343o de Mestrado -DEZ-2010) - utfpr.edu.br · PDF filestudy addresses a comparison between the wear resistance of a shoe track-type ... Shielded Metal Arc Welding), electrode OK 83.58

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁPR

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ

CAMPUS DE CURITIBA

DEPARTAMENTO DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA

E DE MATERIAIS – PPGEM

CRISTÓVÃO AMÉRICO FERREIRA DE CASTRO

RESISTÊNCIA AO DESGASTE ABRASIVO DAS

SAPATAS DE TRATOR DE ESTEIRA APÓS

PROCESSOS DE RECUPERAÇÃO

CURITIBA

MARÇO - 2010

CRISTÓVÃO AMÉRICO FERREIRA DE CASTRO

RESISTÊNCIA AO DESGASTE ABRASIVO DAS

SAPATAS DE TRATOR DE ESTEIRA APÓS

PROCESSOS DE RECUPERAÇÃO

Projeto de dissertação apresentado como

requisito parcial à obtenção do título de Mestre

em Engenharia, do Programa de Pós-Graduação

em Engenharia Mecânica e de Materiais do

Departamento de Pesquisa e Pós-Graduação da

Universidade Tecnológica Federal do Paraná -

UTFPR.

Orientador: Prof. Carlos Henrique da Silva, Dr.

Co-orientador: Prof. Ossimar Maranho, Dr.

CURITIBA

MARÇO – 2010

Dados Internacionais de Catalogação na Publicação

C355 Castro, Cristóvão Américo Ferreira de Castro

Resistência ao desgaste abrasivo das sapatas de trator de esteira após processos de recuperação / Cristóvão Américo Ferreira de Castro. — 2010.

73 f. : il. ; 30 cm

Orientador: Carlos Henrique da Silva Co-orientador: Ossimar Maranho Dissertação (Mestrado) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Programa de

Pós-graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais, Curitiba, 2010. Bibliografia: f. 63-6

1. Desgaste mecânico. 2. Materiais – Testes dinâmicos. 3. Resistência de materiais.

4. Tratores – Manutenção e reparos. 5. Revestimento em metal. 6. Engenharia mecânica – Dissertações. I. Silva, Carlos Henrique da, orient. II. Maranho, Ossimar, co-orient. III. Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais. III. Título.

CDD (22. ed.) 620.1

Biblioteca Central da UTFPR, Campus Curitiba

RESUMO

Considerando as dificuldades de pequenos e médios proprietários como:

distância dos grandes centros, custo de manutenção, preço de peças de reposição;

este estudo propõe uma busca de alternativa para recuperação de sapatas de trator

de esteira desgastada pelo efeito abrasivo do solo. Este trabalho aborda uma

análise comparativa entre a resistência ao desgaste de uma sapata de trator de

esteira original nova com duas sapatas semelhantes, recuperadas por dois

processos distintos. O primeiro processo de recuperação utiliza a aplicação de um

postiço na região de desgaste e o segundo consiste da recuperação da região

afetada mediante a deposição por soldagem de revestimento duro. As sapatas

originais são laminadas e temperadas apresentando uma composição química

semelhante ao aço SAE/AISI 1060. O postiço, também laminado, é fabricado em aço

ABNT 1045 e o revestimento foi aplicado pelo processo de soldagem com eletrodo

revestido (SMAW - Shielded Metal Arc Welding), com eletrodo E-83.58,

apresentando uma dureza de 510 HV na quarta camada depositada. Corpos de

provas padronizados com dimensões: 76,2 x 25,4 x 12,7 mm, foram submetidos, ao

ensaio de desgaste roda de borracha (ASTM G65) para verificação de seu

desempenho. Análises microestruturais via microscopia óptica e eletrônica de

varredura também foram realizadas para identificar os mecanismos de desgaste

presentes. Foi possível observar que o revestimento com eletrodo E-83.58 mostrou

ser uma alternativa para este tipo de recuperação,uma vez que, analisando os

resultados de resistência ao desgaste obtidos em ensaio tipo roda de borracha,

apresentou uma resistência ao desgaste superior à resistência apresentada pela

sapata original.

Palavras chave: revestimento duro, desgaste abrasivo, soldagem, eletrodo revestido

ABSTRACT

Considering the difficulties of small and medium landowners as from the major

centers, maintenance fees, price of spare parts, this study proposes an alternative to

seeking recovery of shoes tractor belt worn by the abrasive effect of the soil. This

study addresses a comparison between the wear resistance of a shoe track-type

tractor with two new original shoes similar retrieved by two separate processes. The

first recovery process uses the application of an inserted wear in the region and the

second is the regeneration of the area affected by deposition welding hardfacing. The

original shoes are laminated and tempered , that present a chemical composition of

0.36% C; 0.98% Mn; 0.17% Cr; 0.22% Si e 0.13% Mo. The inserted also laminate is

made of ABNT steel 1045 and the coating was applied by the welding process with

shielded electrodes (SMAW - Shielded Metal Arc Welding), electrode OK 83.58 up

0.60% C, 0.60% Si, 0.70% Mn, 6.80% Cr e 0.50% Mo, with a hardness 510 HV in the

fourth layer deposited. Standard specimens with dimensions: 76.2 x 25.4 x 12.7 mm,

were submitted the abrasion test rubber wheel (ASTM G65) for verification of their

performance. Microstructural analysis via optical microscopy and scanning electron

microscopy were also performed to identify the existing wear mechanisms. It was

observed that the shielded electrode E- 83.58 was shown to be an alternative for this

type of recovery. It was observed that the electrode coated with E-83.58 may be an

alternative for this type of recovery, since analyzing the results, showed a wear

resistance higher than the original shoe.

Keywords: hardfacing, wear resistance, welding, electrode coated.

DEDICATÓRIA

À minha esposa e filhos pela

compreensão e apoio nas

horas mais difíceis.

AGRADECIMENTOS

• Ao meu orientador Prof. Dr. Carlos Henrique da Silva por sua valiosa orientação,

conselhos e paciência nesta jornada.

• Ao meu co-orientador, Prof Dr. Ossimar Maranho, a quem eu confesso grande

admiração.

• Ao Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica-PPGEM/UTFPR.

• Ao Centro de Microscopia Eletrônica do Setor de Ciências Biológicas da

Universidade Federal de Paraná (UFPR) pela disponibilização do MEV para

auxiliar na caracterização dos mecanismos de desgaste.

• À Construtora ETAM – Construção de estradas Ltda., estabelecida em Manaus-

AM, pela doação da sapata utilizada neste estudo.

• Ao IPT- Instituto de Pesquisas Tecnológicas pelo fornecimento da areia,

componente indispensável no ensaio de desgaste roda de borracha.

• Ao Prof. MSc. César Lúcio Molitz Allenstein pela ajuda, na caracterização de

materiais através dos ensaios de espectrometria realizados na SpectroScan

Tecnlogia de Materiais Ltda.

• À Ferramentaria da Amazônia Ltda. particularmente ao Sr. Nelson Pio Barrionevo

por disponibilizar seus equipamentos de usinagem para a confecção dos corpos

de provas.

• À MINUSA Tratorpeças Ltda. pelo fornecimento de informações importantes

utilizadas no trabalho.

• Aos estagiários do Laboratório Integrado de Materiais (LIM-DAMEC) da

Universidade Tecnológica Federal do Paraná.

• À Coordenação do Minter-Manaus: Prof. Dr.Vicente Lucena e Prof. Dr. José

Pinheiro.

• Ao IFAM - Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Amazonas, por

não ter medido esforços, ao longo dos anos, para a realização de um Mestrado

Interinstitucional.

• Ao aluno Vitor de Bassi Bernardi, graduando em Engenharia Mecânica Industrial

da UTFPR, pelo auxílio nos ensaios com abrasômetro Roda de Borracha,

realizados na UTFPR.

• Ao Prof. Alberto Monteiro, professor de Metalografia, pela colaboração nos

ensaios metalográficos realizados no IFAM.

Este trabalho foi desenvolvido no programa de Mestrado Interinstitucional –

MINTER entre a UTFPR e o IFAM, que recebeu financiamento da Coordenação de

Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – CAPES – através do projeto

ACAM 1379/2006 e da Superintendência da Zona Franca de Manaus – SUFRAMA –

através do convênio 084/2005.

O autor deste trabalho foi bolsista do PROGRAMA RH-INTERINSTITUCIONAL

da Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado ao Amazonas - FAPEAM – no ano

de 2009.

Nossos sinceros agradecimentos pelo apoio recebido.

LISTA DE FIGURAS

Figura 2.1– Trator de esteiras e suas peças sujeitas à desgaste (FRAENKEL, 1980).

.................................................................................................................................... 5

Figura 2.2 – Foto de um trator mostrando principalmente sua esteira do lado direito

(CATERPILLAR, 2006). .............................................................................................. 6

Figura 2.3 – Exemplo de sapata com identificação da garra, placa e furos

(CATERPILLAR, 2006). .............................................................................................. 7

Figura 2.4 – Tipos de sapatas de tratores de esteira: (a) sapata de garra simples

utilizada em serviços leves; (b) sapata de garras duplas; (c) sapata com furo central

trapezoidal; (d) sapata de garra simples utilizada em serviços pesados; (e) sapata

autolimpante de baixa pressão no solo e (f) sapatas cortadoras

(CATERPILLAR, 2006). .............................................................................................. 8

Figura 2.5 – Exemplos de danos sofridos pelas sapatas no campo: (a) desgaste nas

extremidades da garra; (b) quebra da sapata; (c) quebra da sapata e (d) trinca da

aba (CATERPILLAR, 2006)......................................................................................... 9

Figura 2.6 – Procedimento com uma régua para avaliar a altura das garras após

processo de desgaste (CATERPILLAR, 2006). ......................................................... 10

Figura 2.7 – Exemplos de recuperação de sapatas: (a) soldagem de enchimento; (b)

adição de postiço (adaptado de SOTREQ, 2007). .................................................... 10

Figura 2.8 – Detalhe do desgaste irregular na sapata (CATERPILLAR, 2006). ........ 11

Figura 2.9 – Demonstração esquemática do processo de soldagem com eletrodo

revestido (ESAB, 2009). ............................................................................................ 11

Figura 2.10 – Representação esquemática da fixação do postiço em uma sapata

desgastada (MINUSA, 2008)..................................................................................... 16

Figura 2.11 – Mecanismos de desgaste conforme DIN 50320 (BRANKOVIC, 1998

apud KÖNIG,2007). ................................................................................................... 18

Figura 2.12 – Fotografia de sapatas de uma esteira em atividade e submetida ao

processo de desgaste (CATERPILLAR, 2006). ......................................................... 19

Figura 2.13 – Demonstração esquemática da classificação do desgaste abrasivo:

abrasão entre dois corpos (a) e abrasão entre três corpos (b) (BRANKOVIC,1998)

apud KÖNIG (2007). ................................................................................................. 20

Figura 2.14 – Representação esquemática dos micromecanismos de desgaste por

abrasão (adaptado de ZUM-GAHR, 1987). ............................................................... 21

Figura 2.15 – Exemplo da ocorrência dos três micro-mecanismos de desgaste: (a)

sulcamento; (b) formação de proa e (c) corte; em função da profundidade de

penetração, (adaptado de HOKKIRIGAWA et al.,1988). ........................................... 23

Figura 2.16 – Abrasômetro Roda de Borracha – Representação esquemática

padronizada pela ASTM (ASTM G 65, 2001). ........................................................... 24

Figura 2.17 – Macrografia da marca do desgaste abrasivo em abrasômetro tipo Roda

de Borracha (MARANHO, 2006). .............................................................................. 24

Figura 2.18 – Gráfico representativo da perda de massa em função das camadas

(BUCHELY et al., 2005). ........................................................................................... 25

Figura 2.19 – Macrografias de cdp após ensaio de desgaste abrasivo em roda de

Borracha onde verfica-se a presença marcante de trincas, (ARNT et al.,2006)........ 26

Figura 2.20 - Exemplos de mecanismos de desgastes por deformação plástica por

corte. (a) Corte ao longo de carboneto M6C rico em Tungstenio, (b) corte

interrompido em carboneto M7C3 rico em Cromo (BUCHELY et al., 2005). .............. 27

Figura 3.1 - Fotografia de um corpo de prova. ......................................................... 29

Figura 3.2 – Ilustração da região da retirada dos corpos de prova da sapata. .......... 30

Figura 3.3 – Sapata de trator de esteira. (a) desenho de uma sapata com linhas

tracejadas indicando o local onde foram retiradas as barras (b) barras cortadas

utilizadas como substrato. ......................................................................................... 31

Figura 3.4 – Esquema da aplicação das camadas e amanteigamento. .................... 32

Figura 3.5 – Ilustração da confecção de corpos de prova com enchimento: (a)

aplicação da primeira camada (amanteigameto); (b) aplicação das camadas com

eletrodo E- 83.58; (c) medição da tensão em 74,7 volts com circuito aberto e (d)

tensão de 19,7 volts com circuito fechado. ............................................................... 33

Figura 3.6 – Desenho esquemático da seção transversal do corpo de prova com as

camadas de enchimento. .......................................................................................... 34

Figura 3.7 – Representação esquemática das posições onde foram realizadas as

medições de dureza Vickers nos corpos de provas. ................................................. 35

Figura 3.8 – Equipamento de ensaio de desgaste: (a) desenho esquemático, (b)

detalhe do disco de aço com anel de borracha e corpo de prova e (c) vista frontal do

equipamento indicando o dispositivo da carga aplicada e depósito de areia após uso.

