brilhante – nenhum defeito superficial visível, porém as linhas direcionais do acabamento perceptíveis. 73 POLIMENTO – acabamentos Acetinado normal – nenhum defeito superficial visível, porém as linhas direcionais do acabamento já são mais pronunciadas. Acetinado – Alguns pequenos defeitos superficiais, linhas do acabamento pronunciadas. Fosco lustroso – acabamento com algum brilho, sem linhas visíveis de acabamento mecânico. Fosco – Acabamento sem brilho e sem linhas visíveis de acabamento. 74 POLIMENTO Características dos Abrasivos Dureza do grão Tamanho do grão Capacidade de fraturar-se Tamanho de partícula de fratura Forma do grão Forma de fratura Capacidade de reter e absorver líquidos Aderência do abrasivo (ex. lixa) 75 76 POLIMENTO Abrasivo mais utilizados Material a polir Óxido de alumínio fundido Níquel, cromo, aço inox Óxido de cromo verde Aço inox, cromo, monel, platina. Cal de viena Níquel, latão, metais macios Sílica e Tripoli Alumínio, latão, alto brilho Óxido de ferro “rouge” Metais preciosos: Ouro, prata. Carbeto de Silício Retificação ligas-moles Pedra pomes (silicato Al) Dentes, pés, Diamante (pó/ pasta) Mármore, ceramicas, granito, etc 77 POLIMENTO DUREZA DOS ABRASIVOS MAIS UTILIZADOS ESCALA MOHS 10 9,5 a 9,75 9,2 a 9,5 8a9 7 Diamante - pasta ou pó, em diversas granulações. Óxido de Alumínio - cinza escuro, branco ou marrom Carbeto de Silício Óxido de cromo verde Sílica e Trípoli 5a6 Pedra pomes (silicato de alumínio) 3a5 Cal de Viena (dolomita) 1 . 78 Métodos de Medição da Dureza Risco (escala de dureza de MOHS); Ressalto (método SHORE); Penetração (BRINNEL, VICKERS, ROCKWELL). 79 Medição de Dureza - Métodos Dureza Brinell HB Rockwell HR Meyer HM Vickers HV Knoop HK Shore SHORE Barcol Barcol IRHD IRHD Materiais Metais Metais Metais Metais, Cerâmicas Metais, Cerâmicas Polímeros, Elastômeros, Borrachas Alumínio, Borrachas, Couro, Resinas Borrachas 80 LAPIDAÇÃO Os tamanhos de grãos variam desde ultrafinos (0,5 a 1,5 micrometros) até extremamente grossos (20 a 40 micrometros), e o material normalmente empregado é o diamante policristalino Pós de lapidação: SiC, Al2O3, B4C e diamante lapidação ultra-sônica permite lapidar componentes pequenos com elevadas taxas de remoção, e a peça é consideravelmente maior que o possível na lapidação manual convencional. 81 Tabela para escolha da Pasta Diamantada Mícron Aplicação Cor 0 - 1/2 Polimento Final Cinza 1-2 Super Polimento Laranja 0-2 Polimento Espelhado Vermelho 3-6 Acabamento de Peças Amarelo 4-8 Lapidação Fina Azul claro 6-12 Lapidação Verde 10-20 Semi Acabamento de pedras Lilás 20-40 Pequenos Desbaste - Aços Cartelos Azul 40-60 Desbaste Rápido Pré-Polimento Marrom 36-54 Preparação Dimensional Primeiros Desbastes Preto http://www.geolit.com.br/brasil/pasta_diamantadas.shtml 82 DISCOS DE CORTE Considerações gerais: Quanto mais delgado o disco de corte, menor potencia do motor é exigida, proporciona considerável redução de rebarbas e há uma maior rapidez da operação de corte. Com os novos materiais , hoje existentes no mercado, já é possível ter discos delgados e resistentes. O uso de EPI’s é muito importante! 83 DISCOS DE CORTE borracha diamantados 84 DISCOS LAMELAS – “FLAP” Muito empregado na remoção de cordões de solda e no acabamento da superfície. Desbastes em geral, nivelamento de superfícies, remoção de corrosão, revestimentos e lixamentos de cantos. Pode ser utilizado em lixadeiras e esmerilhadeiras elétricas ou pneumáticas de acordo com o diâmetro. Velocidade ideal de trabalho (RPM): 115 mm = 8.500 e 178 mm = 6.000. Grãos Abrasivos: # 36 e # 50. 85 DISCOS LAMELAS – “FLAP” Flap disc – Óxido de Alumínio Zirconado Durabilidade, excelente para aço inoxidável, Aluminio, Titânio, Metais ferrosos e não ferrosos, desbaste de soldas, rebarbação, eliminação de pontos de corrosão. Flap disc – Óxido de Alumínio Uso geral para metais ferrosos e não ferrosos como aço, ferro, cobre, alumínio e latão. Flap disc – Óxido de Alumínio Zirconado e Cerâmico Corte rápido e desbaste pesado. 