.................................................................................................................................. 37

Figura 4.1 – Perfil de dureza da garra da sapata: (a) detalhe da crista da garra e

suas medidas de dureza da borda ao núcleo e (b) desenho esquemático da lateral

da esteira................................................................................................................... 45

Figura 4.2 – Macrografia da seção transversal do cdp com solda após ensaios de

determinação de perfila de dureza. a) indicação das medidas b) identificação das

camadas. ................................................................................................................... 46

Figura 4.3 – Perfil de dureza Vickers da amostra com deposição de cordões de

amanteigamento e de solda. ..................................................................................... 47

Figura 4.4 – Micrografia do material do postiço. (a) Região próxima à superfície

(200x), (b) mesma região com maior ampiação (500 x). Reagente Nital 2%. ........... 48

Figura 4.5 – Micrografia do material da sapata. (a) Região próxima à superfície

(200x), (b) mesma região com maior ampliação (500 x). Reagente Nital 2%. .......... 49

Figura 4.6 – Microrafias do cdp soldado: a) macrografia com identificação das três

regiões; b) substrato com interface do amanteigamento e solda e c) região da solda.

.................................................................................................................................. 50

Figura 4.7 – Fotografia de um cdp com solda (a) e sua micrografia onde nota-se a

microtrinca e riscos na região do ensaio de desgaste (b) (MEV). ............................. 51

Figura 4.8– Fotografias de corpos de prova com presença de trincas. (a) cdp de

RIBEIRO (2004) e (b) cdp de ARNT et al. (2006). .................................................... 52

Figura 4.9 – Representação gráfica dos resultados de dureza e perda de massa.... 54

Figura 4.10– Fotomicrografia da seção transversal do corpo de prova indicando a

profundidade do desgaste em mm e as três regiões distintas: substrato,

amanteigamento e solda. (22x). ................................................................................ 55

Figura 4.11– Imagem por MEV da superfície da garra desgastada no campo

apresentando (a) riscos e (b) deformação plástica. .................................................. 58

Figura 4.12 – Diagrama de mecanismos de desgaste para diferentes ângulos de

ataque em função da dureza da superfície do material submetido à abrasão:

transição de mecanismos de sulcamento, formação de proa e corte (adaptado de

HOKKIRIGAWA et al. (1988). .................................................................................... 61

LISTA DE TABELAS

Tabela 2.1 – Composição química das ligas estudadas por BUCHELY et al. (2004).

.................................................................................................................................. 26

Tabela 3.1 – Parâmetros utilizados no processo de deposição por soldagem tipo

SMAW. ...................................................................................................................... 34

Tabela 3.2 – Composição química dos materiais dos corpos de provas. .................. 36

Tabela 4.1 – Valores de dureza Vickers dos corpos de provas................................. 43

Tabela 4.2 – Medidas de dureza da crista da garra. ................................................. 44

Tabela 4.3 – Perda de massa (em gramas) média corrigida dos cdps. .................... 53

Tabela 4.4 – Custos simplificados envolvidos nos processos. .................................. 56

Tabela 4.5 – Resultado geral dos ensaios Roda de Borracha. ................................. 57

Tabela 4.6 – Relação de Ha/Hs dos materiais estudados. ........................................ 59

Tabela 4.7 – Resumo dos resultados de desgaste em relação aos micro-

mecanismos apresentados........................................................................................ 60

LISTA DE ABREVIATURAS E SÍMBOLOS

A = Ampére

ABNT = Associação Brasileira de Normas Técnicas

AISI = American Iron and Steel Institute

ASTM = American Society for Testing Materials

B = Boro

C = Carbono

Cdp = Corpo de prova

Cr = Cromo

DIN = Deutsches Institut fϋr Normung

Fe = Ferro

GL = Gay Lussac

FCAW = Flux-Cored Arc Welding

FFBMC = Ferro fundido branco multicomponente

g = Grama

GMAW = Gás Metal Arc Welding

Ha = Dureza do Abrasivo

Hs = Dureza do substrato

HV = Dureza Vickers

MAG = Metal Active Gas

Mn = Manganês

MEV = Microscópio eletrônico de varredura

mi = massa inicial

mf = massa inicial

MIG = Metal Inert Gas

min = minuto

mm = Milímetro

µm = Micrometro

Mo = Molibidênio

Nb = Nióbio

NBR = Norma brasileira

Ni = Níquel

OAW = Oxy-Fuel Gas Welding

OECD = Organização para a Cooperação e Desenvolvimento Econômico

ONU = Organização das Nações Unidas

P = Fósforo

Pm = Perda de massa

Pmc = Perda de massa corrigida

Pv = Perda de volume

RPM = Rotações por minutos

S = Enxofre

SAE = Society of Automotive Engneers

Si = Silício

SMAW = Shielded Metal Arc Welding

δ = Densidade

Øi = Diâmetro inicial

Øf = Diâmetro final

µm = Micrômetro

UTFPR = Universidade Tecnológica Federal do Paraná

V = Volts

ZTA-GG = Grãos grosseiros da zona termicamente afetada

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................ 1

1.1 Especificação do Problema .........................................................................................................3

1.2 Objetivos ......................................................................................................................................3

1.2.1 Objetivo geral ...................................................................................................................3

1.2.2 Objetivos específicos ........................................................................................................3

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .................................................................................... 5

2.1 Terraplenagem ............................................................................................................................5

2.1.1 Trator de esteiras .............................................................................................................5

2.1.2 Esteiras .............................................................................................................................6

2.1.3 Sapatas ............................................................................................................................6

2.2 Danos nas Sapatas .....................................................................................................................9

2.3 Recuperação de Sapatas ......................................................................................................... 10

2.3.1 Revestimento de recuperação por soldagem ............................................................... 11

2.3.2 Recuperação por adição de postiço .............................................................................. 15

2.4 Definições de Desgaste ............................................................................................................ 16

2.5 Mecanismos de Desgaste ........................................................................................................ 17

2.6 Desgaste Abrasivo ................................................................................................................... 19

2.6.1 Classificação do desgaste abrasivo .............................................................................. 20

2.6.2 Micromecanismos de desgaste abrasivo ...................................................................... 20

2.7 Abrasômetro tipo Roda de Borracha ........................................................................................ 23

3 MATERIAIS E MÉTODOS .................................................................................... 29

3.1 Materiais ................................................................................................................................... 29

3.2 Caracterização dos Materiais ................................................................................................... 35

3.3 Metodologia do Ensaio de Desgaste ........................................................................................ 37

3.3.1 Procedimentos executados nos ensaios ....................................................................... 40

4 RESULTADOS E DISCUSSÕES .......................................................................... 42

4.1 Dureza ...................................................................................................................................... 42

4.2 Metalografia .............................................................................................................................. 47

4.2.1 Postiço ........................................................................................................................... 47

4.2.2 Sapata ........................................................................................................................... 49

4.2.3 Solda.............................................................................................................................. 50

4.3 Trincas Superficiais .................................................................................................................. 51

4.4 Resultados dos Ensaios de Desgaste ...................................................................................... 53

4.5 Mecanismos de Desgaste ........................................................................................................ 57

4.5.1 Superfície de uma sapata desgastada .......................................................................... 57

4.5.2 Dureza do abrasivo x dureza da superfície ................................................................... 58

4.5.3 Mecanismos de Desgaste x Propriedades Mecânicas ................................................. 59

5 CONCLUSÕES ..................................................................................................... 62

6 SUGESTÃO DE TRABALHOS FUTUROS ........................................................... 63

REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 64

ANEXO A – RELATÓRIO TÉCNICO ......................................................................... 71

Capítulo 1 Introdução 1

1 INTRODUÇÃO

Na indústria mundial, uma das maiores preocupações é o desgaste de

equipamentos, porque é a mais freqüente causa de falha do maquinário ou parte

dele, ocasionando perdas por paradas inesperadas, manutenção e reposição

VILLABÓN e SINATORA (2006).

A luta das áreas de manutenção das indústrias é incessante contra o

desgaste, visando aumentar o tempo entre paradas de manutenção ou reduzir as

trocas de componentes. Segundo MONTEIRO e CUNHA (1993), a possibilidade de

reconstruir esses componentes ou prepará-los para suportar melhor as condições de

trabalho em aplicações que exijam grandes solicitações ou fenômenos complexos de

desgaste, é constantemente estudada e novas técnicas propostas, sempre no

sentido de aumentar a vida útil e reduzir tempos e custos. Uma das técnicas mais

empregadas é a aplicação de revestimentos que reduzam o desgaste, podendo esta

ser feita por soldagem ou metalização entre outros processos disponíveis, com

excelentes resultados e permitindo, em muitos casos, alcançar tempos de vida

superiores ao de peças novas.

A soldagem de revestimento tem assumido uma importância cada vez maior,

por realizar reconstituições de peças avariadas e deposições de camadas protetoras

com baixo custo operacional, e por propiciar a redução do tempo de parada não

programada. Logo se apresenta como uma solução prática e viável, devido às

grandes vantagens e flexibilidade desta técnica (BRAMDIM et al., 2003).

Segundo BUCHELY et al.(2004), aplicar um material de elevada dureza é uma

das maneiras mais úteis e econômica de melhorar o desempenho dos componentes

submetidos às condições severas de desgaste.

FERNANDES et al. (2001), relata que os componentes de máquinas da

indústria mineradora são freqüentemente envolvidos em processo de desgaste

severo. Este é o caso do apoio das rodas do trator de esteiras de escavação em

mina a céu aberto. Portanto, as tecnologias de desenvolvimento e deposição são

essenciais para melhorar o desempenho da superfície de tais componentes.

Os tratores de esteiras são máquinas utilizadas em terraplenagem, em geral

trabalham em qualquer terreno em baixa velocidade. A sua fabricação em escala foi


iniciada logo após a 1ª Grande Guerra (1914-1918), aproveitando o tempo ocioso

das antigas fábricas que produziam tanques para a guerra (FRAENKEL, 1980).

Genericamente podemos definir terraplenagem ou movimento de terras como o

conjunto de operações necessárias à remoção do excesso de terra para locais onde

esteja em falta, tendo em vista um determinado projeto a ser implantado (RICARDO

e CATALANI, 1990).

O trator de esteiras se diferencia dos demais tipos de tratores pelo tipo de trem

de rolagem; como o próprio nome diz, é composto de duas esteiras formadas pela

união de várias sapatas. As sapatas das esteiras têm dupla finalidade: primeiro elas

devem suportar o peso da máquina, isto é, dar sustentação e segundo elas devem

proporcionar tração através do seu atrito com o solo para permitir que o trator

execute sua função de remover material (SOTREQ, 2006). Para RICARDO e

CATALANI (1990), os tratores de esteiras apresentam elevado esforço trator,

conjugado com boa aderência sobre o terreno, o que lhes permite rebocar ou

empurrar grandes cargas sem haver o perigo de patinamento, mesmo com rampas

com alta declividade.

Três fatores influenciam diretamente na vida útil de uma sapata. Primeiro: as

condições do solo, que são a profundidade da camada orgânica e o teor de

umidade; segundo: os tipos de solo (rochas, pedras, areia, lixões, etc..) e finamente,

as condições de operação, que podem ser exemplificadas por terrenos íngremes e

valetas (CATERPILLAR,1991).

Basicamente, três métodos são utilizados na recuperação das sapatas, como:

simples troca por outra sapata semelhante à original, adição de um postiço fixado

por solda na região desgastada ou aplicação de um revestimento duro utilizando o

processo de soldagem a arco elétrico.

Diversos trabalhos já foram desenvolvidos cujo foco é a resistência ao

desgaste de revestimentos duros aplicados por soldagem, como BUCHELY et

al.(2004), que estudou a resistência ao desgaste de ligas diferentes e multicamadas;

ARNT et al.(2006), no qual foi avaliado o desempenho de revestimentos resistentes

ao desgaste em rolos de moagem de carvão; LIMA (2008), por sua vez estudou a

resistência ao desgaste de revestimentos aplicados por soldagem na indústria

sucroalcooleira.


Neste estudo, os ensaios foram todos do tipo abrasivo, pois o mecanismo de

desgaste por abrasão é o preponderante nestas aplicações.

O desgaste nas garras ocorre com freqüência por estar em contato direto com

o solo; e são os primeiros componentes a sofrerem o processo de desgaste. Outros

fatores atuam como aceleradores desse desgaste que são: Peso, potência,

velocidade, impacto e todas as variáveis operacionais que provocam mudanças de

direção, escorregamento ou deslizamentos improdutivos. O desgaste da sapata

influencia na perda de tração da máquina e como conseqüência, menor

produtividade. Quebra da placa e trincas são outros danos comuns que podem

ocorrer nas sapatas (CATERPILLAR, 1991).

1.1 Especificação do Problema

A dificuldade dos proprietários de trator de esteiras, instalados em locais

distantes dos grandes centros, em comprar sapatas de reposição, ou mesmo, pela

inexistência de oficinas especializadas na recuperação desses componentes, em

suas proximidades, faz com que o desgaste natural das sapatas se tornem um

grande problema para esses pequenos e médios proprietários.

1.2 Objetivos

1.2.1 Objetivo geral

Propor um método, utilizando a deposição de material resistente ao desgaste

através de um processo de soldagem eficiente e ao mesmo tempo viável, levando

em consideração a aplicabilidade e materiais de consumo utilizados.

1.2.2 Objetivos específicos

• Caracterizar o material de uma sapata original de trator de esteira;

• Caracterizar o material utilizado como postiço na recuperação de sapatas

(método utilizado neste tipo de manutenção);


• Aplicar um revestimento resistente ao desgaste através de processo de

soldagem com eletrodo revestido;

• Comparar o comportamento, quanto à resistência ao desgaste, do material

proposto com o material da sapata original e com o método de adição de

postiço.

Capítulo 2 Revisão da Literatura 5

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1 Terraplenagem

Terraplenagem de um modo geral é a arte de modificar a configuração do

terreno. Duas aplicações clássicas da terraplenagem encontram-se na construção

de barragens e na construção de estradas.

Na construção de estradas, a terraplenagem é o trabalho de construir o leito da

estrada na sua altura certa. Sobre esse leito, posteriormente, é construído um

pavimento que recebe as cargas do tráfego de veículos. A terraplenagem

compreende a desobstrução do local em que vai ser construída a estrada, o preparo

das fundações, escavações, o transporte, colocação, compactação e conformações

dos materiais que vão formar o corpo da estrada, o ajardinamento, a limpeza da área

construída e outras operações eventuais. A drenagem também pode ser

considerada como integrante da terraplenagem (FRAENKEL, 1980).

2.1.1 Trator de esteiras

As máquinas sobre esteiras ou lagartas são próprias para serviço muito pesado

com deslocamento a pequenas distâncias. Seu deslocamento de um serviço para

outro deve ser feito sobre carretas baixas com caminhão trator (FRAENKEL, 1980).

A Figura 2.1 ilustra um trator de esteiras e as principais partes e acessórios.

Figura 2.1– Trator de esteiras e suas peças sujeitas à desgaste (FRAENKEL, 1980).


2.1.2 Esteiras

Esteiras ou lagartas para tração, como mostra a Figura 2.2, são partes

fundamentais de máquinas para terraplenagem e por outras máquinas que a

utilizam, em geral trabalhando em qualquer terreno e a pequena velocidade. São

formadas por peças chamadas sapatas ou telhas articuladas sobre roletes, formando

um conjunto fechado giratório com mínima resistência ao movimento. Sistema de

peças bem lubrificadas, o que reduz muito as perdas de energia no deslocamento da

máquina em qualquer tipo de terreno.

As esteiras têm grande aderência ao terreno em que se apóiam, podendo

exercer consideráveis esforços de tração, e são o melhor sistema de tração para

máquinas sujeitas a elevados esforços horizontais (FRAENKEL, 1980).

Figura 2.2 – Foto de um trator mostrando principalmente sua esteira do lado direito (CATERPILLAR, 2006).

2.1.3 Sapatas

As sapatas da esteira além de ter a tração e a sustentação da máquina, como

principais finalidades, devem satisfazer três requisitos para proporcionar um serviço

adequado ao usuário. Primeiro, elas devem ser resistentes à flexão e as quebras,

segundo, a garra e a placa da sapata devem ser resistentes ao desgaste e terceiro,

as sapatas devem manter a integridade dos furos durante toda a vida útil, evitando


assim que se desprenda do conjunto. As sapatas da esteira, ilustrada na Figura 2.3,

são fabricadas por processos de laminação e têmpera. Para evitar distorções as

mesmas são endurecidas em fornalha ou por indução e, resfriadas em moldes (isto

é, colocadas em um dispositivo antes do resfriamento para assegurar que não

empenem ao se resfriarem). Isto ajuda a manter as dimensões e o formato destas

peças após o resfriamento (SOTREQ, 2007).

Figura 2.3 – Exemplo de sapata com identificação da garra, placa e furos (CATERPILLAR, 2006).

Existem vários modelos de sapatas, com formas e tamanhos diferentes; suas

aplicações variam, principalmente, com o tipo do solo em que estão sendo utilizadas.

Algumas sapatas são adequadas para solos “fracos” ou “instáveis” outras são mais

resistentes ao desgaste e outras ainda são utilizadas quando é necessário um

contato maior com o solo para proporcionar maior tração à máquina, (FRAENKEL,

1980). A Figura 2.4 mostra exemplos de tipos e aplicações de sapatas de tratores de

esteiras.


Figura 2.4 – Tipos de sapatas de tratores de esteira: (a) sapata de garra simples utilizada em serviços leves; (b) sapata de garras duplas; (c) sapata com furo central trapezoidal; (d) sapata de garra simples utilizada em serviços pesados; (e) sapata

autolimpante de baixa pressão no solo e (f) sapatas cortadoras (CATERPILLAR, 2006).

Sapatas de garra simples são para aplicação em geral (diferentes tipos de

terreno); as sapatas de garras duplas trabalham melhor em aplicações que

requeiram menos penetração e tração; sapatas com furo central trapezoidal são

recomendadas para aplicações onde o acúmulo de detritos causam tensão na

esteira; sapatas de garras simples para serviços pesados são recomendadas

quando há presença de impacto moderado e alto; sapatas autolimpantes têm bom

desempenho em solos instáveis (comumente chamados de fofos), devem ser

evitadas quando há presença de abrasão e impacto; sapatas cortadoras são

recomendadas quando os detritos tendem a grudar nas sapatas.


2.2 Danos nas Sapatas

A Figura 2.5 ilustra exemplos de danos sofridos por sapatas no campo, com

destaque para o desgaste que, dos problemas sofridos por sapatas, é considerado

inevitável e responsável pelas primeiras paradas de máquina para manutenção

(CATERPILLAR, 2006).

Figura 2.5 – Exemplos de danos sofridos pelas sapatas no campo: (a) desgaste nas extremidades da garra; (b) quebra da sapata; (c) quebra da sapata e (d) trinca

da aba (CATERPILLAR, 2006).

Segundo especialistas (mecânicos, tratoristas, técnicos em manutenção de

máquinas pesadas) o desgaste da sapata não deve ultrapassar 50% da altura da

garra, caso contrário, a recuperação torna-se mais difícil. Portanto faz-se necessário

um acompanhamento permanente para verificação do melhor momento para

realização da parada de máquina e recuperação das mesmas. A Figura 2.6 mostra

um procedimento utilizado para verificação da altura da garra.


Figura 2.6 – Procedimento com uma régua para avaliar a altura das garras após processo de desgaste (CATERPILLAR, 2006).

2.3 Recuperação de Sapatas

Basicamente existem dois processos para recuperar sapatas desgastadas,

uma é fazer um enchimento com solda de revestimento duro e a outra é adicionar

um postiço, pré-fabricado, para essa destinação. A Figura 2.7 mostra

esquematicamente a utilização desses dois processos.

Figura 2.7 – Exemplos de recuperação de sapatas: (a) soldagem de enchimento; (b) adição de postiço (adaptado de SOTREQ, 2007).

O desgaste na garra da sapata não se dá de maneira uniforme, e sim de

maneira mais acentuada nas extremidades conforme mostra a Figura 2.8. Este fato

ocorre pelo maior nível de tensões de contato nesta região, além da possibilidade de


maior movimento relativo entre solo-sapata. Portanto no momento da recuperação,

com adição do postiço, faz-se necessário um nivelamento com solda.

Figura 2.8 – Detalhe do desgaste irregular na sapata (CATERPILLAR, 2006).

2.3.1 Revestimento de recuperação por soldagem

A soldagem a arco com eletrodos revestidos (Shielded Metal Arc Welding-

SMAW), esquematicamente mostrado na Figura 2.9, é um processo que produz a

união entre metais pelo aquecimento destes com um arco elétrico estabelecido entre

um eletrodo metálico revestido e a peça que está sendo soldada MARQUES et

al.(1991).

Figura 2.9 – Demonstração esquemática do processo de soldagem com eletrodo revestido (ESAB, 2009).


O eletrodo revestido consiste de uma vareta metálica (comumente chamada

alma do eletrodo), em forma de arame, que conduz a corrente elétrica e fornece

metal de adição para enchimento da união, a alma é recoberta por uma camada

formada pela mistura de diferentes materiais, que formam o revestimento do

eletrodo. Dentre outras funções do revestimento, destacam-se: Estabilizar o arco

elétrico; proteger a poça de fusão e o metal de solda contra a contaminação pela

atmosfera, ajustar a composição química do cordão de solda.

O processo de soldagem por revestimento duro, por sua vez, utiliza a

deposição de materiais previamente selecionados e com características específicas

para cada condições de trabalho. Suas propriedades, por exemplo, podem ser

direcionadas para a reconstrução de partes de equipamentos danificados por

desgaste abrasivo. Para isso deve ser observada a composição química da liga e a

dureza esperada na camada depositada (ARNT et al.,2006).

2.3.1.1 Amanteigamento e diluição

• Amanteigamento

Amanteigamento é um termo técnico comumente utilizado na área da

soldagem que se refere a deposição de uma camada de material dúctil, por

soldagem, na superfície do material sensível, antes da soldagem de união

propriamente dita (MARQUES et al.,1991).

Segundo CONDE (1986), amanteigamento é a aplicação de um ou mais

passes de solda intermediária, por razões metalúrgicas, entre dois materiais de ligas

diferentes. Um exemplo é a deposição de ligas de alto níquel sobre uma base de

baixa liga.

Um dos principais problemas dos equipamentos fabricados com materiais

ferríticos do tipo Cr-Mo em empresas de processamento petroquímico é o

surgimento de trincas após operações de soldagem. Sabe-se que a propagação

dessas trincas é mais intensa na região de grãos grosseiros da zona termicamente

afetada (ZTA_GG), favorecida pela maior área do contorno de grãos

(BRACARENSE et al., 2006).


Tubulações de aços de baixa liga do tipo Cr-Mo reparadas por soldagem

muitas vezes exigem a realização de do tratamento térmico para refino de grão e

alívio das tensões oriundas destas operações.

Em vista disso, pesquisas têm sido realizadas em busca de um procedimento

de soldagem que dispense o tratamento térmico nas situações citadas. O próprio

código ASME, seção XI item IWB-4420 (1984), recomenda que seja empregada a

‘técnica da meia camada’ (half bead) em situações onde seja impraticável o

tratamento térmico (BRACARENSE et al., 2006).