86 DISCOS LAMELAS – “FLAP” 87 DISCOS DE DESBASTE São ferramentas abrasivas utilizadas em máquinas portáteis nas operações de: • • • • • • • • Limpeza de superfície antes da solda Preparação de chanfros para solda Desbaste em cordões de solda Rebarbação de peças fundidas Quebras de canto Remoção de defeitos superficiais Remoção de imperfeições em peças fundidas Preparação superficial para pintura ou revestimento.88 DISCOS DE DESBASTE Como são submetidos a muitos esforços - irregularidade da área de contato, quantidade de material removido e diferenças de pressão - devem ter certa flexibilidade e capacidade de absorver impactos para evitar sua ruptura. Geralmente fabricados em liga resinóide reforçada com tela de fibra de vidro. Existem discos específicos para Alumínio: Use-o para evitar que empastem e para não haver queima em qualquer tipo de Alumínio. 89 DISCOS DE DESBASTE 90 EXTRUDE HONING 91 EXTRUDE-HONING Abrasivos em uma solução de alta viscosidade são bombeados através de diâmetros internos. No geral, peças com diâmetros internos pequenos ( 5mm) e longas. Existem equipamentos especializados para operar com orifícios de 50 μm (0,05mm) a 750 μm (0,75mm) de diâmetro. Exemplos: Agulhas de seringa, armas de fogo. Agulha comum: Diâmetro externo: 0,41mm / Diâmetro interno: 0,20 mm/ Comprimento: 38mm. 92 EXTRUDE-HONING 93 SCHLEPPSCHLEIFEN ESMERILHAMENTO POR ARRASTE 94 ESMERILHAMENTO POR ARRASTE (SCHLEPPSCHLEIFEN) A operação de esmerilhamento (ou retificação) por arraste é destinada a peças frágeis, de alto valor, geometria complexa e/ ou materiais extremamente duros. Permite utilizar desde a retifica agressiva e arredondamento de cantos pelo alisamento superficial até o polimento com alto brilho. As peças são fixadas em um dispositivo próprio e arrastadas através de um abrasivo suspenso em líquido. A bacia pode girar, as peças podem movimentar-se por vários eixos para obter o acabamento desejado de forma uniforme. Aplicações: Implantes, Pás de Turbinas, Peças de precisão como bombas e compressores, peças de metal duro, peças sinterizadas. 95 SCHLEPPSCHLEIFEN 96 MARTELAMENTO SHOT PEENING 97 MARTELAMENTO (SHOT PEENING) Tratamento mecânico superficial a frio para peças metálicas obtido pelo impacto sucessivo de partículas esféricas, em alta velocidade, (metálicas ou vidro) sobre uma superfície pelo processo de jateamento. ` A estrutura cristalina dos metais é sempre porosa - maior ou menor grau - e operações como usinagem, repuxo, trefilação, tratamento térmico, etc. geram micro-tensões elevadas que alteram algumas de suas propriedades. Aplicações: ferramentas de corte, estampo, molas planas ou helicoidais, virabrequins, bielas e peças submetidas a esforços alternados contínuos ou ao atrito. • Molas Helicoidais: maior resistência a fadiga 200 a 550% • Virabrequins: maior vida útil 3000% • Brocas:maior vida útil 25 a 30% • Matrizes forjadas: maior vida útil 400 a 800%. 98 MARTELAMENTO (SHOT PEENING) O Martelamento proporciona: Maior resistência a fadiga em peças submetidas a esforços alternados contínuos, como molas e barras de torção; Maior resistência as oxidação (corrosão), as altas temperaturas, ao atrito, melhor a condutibilidade elétrica devido a selagem da microporosidade superficial e eliminação de microfissuras compactação da estrutura cristalina superficial; Uniformização de tensões em peças de alta responsabilidade, muitas vezes apenas em áreas restritas; Controle da rugosidade para retenção de lubrificantes, suavizar fricções, uniformizar superfícies, fixar desmoldantes etc. 99 MARTELAMENTO 100 SUPERACABAMENTO 101 SUPERACABAMENTO 102 SUPERACABAMENTO 103 HONING 104 HONING (BRUNIMENTO) Muito utilizada após a retífica para cilindros e camisas de motores de combustão interna ou cilindros de bombas de pistão. Na operação inicial com granulação mais grossa se cria riscos cruzados e entre os riscos com abrasivos mais finos se produz platôs para suportar a carga. 