Esta técnica consiste no amanteigamento de toda a cavidade a ser reparada

usando eletrodo de Ǿ 2,4 mm. Essa camada é então esmerilhada até 50% da sua

espessura, sendo posteriormente depositadas camadas subseqüentes com

eletrodos de maior diâmetro (até 4,0 mm) para promover o refino e/ou revenimento

da ZTA-GG da primeira camada (BRACARENSE et al., 2006).

• Diluição

Segundo WAINER et al. (1991), a diluição é definida como a mudança na

composição química de um metal de adição com o metal base ou o metal de adição

anterior. Na soldagem de revestimento não há necessidade de alta penetração, mas

somente uma boa ligação entre o metal de solda e o metal de base.

2.3.1.2 Revestimento duro

Segundo HUTCHINGS (1992), entende-se por revestimento duro, uma liga

homogeneamente depositada por soldagem, na superfície de um material de menor

dureza, geralmente um aço de baixo ou médio carbono, com o propósito de

aumentar a sua dureza e resistência ao desgaste, sem provocar perda significativa

de ductilidade e tenacidade do substrato. Para CONDE (1996), os revestimentos

duros são aplicados com o objetivo de reduzir o desgaste por abrasão, erosão,

impacto ou cavitação.

Várias técnicas são utilizadas na aplicação de revestimentos duros, como

exemplo: processo oxi-acetilênico (OAW), MIG/MAG (GMAW), Arco Elétrico com

Eletrodo Revestido (SMAW), Arco Submerso (SAW) e Arames Tubulares (FCAW).


Baixo custo e facilidade de aplicação são fatores diferenciais para a utilização

do Eletrodo Revestido enquanto que a alta produtividade e qualidade da solda dão

destaque aos Arames Tubulares (BUCHELY et al., 2004).

A maioria das ligas para resistir ao desgaste é produzida por consumíveis

depositados por soldagem para serem utilizados em situações críticas. A faixa de

dureza se encontra entre 390 e 690 HV (CONDE, 1986).

Segundo WAINER et al.(1991), não existe uma classificação de metal de

adição que envolva a maioria das ligas utilizadas para revestimento duro. As

classificações existentes são baseadas na composição química do metal de adição

depositado sem nenhuma diluição. Os autores citam uma classificação desenvolvida

por SPENCER, baseada na composição química, dividindo as ligas ferrosas em

cinco classes:

• Classe 1 - Aços de baixa e média liga com 2 a 12% de elementos de liga;

• Classe 2 – Aços de alta liga, incluindo aços rápidos e aços ao manganês;

• Classe 3 - Ligas a base de ferro com 25 a 50% de elementos de liga;

• Classe 4 – Ligas à base de cobalto, níquel e níquel-cromo;

• Classe 5 – Ligas de carbonetos de tungstênio (38 a 60%) em matriz dúctil.

Por sua vez, GREGORY (1980), apud LIMA (2008), apresentou uma

classificação das ligas de revestimento em quatro grupos:

• Grupo 1 – Ligas à base de ferro com menos de 20% de elementos de liga;

• Grupo 2 - Ligas à base de ferro com mais de 20% de elementos de liga;

• Grupo 3 – Ligas à base níquel e/ou cobalto;

• Grupo 4 – Ligas com carbonetos de tungstênio.

Segundo BUCHANAN et al.(2007) apud LIMA (2009), ao se escolher uma liga

para revestimento duro deve-se levar em conta a sua soldabilidade, os custos e a

compatibilidade metalúrgica. Dentre as diversas ligas desenvolvidas, os


revestimentos à base de ferro são os mais populares na indústria sucroalcooleira,

devido ao seu custo relativamente baixo e à sua aplicação. A sua composição é

frequentemente de uma estrutura hipoeutética ou hipereutética e a resistência ao

desgaste, atribuída a uma microestrutura de carbonetos duros dispersos em uma

matriz relativamente macia. As ligas com alto Fe-Cr-C são particularmente atrativas

porque os carbonetos podem formar uma grande variedade de micro-constituintes,

provendo um aumento da resistência à abrasão. Segundo CORRÊA et al.(2007)

apud LIMA (2009), as ligas Fe-Cr-C (o autor não cita, porém, acreditamos que seja

alto cromo) são susceptíveis às trincas de solidificação, as quais aliviam as tensões

de soldagem, mas, no caso de aplicações onde o componente está sujeito à

vibração ou impacto, podem levar à fragmentação do revestimento. Em função

disso, se busca incessantemente a obtenção de ligas que apresentem um bom

desempenho de resistência ao desgaste e tenacidade.

2.3.2 Recuperação por adição de postiço

O postiço é uma opção de forma de recuperação de sapatas desgastadas, o

mesmo é fabricado por uma indústria de peças para máquinas pesadas e fornecido

em barras de 3.000 mm. As dimensões do perfil transversal variam de acordo com

as dimensões da sapata do trator para o qual o mesmo foi projetado. Segundo o

fabricante, o postiço é laminado em aço ABNT 1045. A Figura 2.10 ilustra a forma de

utilização do postiço o qual é unido à sapata por processo de soldagem.

Os corpos de prova, dele retirado, em mesmo número e com as mesmas

dimensões daqueles retirados de uma sapata original, foram confeccionados,

também, por usinagem utilizando o mesmo centro de usinagem.


Figura 2.10 – Representação esquemática da fixação do postiço em uma sapata desgastada (MINUSA, 2008).

2.4 Definições de Desgaste

Segundo ZUM-GAHR (1987) apud LIMA (2008), “desgaste abrasivo é o

deslocamento de material causado pela presença de partículas duras entre duas

superfícies que possuem movimento relativo. Essas partículas podem estar entre as

superfícies ou incrustadas em uma delas. O desgaste abrasivo pode ainda ser

ocasionado pela presença de protuberâncias duras em uma, ou nas duas superfícies

móveis”.

Desgaste vem ser a perda progressiva de matéria da superfície de um corpo

sólido devido ao contato e movimento relativo com um outro corpo sólido, líquido ou

gasoso ASTM (G-40).

A falha de um componente ou estrutura pode estar associada aos danos

causados por quatro mecanismos fundamentais: a deformação plástica, a formação

e propagação de trincas, a corrosão ou o desgaste ZUM-GAHR(1987) apud LIMA

(2008).

Normalmente o termo desgaste refere-se a dano ao material, geralmente

envolvendo perda de material, devido ao movimento relativo entre superfícies em

contato direto ou entre superfície e substâncias existentes entre as mesmas.


Segundo a Organização para Cooperação Econômica e Desenvolvimento (OECD -

Organisation for Economic Co-operation and Development ) da ONU, desgaste pode

ser definido como sendo um dano progressivo que envolve a perda de material,

perda a qual ocorre na superfície de um componente como resultado de um

movimento relativo a um componente adjacente. Na maioria das aplicações práticas

quando ocorre o movimento relativo entre duas superfícies sólidas, este movimento

ocorre na presença de lubrificantes (STOETERAU, 2004).

BUDINSKI (1987) sugere a seguinte classificação dos tipos de desgaste:

desgaste por abrasão, erosão, adesão ou fricção e fadiga térmica e segundo EYRE

(1991) apud LIMA (2008), devido a complexidade dos fatores envolvidos no

desgaste, procura-se estabelecer classificações que facilitem o estudo do fenômeno

e a sua prevenção. Entretanto, a classificação dos vários tipos de desgaste é difícil,

pois há muita divergência entre os mesmos e seus efeitos. Existem situações onde

um tipo de desgaste muda de um para outro, ou onde dois ou mais tipos podem

operar juntos.

2.5 Mecanismos de Desgaste

O desgaste apresenta-se sob diferentes tipos; sendo mais freqüentes os

desgastes: abrasivo, erosivo, por deslizamento e por fadiga de contato.

A norma DIN 50320 destaca quatro principais tipos de mecanismos de

desgaste, que são: desgaste adesivo, desgaste abrasivo, desgaste por fadiga de

superfície e desgaste por reação triboquímica. A Figura 2.11 mostra

esquematicamente estes quatro tipos de desgaste.


Figura 2.11 – Mecanismos de desgaste conforme DIN 50320 (BRANKOVIC, 1998 apud KÖNIG,2007).

De uma maneira simplificada, pode-se diferenciar os quatro tipos de

mecanismos de desgaste da seguinte maneira:

• Adesão:

Formação e ruptura da união adesiva interfacial ( exemplos: Junções

soldadas a frio, desgaste por atrito);

• Abrasão:

Remoção de material mediante processo de riscamento (processo de micro-

corte);

• Fadiga de superfície ou contato:

Fadiga e formação de trincas em regiões superficiais devido a ciclos de

tensão, resultando em separações de material;

• Reações triboquímicas:

Desenvolvimento de produtos resultantes de reações químicas desenvolvidas

entre o par de desgaste e o meio interfacial.

Considerando que o mecanismo de abrasão é aquele preponderante nas

sapatas de tratores de esteiras, este será melhor detalhado a seguir.


2.6 Desgaste Abrasivo

O desgaste abrasivo é um dos principais tipos de desgaste, sendo um dos

mais intensos e dos mais encontrados na prática, sendo responsável por 50 % das

causas de falhas das máquinas ou componentes (EYRE,1991) apud (VILLABÓN e

SINATORA, 2004). Além disso, o desgaste abrasivo tem especial importância nas

atividades agrícolas, de transporte e de mineração, atividades de importância

estratégica para países como o Brasil e a Colômbia (VILLABÓN e SINATORA,

2004). A Figura 2.12 ilustra as sapatas de uma esteira em plena atividade.

Figura 2.12 – Fotografia de sapatas de uma esteira em atividade e submetida ao processo de desgaste (CATERPILLAR, 2006).

Pode-se observar na Figura 2.12 que a garra da sapata é a parte que mais

intensamente entra em contato com o solo, sendo assim, a região da sapata que

necessita de recuperação devido principalmente ao desgaste abrasivo.


2.6.1 Classificação do desgaste abrasivo

Segundo DE MELLO et al., (1994), o desgaste abrasivo pode ser classificado

de acordo com a configuração mecânica atuante no conjunto, em:

• Abrasão entre dois corpos: as partículas abrasivas ou asperezas são

animadas de movimento relativo em relação à superfície do material. Marcas

e riscos são formados paralelamente à direção de deslocamento destas

partículas, conforme ilustrado na Figura 2.13(a) (BRANKOVIC, 1998) apud

KÖNIG (2007).

• Abrasão entre três corpos: as partículas abrasivas agem como elementos

interfaciais entre duas superfícies em movimento relativo. As partículas estão

livres na interface, deformando plasticamente as superfícies de contato,

conforme apresentado na Figura 2.13 (b) (BRANKOVIC, 1998) apud KÖNIG

(2007).

Figura 2.13 – Demonstração esquemática da classificação do desgaste abrasivo: abrasão entre dois corpos (a) e abrasão entre três corpos (b)

(BRANKOVIC,1998) apud KÖNIG (2007).

2.6.2 Micromecanismos de desgaste abrasivo

O desgaste abrasivo pode ainda ser classificado de acordo com o

micromecanismo de abrasão atuante, conforme mostra a Figura 2.14, da seguinte

forma:


a) Microsulcamento: deformação plástica sem perda de material, gerando um

sulco com conseqüente formação de acúmulos frontais e laterais do material

movimentado. Em algumas situações, este micromecanismo pode acarretar a

perda de material, devido a ação simultânea ou sucessiva de muitas partículas

abrasivas;

b) Microcorte: formação de microcavacos com pequena deformação plástica

lateral

c) Trincamento: formação de grandes partículas de abrasão devido à formação

e interação de fissuras. Ocorre quando as tensões impostas superam as

tensões criticas para a formação e propagação de trincas, sendo um

mecanismo restrito a materiais frágeis.

Figura 2.14 – Representação esquemática dos micromecanismos de desgaste por abrasão (adaptado de ZUM-GAHR, 1987).

Hokkirigawa et al. (1988) mostraram que dois parâmetros de grande

importância em ensaios abrasivos (profundidade de penetração da partícula – Dp e

ângulo de ataque – θ) poderiam provocar a mudança de mecanismos de desgaste. A

Figura 2.15 mostra a ocorrência de mecanismos de sulcamento, formação de proa e

corte em metal duro, quando riscado com um indentador de diamante.


O micro-mecanismo de desgaste por sulcamento é visto na Figura 2.15(a)

onde o perfil do sulco indica pouca profundidade, não havendo remoção de material

da superfície, pois o material é deformado plasticamente para as bordas dos sulcos.

À medida que aumenta a profundidade de penetração do indentador a deformação

plástica, que anteriormente se movia para as bordas, pode gerar uma formação de

proa que podo ser vista na Figura 2.15(b). A Figura 2.15(c), por sua vez, mostra um

perfil de sulco maior e consequentemente um aumento na deformação, porém com

deslocamento e remoção de material, ou seja, um mecanismo de micro-corte,

gerando assim perda de material.

Os processos de desgaste podem ser simulados em laboratório, para isso,

diversos equipamentos são construídos com essa finalidade. Dentre os mais

conhecidos tipos tipos de equipamentos para este tipo de estudo pode-se citar:

tribômetro tipo pino-contra-disco (pin-on-disc), abrasômetro tipo roda de borracha

entre outros.Neste trabalho, foi utilizado um equipamento de ensaio de desgaste tipo

roda de borracha.


Figura 2.15 – Exemplo da ocorrência dos três micro-mecanismos de desgaste: (a) sulcamento; (b) formação de proa e (c) corte; em função da profundidade de

penetração, (adaptado de HOKKIRIGAWA et al.,1988).

2.7 Abrasômetro tipo Roda de Borracha

Este equipamento foi apresentado pela primeira vez por Haworth em 1948

(LIMA, 2008) e consiste em um disco de aço envolvido com um anel de borracha

que gira em contato com a superfície do corpo-de-prova, com abrasivo na interface.

Este equipamento permite realizar ensaios a seco ou a úmido, com alta

confiabilidade de resultados, sendo empregado tradicionalmente na indústria de

mineração; usa-se para classificar materiais quanto a sua resistência ao desgaste

(VILLABÓN e SINATORA, 2006). O seu princípio de funcionamento, conforme a


Figura 2.16, consiste em esmerilhar um corpo de prova padronizado com uma areia

de granulometria controlada. O abrasivo é introduzido entre o corpo de prova e um

anel de borracha de dureza especificada, provocando o riscamento (ASTM G 65-00,

2001).

Figura 2.16 – Abrasômetro Roda de Borracha – Representação esquemática padronizada pela ASTM (ASTM G 65, 2001).

A Figura 2.17 apresenta um corpo de prova com a marca característica de

desgaste em abrasômetro tipo Roda de Borracha. Segundo MARANHO (2006), faz

parte dos resultados referentes aos revestimentos aplicados por aspersão térmica

sobre substratos de aço ao carbono e FFBMC – ferro fundido branco

multicomponente.

Figura 2.17 – Macrografia da marca do desgaste abrasivo em abrasômetro tipo Roda

de Borracha (MARANHO, 2006).


BUCHELY et al., (2005), conforme gráfico demonstrado na Figura 2.18,

compararam a resistência ao desgaste abrasivo em ensaio tipo Roda de Borracha,

levando em consideração a composição química das ligas (Tabela 2.1) utilizadas por

soldagem , como também, o resultado por camadas aplicadas.

Figura 2.18 – Gráfico representativo da perda de massa em função das camadas (BUCHELY et al., 2005).

Conforme o gráfico representativo da resistência ao desgaste, nota-se a

superioridade dos carbonetos complexos na terceira camada, seguido do

revestimento rico em cromo na segunda camada. Quando o autor analisa os

resultados da primeira camada, o melhor resultado foi da liga rica em tungstênio,

seguido da liga rica em cromo e por fim a liga rica em carbonetos complexos.


Tabela 2.1 – Composição química das ligas estudadas por BUCHELY et al. (2004).

LIGAS

Composição Química Nominal %

C Cr W Mn Nb Mo Si V

Liga 1 4,3 35 - 1,1 - - - -

Liga 2 4,5 - 26 2,1 - - - -

Liga 3 4,2 23 3,5 - 5,4 4,1 1,5 0,8

Liga 1 - Revestimento duro rico em cromo;

Liga 2 – Revestimento duro rico em tungstênio;

Liga 3 – Revestimento duro rico em carbonetos complexos.

ARNT et al.(2006) apresentam macrografias como resultados de desgaste

abrasivo em Roda de Borracha, mostradas na Figura 2.19, nas quais, as setas

indicam trincas formadas no processo de deposição.

Figura 2.19 – Macrografias de cdp após ensaio de desgaste abrasivo em roda de Borracha onde verfica-se a presença marcante de trincas, (ARNT et al.,2006).

Trincas são fortes concentradores de tensão, podendo favorecer o início de

fratura frágil na soldagem. São as descontinuidades mais graves em soldagem. De


um modo bem simples, uma trinca pode ser considerada como o resultado da

incapacidade do material em responder às solicitações impostas localmente pelas

tensões decorrentes do processo de soldagem (MARQUES et al.,1991).

Após o ensaio de desgaste existem várias formas de analisar os resultados,

uma delas é a análise dos micromecanismos de desgaste. Esta análise,

normalmente é feita com ajuda de um microscópio eletrônico de varredura- MEV.

BUCHELY et al. (2005) mostram na Figura 2.20 a ocorrência de micromecanismo de

corte (deformação plástica) em ligas com carbonetos tipo-M6C (Fishbone) com

depósito rico em Tungstênio (Figura 2.20-a) e um efeito de interrupção do corte em

um carboneto tipo-M7C3 em depósito rico em Cromo (Figura 2.20-b).

(a) (b)

Figura 2.20 - Exemplos de mecanismos de desgastes por deformação plástica por corte. (a) Corte ao longo de carboneto M6C rico em Tungstenio, (b) corte interrompido em carboneto M7C3 rico em Cromo (BUCHELY et al., 2005).

Esta revisão da literatura servirá como base dos conhecimentos necessários

para o desenvolvimento dos capítulos seguintes, notadamente, Materiais e Métodos

e Resultados e Discussões.

Três pontos terão importância vitais nesta dissertação de mestrado:

primeiramente a aplicação de camadas de solda, utilizando o processo de soldagem

com eletrodo revestido e suas técnicas inerentes, em uma sapata desgastada e em


seguida o estudo da resistência ao desgaste através do ensaio com abrasômetro,

dessas camadas. Finalmente um estudo comparativo das resistências ao desgaste

abrasivo em uma sapata original, nova; em uma sapata recuperada com adição de

postiço e com uma sapata recuperada pelo processo de soldagem supra citado.

Capítulo 3 Materiais e Métodos 29

3 MATERIAIS E MÉTODOS

Este capítulo descreve os diversos materiais, equipamentos e metodologias

utilizadas ao longo da realização desta dissertação.

3.1 Materiais

Três materiais foram utilizados para confecção dos corpos de prova, e serão

apresentados a seguir:

a) Sapata original

A sapata original (denominada neste trabalho somente por sapata) de um trator

de esteiras modelo D-6, foi uma doação de uma construtora de estradas instalada na

região Norte do País. Segundo os técnicos da manutenção da construtora, a sapata

é fabricada em aço ABNT 5140, laminada e temperada. Os corpos de provas, em

número de três, foram confeccionados nas dimensões: 76,2 x 25,4 x 12,7 (mm);

comprimento, largura e espessura, respectivamente, cujo formato, é ilustrado na

Figura 3.1. Vale ressaltar que todos os corpos de prova utilizados nesta dissertação,

apresentam estas mesmas dimensões finais, antes do início dos ensaios de

desgaste.

Figura 3.1 - Fotografia de um corpo de prova.


Os corpos de provas da sapata foram confeccionados pelo processo de

usinagem utilizando um centro de usinagem marca Romi, modelo T 1200 e retirados

da região da garra da sapata conforme ilustração da Figura 3.2.

Figura 3.2 – Ilustração da região da retirada dos corpos de prova da sapata.

b) Postiço

O postiço utilizado para confeccionar os corpos de prova foi retirado de uma

sapata recuperada pela adição de postiço. Portanto trata-se de um postiço que

recebeu uma carga térmica proveniente do processo de soldagem,

consequentemente é muito provável que apresente alguma diferença comparando

com um postiço novo, como nos valores de dureza, por exemplo. Semelhante aos

três corpos de prova retirados da sapata, essas amostras foram também

confeccionadas na mesma quantidade e mesmos processos.

c) Cordão de solda

Os corpos de prova confeccionados pelo processo de soldagem com eletrodo

revestido SMAW (shielded metal arc welding) foram fabricados utilizando parte de

uma sapata nova como substrato e com a adição de um consumível para

revestimento duro E-83.58, que segundo o fabricante (ELETRODOS ESAB), é

indicado para revestimento de peças desgastadas como: caçambas e dentes de

escavadeiras, recuperação de peças de britadores, moinhos, misturadores, rosca


sem-fim de alimentadores, partes de máquinas expostas ao desgaste por minério,

pedra, areia, coque, entre outros.

Este tipo de corpo de prova será doravante neste trabalho denominado

somente pelo termo “solda”.

A fonte de energia empregada para o processo de soldagem foi uma fonte

retificadora do tipo tensão constante, modelo OrigoArc 456, da ESAB, com corrente

máxima de 430 A a 60 %.

Para limpeza das amostras com enchimento de solda, entre cada passes de

soldagem, foi utilizada uma picadeira; uma escova de arame; uma lixadeira rotativa

com escova de arame; uma esmerilhadeira rotativa com disco de desbaste. As

próximas sub-seções descrevem detalhadamente a confecção dos corpos de prova

por soldagem, além da tomada de alguns parâmetros de soldagem.

c.1) Procedimentos de soldagem

Barras com dimensões de 90 x 30 x 12 mm retiradas da placa da sapata,

conforme ilustrado na Figura 3.3, foram utilizadas como substrato. Vale ressaltar que

a camada de tinta amarela foi retirada das placas antes do inicio do procedimento de

soldagem.

Figura 3.3 – Sapata de trator de esteira. (a) desenho de uma sapata com linhas tracejadas indicando o local onde foram retiradas as barras (b) barras cortadas

utilizadas como substrato.

Primeiramente foi aplicada uma camada (amanteigamento) com eletrodo E-

308-L, diâmetro (Ø) 3,25 mm, cuja composição química nominal é: 0,03% C; 0,80%

Si; 0,80% Mn; 19,60% Cr; 9,90% Ni. Após a aplicação de 6 passes paralelos foi feito


um desbaste utilizando a esmerilhadeira e disco apropriado, até a camada ficar com

a espessura aproximada de 1,0 a 1,5 mm. Em seguida foram feitas quatro camadas,

de seis passes paralelos com o eletrodo de revestimento duro, ficando as barras

com aproximadamente 18 mm de espessura. A Figura 3.4 mostra

esquematicamente a aplicação destas camadas de cordão de solda.

Figura 3.4 – Esquema da aplicação das camadas e amanteigamento.

O excesso foi retirado pelo processo de usinagem por fresa seguido de

retificação na camada de enchimento e fresamento para redução da espessura até

12,7 mm, no substrato.

Para evitar superaquecimento, a soldagem foi aplicada alternadamente entre

os cinco corpos de provas, sendo o resfriamento ao ar. Três corpos de prova para o

ensaio de desgaste e dois para outras análises. A Figura 3.5 ilustra a confecção dos

corpos de prova por enchimento e na seqüência a Figura 3.6 mostra um desenho

esquemático de como ficaram dispostas as camadas depositadas na seção

transversal do cdp.

Para acompanhar o resfriamento das peças evitando que um passe

subseqüente fosse aplicado com o cdp acima de 180˚ C, fato que poderia gerar

distorções e/ou perdas de propriedades mecânicas, foi utilizado um termômetro

digital a laser da INSTRUTHERM TI-09.


Figura 3.5 – Ilustração da confecção de corpos de prova com enchimento: (a) aplicação da primeira camada (amanteigameto); (b) aplicação das camadas

com eletrodo E- 83.58; (c) medição da tensão em 74,7 volts com circuito aberto e (d) tensão de 19,7 volts com circuito fechado.

Circuito aberto e circuito fechado são termos comumente usados em

soldagem. Sendo,circuito aberto uma referência ao equipamento, mesmo quando

ligado, está fora de operação, ou seja, não está em procedimento de soldagem e

circuito fechado, por sua vez, refere-se ao momento no qual o equipamento está,

realmente em operação de soldagem.