105 HONING (BRUNIMENTO) Trabalha-se com baixa velocidade de corte. Velocidade simultâneo de rotação e translação da ferramenta com a peça FIXA. FERRAMENTAS: óxido de alumínio, carbeto de silício, nitreto de boro ou diamante. Vantagem: As marcas da usinagem cruzados e oblíquos em relação ao eixo da peça facilitam a lubrificação. 106 HONING (BRUNIMENTO) 107 HONING (BRUNIMENTO) 108 HONING (BRUNIMENTO) 109 ULTRASOM 110 ULTRASOM São transdutores ultrassônicos, feitos de materiais piezoelétricos, que, na passagem de energia elétrica, geram ondas ultrasônicas, criando vibrações e calor intenso. As peças são posicionadas em cestos e imersas em soluções desengraxantes. Na limpeza por imersão com ultrassom ocorrem 02 ações de limpeza: uma ação química desengraxante do banho químico e outra mecânica da onda ultrassonora. Ref: http://www.fisa.com http://www.setecsom.com.br 111 ULTRASOM COMO AGE Provocam a cavitação, ou seja, a formação de bolhas, contendo quantidades variáveis de gás ou vapor, no meio líquido. O colapso (implosão) dessas bolhas libera energia que pode romper as ligações da molécula da água, provocando o aparecimento de radicais livres H+ e OH-, altamente reativos e, como conseqüência, promovendo a limpeza, por vários fatores, de materiais nos quais, na maioria das vezes, o acesso seria impossível, dentro de poros. 112 ULTRASOM APLICAÇÕES Limpeza de resíduos de usinagem, Remoção de resíduos de borracha incrustados em moldes de injeção, Remoção de oleosidades de peças, Resíduos de massa de polir em conexões, sem afetar as dimensões das peças. 113 ULTRASOM - Curiosidades Ultrasom de Alta Intensidade A implosão dessas pequenas bolhas gera um calor local intenso, formando um ponto de calor no meio do líquido frio que atinge 5.000o C, a uma pressão de 1.000 atmosferas e com duração de um bilionésimo de segundo. Apenas para comparação, esses valores correspondem à temperatura da superfície do Sol, à pressão do fundo do oceano e ao tempo de vida de um relâmpago. O ultrasom consiste em ondas sonoras com uma freqüência acima de 18.000 ciclos por segundo, muito acima da capacidade do ouvido do ser humano. Ref: Suslick e Arul Dhas - American Chemical Society. 114 ULTRASOM 115 CONSIDERAÇÕES FINAIS Muitos problemas com o revestimento aplicado podem ser evitados se houver uma maior atenção ao pré-tratamento mecânico. 2. A combinação dos tratamento mecânico e químicos permitem, muitas vezes, acelerar o processo de acabamento resultando num melhor acabamento e na redução de custos. 1. 3. Um poro ou dobramento na base resultarão em falhas no revestimento, a curto ou longo prazo. 4. Nenhum revestimento poderá oferecer um ótimo desempenho sobre uma superfície preparada de forma inadequada, resultando em perda de tempo e de material. 116 REFERENCIAS BIBILOGRÁFICAS Blastibrás, J. Walter Ltda. Norton Ltda. Cascadura Industrial S.A. Electrocell Ind e Com Ltda Superfinishing – Supfina. Nagel – Large serie Honing Tools Centro de processamento de Pós – CCP/ IPEN. Construções Mecânicas CMV Ltda. Microfinishing Systems 3 M GV Industria de Máquinas e Equipamentos Ltda. Matemática prática para Mecânicos – cx. Borel, et al. Ed. Hemus Manual de Britagem – Fabrica de Aços Paulista S.A . 117 MAIORES INFORMAÇÕES Cabines de Jateamento http://www.ancoblast.hpg.ig.com.br http://www.cmv-online.com.br/ http://www.pan-abrasives.com Saúde http://conselho.saude.gov.br/docs/Reco%20004%20%202002.doc Jateamento com Gelo Seco http://www.aga.com.br/Web/Web2000/BR/WPP.nsf/pages/aplic_p c_cryo Jateamento criogênico http://www.cryomatic.com Tamboreamento http://www.mavi.com.br/brasil/brasil.htm Chips http://vibrochips.com.br/default.asp Acabamento http://olga-sa.com.br Abrasivos http://www.sinaesp.com.br/associadas.asp 118 Obrigado! Contatos: Gerhard Ett Contatos: Gerhard Ett, Dr. Eng. Chefe do Laboratório de Engenharia Térmica e Motores do IPT (Instituto de Pesquisas Tecnológicas) Centro de Tecnologia Mecânica, Naval e Elétrica – CTMNE [email protected] (11) 3767-4667 119