Figura 3.6 – Desenho esquemático da seção transversal do corpo de prova com as camadas de enchimento.

c.2) Parâmetros de soldagem

A Tabela 3.1 indica os parâmetros de soldagem utilizados durante a aplicação

dos cordões de solda, tanto no procedimento de amanteigamento com eletrodo E-

308-L como na aplicação do revestimento duro (E-83.58). Estes parâmetros foram

escolhidos visando o desempenho do processo, sobretudo para evitar trincas;

porosidade e baixa dureza. Os valores de corrente elétrica (A), estão dentro das

faixas indicadas pelo fabricante para cada eletrodo utilizado e a velocidade de

aplicação está compatível com as dimensões da peça e prática do operador.

Tabela 3.1 – Parâmetros utilizados no processo de deposição por soldagem tipo SMAW.

Eletrodo Corrente (A) Voltagem (V) Velocidade (mm.min-1)

E- 308-L 100 26 ~29 140

E- 83.58 140 19 ~21 137


3.2 Caracterização dos Materiais

a) Dureza

As medidas de dureza, num total de onze, com descarte da maior e menor,

foram realizadas com durômetro EMCOTEST modelo M4C 025 G3M em escala

Vickers, com cargas de 100 kgf para sapata e solda e 30 kgf para o postiço. O

durômetro pertence ao Laboratório Integrado de Materiais (LIM-DAMEC) da

Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR). Para verificação da dureza

foram utilizados corpos de prova idênticos aos submetidos aos ensaios de desgaste

abrasivo. A Figura 3.7 ilustra as regiões de onde foram realizadas as medições de

dureza.

Figura 3.7 – Representação esquemática das posições onde foram realizadas as medições de dureza Vickers nos corpos de provas.

b) Metalografia

O material para análise metalográfica foi obtido a partir de amostras retiradas

dos corpos de prova com auxílio da máquina de corte marca STRUERS modelo

LABOTOM e embutidas em baquelite. Posteriormente, as mesmas foram lixadas

manualmente seguindo a seqüência tradicional de lixas grana 220, 320, 400, 600,

800, 1200, 1500, e em seguida, polidas na máquina de polir amostras metálicas

marca STRUERS modelo DAP V, com abrasivo de alumina de granulação 3,0 µm e


atacadas com solução de nital a 2,0%. A análise metalográfica foi realizada em um

microscópio ótico marca Carl Zeiss/Zepa modelo NEOPHOT 32. Estes

equipamentos pertencem ao laboratório de metalografia do LIM DAMEC da UTFPR.

c) Análise química

A análise química dos três materiais (denominadas aqui por real, ou seja, com

as composições químicas reais das amostras) foram realizadas com auxílio do

espectrômetro de emissão ótica BAIRD, cortesia da SPECTROSCAN TECNOLOGIA

DE MATERIAIS LTDA. A composição química (denominada por nominal) do eletrodo

de solda E-83.58 fabricado pela ESAB é fornecida em catálogos do fabricante. As

análises foram realizadas em corpos de provas idênticos aos cdp ensaiados com

abrasômetro. A Tabela 3.2 mostra os resultados finais das análises químicas

enquanto que os resultados completos encontram-se no Anexo 1, onde são

fornecidas informações sobre rastreabilidade e normas técnicas.

A diferença das composições químicas do eletrodo (nominal x real) se justifica

pelo ganho e perda de elementos químicos no momento da diluição, ou seja, no

momento da solidificação da poça de fusão.

Tabela 3.2 – Composição química dos materiais dos corpos de provas.

Comp. Quím.

Materiais C Mn Cr Ni Si Mo S

Sapata real 0,36 0,98 0,17 - 0,22 0,13 0,02

Postiço real 0,67 0,66 0,23 - 0,10 0,15 0,02

Solda

nominal 0,60 0,70 6,80 - 0,60 0,50 -

real 0,79 0,79 10,68 0,15 0,78 0,49 0,02


d) Microscopia eletrônica de varredura

A obtenção de imagens por microscopia eletrônica de varredura (MEV) tiveram

dois objetivos:

• Observar a superfície de desgaste de uma sapata original usada, buscando a

identificação dos mecanismos de desgaste atuantes em campo;

• Analisar os mecanismos de desgaste atuantes durante os ensaios de

desgaste.

As imagens de MEV utilizadas neste trabalho são de elétrons secundários (SE)

obtidas no equipamento JEOL modelo JSM-6360 LV do Centro de Microscopia

Eletrônica do Setor de Ciências Biológicas da Universidade Federal de Paraná

(UFPR).

3.3 Metodologia do Ensaio de Desgaste

Os ensaios de desgaste, três amostras por material, foram realizados em um

abrasômetro tipo roda de borracha (areia seca), ilustrado pela Figura 3.8, seguindo o

método B padronizado pela norma ASTM G 65-00 (AMERICAN SOCIETY FOR

TESTING AND MATERIALS, 2001). Esse método recomenda como rotação do eixo

da roda de 200 rpm, carga normal de 130 N, e tempo de ensaio de 10 minutos. O

abrasivo utilizado foi a areia normal brasileira, granulometria 100 (tamanho médio de

0,15 mm) segundo a norma NBR 7214 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS

TÉCNICAS,1982).

Figura 3.8 – Equipamento de ensaio de desgaste: (a) desenho esquemático, (b) detalhe do disco de aço com anel de borracha e corpo de prova e (c) vista frontal do equipamento indicando o dispositivo da carga aplicada e depósito de areia após uso.


Os corpos de prova foram limpos em álcool etílico utilizando ultrasom e

secagem com ar quente, na secadora de amostras STRUERS modelo DryBox-2,

antes de serem pesados em balança analítica com precisão de 0,001 g. Outras

condições fixas do ensaio foram:

a) Dimensões das amostras foram 76,2 x 25,4 x 12,7 mm;

b) Disco de 12,7 x 228 mm;

c) Anel de borracha com dureza de 60 shore A (espessura de 12,7 mm);

d) Distância percorrida do ensaio de 1436 m;

e) Taxa de alimentação de areia: 175,1 ± 11,5 g/min.

O desgaste foi avaliado pela diferença de peso dos corpos de prova, antes e

após o ensaio, sendo a perda de massa (Pm) determinada pela diferença entre a

massa inicial e a massa final, conforme mostra a Equação 3.1.

fi mmPm −= Eq. 3.1

sendo que:

Pm = perda de massa (g);

mi = massa inicial do corpo de prova (g);

mf = massa final do corpo de prova (g).

Após cada ensaio com o abrasômetro, é normal que a borracha também sofra

uma redução no seu diâmetro. Para considerar esta mudança no sistema tribológico

durante os ensaios, nos cálculos de resistência ao desgaste, a norma G 65 propõe

a equação Eq. 3.2.

f

iPmPmcφ

φ=

Eq. 3.2


sendo que:

Pmc = perda de massa corrigida (g);

Pm = perda de massa ( Pmi – Pmf ) (g);

φφφφi = diâmetro inicial da roda de borracha (228,6 mm);

φφφφi = diâmetro da roda de borracha após ensaio (mm).

Para facilitar a comparação entre as perdas de massas de diferentes materiais,

torna-se necessário converter a perda de massa para perda de volume, em

milímetros cúbicos e encontrar a resistência ao desgaste (Q’) em (mg x m-1)-1, o que

pode ser feito pelo uso das Equações 3.3 e 3.4.

1000xPmc

Pvδ

=

Eq. 33

sendo que:

Pv = perda de volume (mm3)

Pmc = perda de massa corrigida média (mg);

δ = densidade (mg/cm3)

A massa específica de cada material (sapata; postiço e solda) foram obtidas

em MATWEB (2010) e seus valores foram: 7,84; 7,87 e 7,87 g/cm3 ,

respectivamente. Mais detalhes sobre características destes materiais podem ser

encontradas no Apêndice A.

Para melhor visualização dos resultados, podemos obter (Q’’) que é o inverso

do quociente da perda de volume (Pv) pela distância percorrida no ensaio (1436 m).


1

''

−

=

dist

PvQ

Eq. 3.4

sendo que:

Q’’ = Resistência ao desgaste (mm3 . m-1)-1 ;

Pv = Perda de volume (mm3);

dist. = distância percorrida durante os ensaios (m).

A distância percorrida em todos os ensaios foi de 1436 metros.

Convém informar que foram realizadas 3 repetições para cada tipo de corpo de

prova (sapata, postiço e solda) desta forma é necessário o cálculo de valores médios

e desvios padrão tanto da perda de massa corrigida quanto da resistência ao

desgaste.

3.3.1 Procedimentos executados nos ensaios

Em conformidade com as sugestões da norma ASTM G 65 foram adotados os

seguintes procedimentos:

a) encher o reservatório com areia padrão100;

b) medir o diâmetro inicial da roda e ajustar a rotação do eixo da roda de

borracha;

c) ajustar a carga normal em 130 N;

d) limpar o corpo de prova com álcool etílico 92,8° GL e ultrasom por 5 minutos;

e) secar o corpo de prova com jato de ar quente;

f) pesar o corpo de prova em balança analítica para obter a massa inicial;

g) fixar o corpo de prova no porta amostras;

h) iniciar o ensaio e finalizar após 10 minutos;


i) medir o diâmetro final da roda de borracha;

j) proceder a limpeza do corpo ensaiado com álcool, ultrasom e secagem;

k) pesar novamente o corpo de prova para obter a massa final;

l) calcular a perda de massa pela diferença inicial e final e corrigir com o

diâmetro da roda de borracha;

m) Procedimento da limpeza da roda de borracha

m.1) limpeza da roda de borracha com lixa granulometria 220;

m.2) envolver um corpo de prova em lixa granulometria 220 e fixar no porta

amostra;

m.3) aproximar o corpo de prova envolvido com a lixa e iniciar um leve

desbaste por 60 segundos até retirar resíduos de abrasivo incrustado na

borracha;

m.4) retirar resíduos de abrasivo das laterais da roda de borracha.

n) prosseguir o ensaio com outro corpo de prova voltando ao item a).

Capítulo 4 Resultados e Discussões 42

4 RESULTADOS E DISCUSSÕES

Neste capítulo serão discutidos os resultados obtidos durante as etapas de

caracterização dos materiais usados na fabricação e recuperação de sapatas de

tratores de esteiras e também da medição da resistência ao desgaste em ensaio

Roda de borracha.

4.1 Dureza

Sendo a dureza uma propriedade de extrema importância para a

caracterização das amostras sujeitas a processo de desgaste, optou-se por

mensurar esta propriedade mecânica em dois aspectos diferentes: distribuição de

dureza ao longo da seção transversal de amostras soldadas e dureza da superfície

de desgaste.

A) Dureza da superfície das amostras

Os resultados das medições de dureza de topo de cada material estão

apresentados na Tabela 4.1. Ressalta-se que os cdps para o ensaio de dureza, da

superfície, seguiram os mesmos procedimentos de fabricação aos quais foram

submetidos os cdps do ensaio de desgaste. Nestas tabelas estão apresentadas 9

das 11 medições realizadas, pois foram descartadas o maior e o menor valor de

dureza.


Tabela 4.1 – Valores de dureza Vickers dos corpos de provas.

Medições Postiço Sapata Solda

1 268 431 507

2 266 469 437

3 263 459 448

4 266 404 428

5 269 451 517

6 268 467 547

7 283 427 510

8 266 469 498

9 273 445 497

Média 270 ± 6 447 ± 22 490 ± 40

Observando a Tabela 4.1 nota-se que o maior valor de desvio padrão é

encontrado nas medidas do cdp soldado, o que não é estranho, pois é natural que a

solda apresente uma estrutura heterogênea, fato este que é inerente aos processos

de soldagem de multipasses.

Analisando os valores de dureza dos materiais separadamente, tem-se:

• Dureza do postiço

O postiço, segundo o fabricante, seria um aço SAE/AISE 1045. Porém, ao ser

analisado quimicamente via espectrômetro, o postiço apresentou composição

química que cumpre requisito de norma para aço 1060 (resultado completo no

Anexo A). Convêm salientar que essas distorções nos resultados do material, são

questões comerciais e que fogem do controle do usuário.

Analisando a dureza do postiço verifica-se que esta é compatível com um aço

SAE/AISI 1060 (MATWEB, 2010) tanto pela composição como pelo aporte térmico

recebido no momento da união com a sapata desgastada (processo de união por


soldagem a arco submerso, com resfriamento lento), o que acabou por promover

uma normalização deste material e consequentemente acarretando uma dureza

menor que a sapata, a qual será apresentada a seguir.

• Dureza da sapata

A sapata, assim como o postiço, também apresentou distorção nos resultados

em relação ao que era esperado. Segundo especialistas (técnicos pós-venda), o

material seria o aço SAE/AISI 5140 e segundo a análise química via espectrômetro,

apresentou compatibilidade com um aço SAE/AISI 1040.

Analisando os valores de dureza Vickers da sapata, mostrados na Tabela 4.2,

na região da crista constatou-se que esta não é uniforme, pois, enquanto a região do

núcleo (Figura 4.3-a) apresenta dureza próxima a 230 HV, a região da superfície da

garra apresenta-se próxima 440 HV. Tal fato pode ser considerado aceitável, pois a

sapata, em suas últimas etapas de fabricação, segundo o fabricante, é laminada e

temperada.

A Tabela 4.2 apresenta os valores das medições de dureza Vickers no perfil da

crista da garra da sapata em detalhe na Figura 4.1.

Tabela 4.2 – Medidas de dureza da crista da garra.

Posição Dureza (HV) Posição Dureza (HV)

1 434 1’ 446

2 402 2’ 434

3 354 3’ 382

Analisando os valores de dureza Vickers da sapata, mostrados na Tabela 4.2,

na região da crista constatou-se que esta não é uniforme, pois, enquanto a região do

núcleo (Figura 4.1-a) apresentou dureza próxima a 368 HV, a região da superfície da

garra apresenta-se próxima a 440 HV. Tal fato pode ser considerado aceitável, pois


a sapata, em suas últimas etapas de fabricação, segundo o fabricante, é laminada e

temperada.

Figura 4.1 – Perfil de dureza da garra da sapata: (a) detalhe da crista da garra e suas medidas de dureza da borda ao núcleo e (b) desenho esquemático da

lateral da esteira.

• Dureza da solda

Segundo dados do fabricante (ESAB), a dureza do cordão de solda deveria

variar entre 697~832 HV. Porém, neste experimento, a dureza teve um valor médio

de 490 HV com desvio padrão de 40. A caracterização metalográfica apresentada a

seguir mostrará que o cordão de solda apresenta poros e micro-trincas. Estes

defeitos provenientes do processo de soldagem influenciaram nos valores de dureza

e na dispersão dos resultados.

Sabe-se que a dureza da solda depende de vários fatores, como por exemplo:

velocidade de resfriamento; temperatura entre passes, pré e pós-aquecimento, entre

outros. Portanto, é possível obter valores mais elevados de dureza, utilizando este

mesmo eletrodo. De qualquer forma, a escolha deste eletrodo tinha a função de

promover uma maior dureza no cordão de solda, em relação aos outros materiais,

fato este que terminou por ocorrer, como mostra a Tabela 4.1.


Analisando os valores das durezas: sapata (447 ± 22) e solda (490 ± 40) tem-

se uma variação de 425~469 para sapata e 450~530 para solda, portanto as

durezas da sapata e da solda não podem ser consideradas muito diferentes.

B) Dureza ao longo da seção transversal do material soldado

A Figura 4.2(a) mostra as indentações de dureza na seção transversal de uma

amostra com enchimento de solda, da qual foram confeccionados os cdps para

ensaios de desgaste. Nesta figura nota-se a presença de 3 regiões distintas de

material (camada de enchimento, região do amanteigamento e sapata usada),

conforme esquematizado na Figura 4.2(b).

Figura 4.2 – Macrografia da seção transversal do cdp com solda após ensaios de determinação de perfila de dureza. a) indicação das medidas b) identificação

das camadas.

Na Figura 4.2(a) a numeração 1` e 2`, referem-se a repetições de medição de

dureza à mesma profundidade do corpo de prova.

Na Figura 4.2, como era esperado pela análise do tamanho das impressões de

dureza, observa-se 3 regiões distintas de dureza. Nota-se também que na região

dos cordões de enchimento (solda), a dureza se eleva gradualmente. Isto era

esperado devido a ocorrência de diluição dos materiais do eletrodo de alta dureza e

do eletrodo usado para o amanteigamento. Outro detalhe que vale a pena salientar,


é quanto à dureza na região da sapata. Observa-se na Figura 4.3, que essa dureza

representa a propriedade mecânica da aba da sapata ( Figura 3.3, região que foi

utilizada para o enchimento com solda). Portanto com uma dureza bem menor que a

dureza da crista da garra (±446 HV).

Figura 4.3 – Perfil de dureza Vickers da amostra com deposição de cordões de amanteigamento e de solda.

Tendo em vista que neste trabalho utilizou-se o eletrodo de amanteigamento

para reduzir tensões provenientes do processo de soldagem e evitar trincas na

solda, é de se esperar que a dureza nesta região fosse menor. Nota-se que a dureza

entre a sapata e o amanteigamento não muda de maneira brusca, isso deve-se à

diluição entre as camadas.

4.2 Metalografia

4.2.1 Postiço

A Figura 4.4 ilustra a micrografia, do material do postiço. Nota-se uma

microestrutura de colônias de perlita e poucas áreas de ferrita.


(a)

(b)

Figura 4.4 – Micrografia do material do postiço. (a) Região próxima à superfície (200x), (b) mesma região com maior ampiação (500 x). Reagente Nital 2%.


4.2.2 Sapata

Analisando a micrografia da Figura 4.5, observa-se uma microestrutura de

pleno carbono destacado por colônias perlíticas.

(a)

(b)

Figura 4.5 – Micrografia do material da sapata. (a) Região próxima à superfície (200x), (b) mesma região com maior ampliação (500 x). Reagente Nital 2%.


Na Figura 4.5(a) ainda é possível notar uma diferença microestrutural

significativa da superfície em relação ao núcleo (destacando o tamanho de grão),

com uma camada de aproximadamente de 35 µm. Tal fato estaria de acordo com o

processo de fabricação das sapatas com laminação e têmpera.

4.2.3 Solda

A Figura 4.6(a) mostra a seção transversal do cdp soldado, que, assim como,

nas medidas de durezas (Figura 4.2) observa-se a presença de 3 regiões distintas.

Figura 4.6 – Microrafias do cdp soldado: a) macrografia com identificação das três regiões; b) substrato com interface do amanteigamento e solda e c) região da solda.

A região mais escura é o substrato (sapata usada) e logo acima uma região

intermediária (mais clara) que é a região do amanteigamento (em destaque na


Figura 4.6(b) e na parte superior a região da solda propriamente, Figura 4.6(c) A

região da solda mostra uma microestrutura de fusão com estrutura de solidificação

dendrítica.

4.3 Trincas Superficiais

Analisando o revestimento duro utilizado neste trabalho, com teor de elementos

de ligas abaixo de 20%, mais especificamente com 0,79% C; 0,78% Si; 0,79% Mn;

10,68% Cr e 0,49% Mo, nota-se que este apresentou valores de dureza por volta de

490 HV, portanto com dureza superior à da sapata (447 HV). As condições de

soldagem e este acréscimo de dureza não provocaram o surgimento de trincas

significativas quando comparado com resultados de outros pesquisadores, conforme

Figura 4.8.

A imagem da Figura 4.7-a é uma fotografia de um cdp soldado antes do ensaio

de desgaste e a Figura 4.7-b uma micrografia da superfície de desgaste após o

ensaio roda-de-borracha. Nota-se nesta figura a presença de uma trinca com

comprimento de aproximadamente 60~70 µm, o que pode ser considerado como

mínimo, comparando com outros trabalhos discutidos a seguir.

Figura 4.7 – Fotografia de um cdp com solda (a) e sua micrografia onde nota-se a microtrinca e riscos na região do ensaio de desgaste (b) (MEV).


RIBEIRO (2004) utilizou um eletrodo revestido com composição química 5,3%

C; 1,2% Si; 0,8% Mn e 42,0% Cr, com dureza aproximada de 784 HV, no entanto,

em suas conclusões verificou que poucas amostras não apresentaram trincas na

superfície do revestimento. A Figura 4.8-a mostra um corpo de prova com diversos

defeitos devido a soldagem e uma visível trinca transversal.

Figura 4.8– Fotografias de corpos de prova com presença de trincas. (a) cdp de RIBEIRO (2004) e (b) cdp de ARNT et al. (2006).

ARNT et al. (2006), utilizou eletrodo tubular com composição química

composta de 4,8% C; 0,93% Si; 0,16% Mn; 18,9% Cr; 6,82% Nb; 0,4% B. A dureza

encontrada foi de 746 HV e, também, constatou a presença de trincas conforme item

(b) da Figura 4.8.

Segundo BUCHANAN et al. (2007) apud LIMA (2008) é recomendável que ao

se escolher uma liga para revestimento duro deve-se levar em conta a sua

soldabilidade, custos e a compatibilidade metalúrgica. As ligas com alto teor de Fe-

Cr-C são particularmente atrativas porque os carbonetos resultantes podem formar

uma grande variedade de micro-constituintes, provendo um aumento de resistência

à abrasão.


Entretanto, CORREA et al. (2007) apud LIMA (2008), afirmam que as ligas Fe-

Cr-C são susceptíveis às trincas de solidificação, as quais aliviam as tensões de

soldagem, mas, no caso de onde o componente está sujeito à vibração ou impacto

podem levar à fragmentação do revestimento. Em função disso, se busca

incessantemente a obtenção de ligas que apresentem um bom desempenho de

resistência ao desgaste e tenacidade.

Considerando que os resultados deste trabalho, tanto a dureza como a

resistência ao desgaste (como será visto logo abaixo) se mostraram superiores aos

mesmos indicadores da sapata e do postiço e quando comparados com os

resultados dos trabalhos de outros pesquisadores, levando em consideração, por

exemplo: trincas, porosidade aparente e outros defeitos visíveis de solda, a

aplicação de cordões com baixo teor de Cromo (10,7%) e pouco elemento de liga

(0,5% Mo) mostrou-se viável. Outro aspecto relevante é que o metal de adição de

baixa liga tem sua aplicação mais simples por apresentar melhor soldabilidade.

4.4 Resultados dos Ensaios de Desgaste

Apesar da presença de trincas no cdp soldado, a sua perda de massa foi a

menor, conforme mostra a Tabela 4.3, ou seja, se for feito no futuro um

aprimoramento das condições de soldagem – pré-aquecimento, pós-aquecimento,

etc...- o processo com enchimento por cordão de solda pode ser considerado bem

adequado.

Tabela 4.3 – Perda de massa (em gramas) média corrigida dos cdps.

Medidas sapata postiço solda

1 0,509 0,412 0,364

2 0,466 0,390 0,366

3 0,490 0,393 0,358

Média 0,49 ± 0,02 0,399 ± 0,012 0,363 ± 0,004


Analisando a profundidade de 0,43 mm, em um corte transversal, na região de

desgaste no cdp soldado, após o ensaio de desgaste, nota-se que a profundidade

do desgaste está longe da camada de amanteigamento. Isto é mostrado na Figura

4.10.

Figura 4.9 – Representação gráfica dos resultados de dureza e perda de massa.

Comparando os resultados de dureza e perda de massa, representados na

Figura 4.9, observa-se que a dureza da sapata foi superior à dureza do postiço,

porém a sapata apresentou maior perda de massa. Esta ocorrência se explica

porque a dureza do material, em alguns casos, não apresenta uma relação direta

com a resistência à abrasão. RIBEIRO (2004) relata que seus resultados coincidiam

com os resultados encontrados por KOTECKI e OGBOM (1995), que concluíram que

a dureza não é o melhor indicador da resistência ao desgaste, e sim a

microestrutura. Outro fator importante é que a dureza da sapata diminui à medida

que se aproxima do núcleo. Portanto, ao analisarmos a Figura 4.10 que mostra a

superfície do corpo de prova indicando um desgaste, no ensaio, de 430 µm e

compararmos com a Figura 4.5(a) na qual, a superfície tratada da sapata não é

maior que, aproximadamente, 35 µm. Conclui-se então, que a camada superficial


onde se observa uma dureza mais elevada da sapata é rapidamente eliminada por

processos de desgaste, tanto no ensaio tribológico como no trabalho real em campo.

Figura 4.10– Fotomicrografia da seção transversal do corpo de prova indicando a profundidade do desgaste em mm e as três regiões distintas: substrato,

amanteigamento e solda. (22x).

Este primeiro resultado da recuperação por solda, em relação aos outros

métodos, indica que vale a pena um aprofundamento na possibilidade de adotar este

método para recuperar sapatas em campo. De uma maneira ainda simples, também

é possível comparar estas opções do ponto vista dos custos envolvidos. A Tabela

4.3 apresenta de forma esquemática os custos de cada uma destas soluções e nos

indica uma real vantagem deste método


Tabela 4.4 – Custos simplificados envolvidos nos processos.

Material Custo (R$) Mão de Obra (R$) Total (R$)

Sapata nova Original comprada do fabricante 250,00 - 250,00

Sapata nova Comprada no mercado de reposição

155,00 - 155,00

Postiço Com comprimento de 500 mm

30,00 60,00 90,00

Solda Admitindo 2 kg depositados por

sapata 50,00 10,00 60,00

Para melhor entendimento da Tabela 4.4, vale ressaltar que a reposição a

custo zero, tanto para a sapata original como a sapata do mercado paralelo é

referente à uma manutenção pelo proprietário do equipamento, portanto não

incidindo em custos adicionais.

Outro detalhe importante para esta análise de custos (muito simplificada) é que

esse custo é unitário, ou seja, custo por sapata. Na manutenção, utilizando postiço,

considera-se o preço do postiço e o custo da mão-de-obra de soldagem a arco

submerso executado em oficina especializada, enquanto que na solda de

enchimento, essa mão-de-obra é considerada como de um profissional contratado

para fazer a soldagem no local de trabalho da máquina e o equipamento para

soldagem sendo do proprietário do trator. Portanto considerando que um soldador

consegue depositar 2 kg/hora, quantidade necessária para uma sapata

(considerando o peso do postiço aproximadamente 2 kg para um trator de porte

médio e o rendimento da soldagem próximo a 100%), o mesmo conseguirá

recuperar um número próximo de oito sapatas/dia.

A Tabela 4.5 apresenta os resultados gerais dos materiais quanto à perda de

massa e volume, como também, resistência ao desgaste considerando tanto a

massa como o volume perdido.


Tabela 4.5 – Resultado geral dos ensaios Roda de Borracha.

Param. Materiais Sapata Postiço Solda

Perda de massa corrigida –

pmc (g) 0,49 ± 0,02 0,399 ± 0,012 0,363 ± 0,004

Perda de volume – PV (mm3) 59 ± 2 48 ± 1 43,7 ± 0,5

Resistência ao desgaste – Q’

(mg.m-1)-1 3,1 ± 0,1 3,8 ± 0,1 4,18 ± 0,05

Resistência ao desgaste – Q”

(mm3.m-1)-1 24,4 ± 1,1 29,9 ± 0,9 32,9 ± 0,4

A apresentação dos resultados em forma de resistência ao desgaste, ao invés

de somente perda de massa, nos possibilita comparar com resultados de outros

pesquisadores. BUCHELY et al. (2005) em um estudo semelhante a este, também

com deposição de cordão soldado em multipasses, obtiveram resultados bem

superiores ao deste trabalho, com valores de resistência ao desgaste entre 115 e

230 (mm3.m-1)-1. No entando, deve-se considerar que tanto o processo de soldagem

utilizado (arco submerso – SMAW), quanto as ligas de materiais depositadas (todas

ricas em Cromo, Tungstênio, Molibdênio, além de Nióbio e Vanádio) apresentam

custo muito mais elevados que as soluções apresentadas neste trabalho para uma

recuperação por solda.

4.5 Mecanismos de Desgaste

Do ponto de vista dos mecanismos de desgaste presentes nas superfícies

analisadas, diversas abordagens puderam ser realizadas.

4.5.1 Superfície de uma sapata desgastada

Analisando a superfície de uma garra de sapata que sofreu desgaste no

campo, nota-se a presença de muita deformação plástica (com muito sulcamento) e


também riscos de abrasão (características de mecanismos de corte), conforme está

ilustrado na Figura 4.11.

Figura 4.11– Imagem por MEV da superfície da garra desgastada no campo apresentando (a) riscos e (b) deformação plástica.

A presença destes dois mecanismos na superfície de desgaste de uma sapata

usada foram importantes para a confirmação do uso do ensaio tipo roda de

borracha, como um ensaio capaz para fazer as comparações que estão sendo

apresentadas neste trabalho.

4.5.2 Dureza do abrasivo x dureza da superfície

Segundo MARINO et al. (1997) apud LIMA (2008), a dureza do abrasivo influi

no grau de penetração na superfície do material, portanto, vai influenciar também na

taxa de desgaste. Se a dureza do abrasivo for muito superior à dureza da superfície,

o desgaste é classificado como estando acontecendo em regime severo. Caso

contrário, para taxas de desgaste pequenas o regime é chamado de moderado.

A Tabela 4.6 apresenta os valores da relação de dureza do abrasivo (Ha =

dureza da sílica ∼ 1100 HV) e da superfície de desgaste de cada material estudado.

Esta relação é denominada aqui por Ha/Hs.


Tabela 4.6 – Relação de Ha/Hs dos materiais estudados.

Medições Postiço Sapata Solda

Dureza (média) 270 447 490

Ha/Hs 4,07 2,46 2,24

O limite da relação Ha/Hs para que ocorra a transição de desgaste moderado

para severo não é unânime entre os pesquisadores (NATHAN e JONES, 1967 e

RICHARDSON, 1968) podendo variar de 0,8 a 1,5. No entanto, para os materiais em

estudo, pode-se dizer, então, que o regime de desgaste para as três amostras foi um

regime severo.

4.5.3 Mecanismos de Desgaste x Propriedades Mecânicas

Analisando as imagens das superfícies de desgaste dos materiais ensaiados,

apresentadas na Tabela 4.7, pode-se dizer que os mecanismos de desgastes

presentes são o corte (ou micro-corte) e o sulcamento (deformação plástica),

mostrando assim que os ensaios de desgaste em laboratório utilizados são

adequados, pois simulam os mecanismos apresentados em uma sapata usada

(Figura 4.11).

Com a observação dos resultados apresentados na Tabela 4.7 é possível

salientar os seguintes pontos:

• na sapata e no postiço, observa-se pouca presença de mecanismo de

riscamento (corte ou micro-corte) com predominância de sulcamento

(deformações plásticas intensa). Aparentemente não há diferença significativa

nos mecanismos de desgaste destes dois materiais;

• a resistência ao desgaste do postiço é superior à da sapata, porém, do ponto

de vista da resistência mecânica, a dureza da sapata é superior à do postiço;

• na amostra de solda, que é aquela que apresenta a maior dureza e resistência

ao desgaste, observamos somente a presença do mecanismo de riscamento;


Tabela 4.7 – Resumo dos resultados de desgaste em relação aos micro-mecanismos apresentados.

sold

a

- Dureza:

� 490 HV

- Relação de dureza:

� Ha/Hs = 2,24

- Resistência ao desgaste:

� Q’= 4,18 [mg/m]-1

- Mecanismo de desgaste preponderante:

� micro-corte

po

stiç

o

- Dureza:

� 270 HV


� Ha/Hs = 4,07


� Q’= 3,8 [mg/m]-1


� Sulcamento

sap

ata

- Dureza:

� 447 HV


� Ha/Hs = 2,46


� Q’= 3,1 [mg/m]-1


� Sulcamento

Ao analisar os resultados da Tabela 4.7, verifica-se que o mecanismo de

desgaste principal na amostra de solda (490 HV) é o micro-corte em contrapartida às

outras amostras (270 – 450 HV), onde mecanismos de sulcamento (com ou sem a

formação de proa), é possível relacionar com os resultados dos experimentos de

HOKKIRIGAWA et al. (1988). Estes pesquisadores mostraram que é possível passar


de mecanismos de sulcamento e formação de proa para o mecanismo de micro-

corte com o aumento da dureza do material da superfície para um mesmo ângulo de

ataque. A Figura 4.12 permite observar que para ângulos de ataque superiores a

30º é possível que material com uma dureza elevada, passe a apresentar

mecanismo de micro-corte.

Figura 4.12 – Diagrama de mecanismos de desgaste para diferentes ângulos de ataque em função da dureza da superfície do material submetido à abrasão:

transição de mecanismos de sulcamento, formação de proa e corte (adaptado de HOKKIRIGAWA et al. (1988).

Vale ressaltar que não foi possível identificar alguma diferença significativa

entre os ângulos de ataque dos ensaios realizados com os três materiais ensaiados.

HOKKIRIGAWA et al. (1988) também salientam que a fração de partículas capazes

de promover corte e não sulcamento em uma superfície exposta à abrasão, aumenta

com a dureza da superfície, explicando assim, parte dos resultados encontrados

neste trabalho.

Capitulo 5 - Conclusões 62

5 CONCLUSÕES

Os resultados obtidos neste trabalho permitiram que fosse possível concluir

que:

• A solda com elementos de liga abaixo de 20% apresentou dureza compatível

com o material a ser recuperado;

• Mesmo com a presença de poros e trincas a resistência ao desgaste da solda

mostrou-se 34,8% superior à dureza da sapata original.

• O riscamento (corte e micro-corte) foi o mecanismo de desgaste predominante

na solda; que nos ensaios, se apresentou como o material mais duro e mais

resistente ao desgaste enquanto que o mecanismo de desgaste por

sulcamento foi observado no postiço e sapata;

• O fato da resistência ao desgaste da solda deste trabalho apresentar

resultados menores que outros trabalhos que utilizaram materiais de maior

dureza, não inviabiliza esta proposta;

• A superfície da solda apresentou boa aparência quando comparada com

superfícies de materiais mais duros;

• Os custos com a recuperação por soldagem se mostraram mais vantajosos

que com os outros métodos;

• A metodologia de ensaio utilizada foi considerada adequada para atingir os

objetivos propostos.

Capitulo 6 - Trabalhos Futuros 63

6 SUGESTÃO DE TRABALHOS FUTUROS

• Realizar um estudo para adequação das condições de soldagem dos cordões

multipasses como: velocidade, amperagem, temperatura entre passes, com o

objetivo de reduzir o número de trincas e poros;

• Variar tamanho e tipo de abrasivo para verificar a influência dos abrasivos na

solução obtida neste trabalho;

• Propor a recuperação da sapata utilizando o processo de soldagem ao arco

submerso;

• Realizar experimentos com eletrodos mais ricos em número de elementos de

liga visando geração de carbonetos, tendo o cuidado de não exceder em

muito os 20% em elementos de liga.

Referências 64

REFERÊNCIAS

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Apêndice A – Resultados dos ensaios de desgaste 68

APÊNDICE A- Resultados dos ensaios de desgaste

Perda de Massa

Tempo de ensaio = 10 minutos

Rotações = 200 rpm

Carga Normal = 130 N

Total de revoluções = 2000

Distância percorrida = (1436 m) considerando o diâmetro da roda de 228, 6 mm

Calcular, conforme a norma, o Volume desgastado (desgaste volumétrico) (P = r V)

SAPATA NOVA

Ensaio

Peso P.Massa

φ roda Fator de correção

P.Massa Corrigida Inicial Final inicial final

[g] [g] [mm] [g]

1 147,683 147,201 0,482 228,6 216,5 1,0559 0,509

2 148,148 147,707 0,441 228,6 216,4 1,0564 0,466

3 148,292 147,828 0,464 228,6 216,3 1,0569 0,490

Média 0,462 0,488

D. Padrão 0,021 0,022

SAPATA COM POSTIÇO

Ensaio

Peso P.Massa

φroda Fator de correção


[g] [g] [mm] [g]

1 191,852 191,461 0,391 228,6 217,0 1,0535 0,412

2 190,627 190,257 0,370 228,6 217,0 1,0535 0,390

3 188,090 187,717 0,373 228,6 216,9 1,0539 0,393

Média 0,378 0,398

D. Padrão 0,011 0,012


Resultados do Desgaste

SAPATA RECUPERADA COM SOLDA

Ensaio

Peso P.Massa

φ roda Fator de correção


[g] [g] [mm] [g]

1 189,771 189,426 0,345 228,6 216,7 1,0549 0,364

2 189,617 189,270 0,347 228,6 216,7 1,0549 0,366

3 189,403 189,064 0,339 228,6 216,6 1,0554 0,358

Média 0,344 0,363

D. Padrão 0,004 0,004

Material Densid. (g/cm3)

P. massa

(g)

P.vol. mm3

Fator de correção

Massa corrigida

Coef. desg.

(mg/m)-1

Q" (mm3/m)-1 Ha/Hs

Sapata

7,84 0,482 61,48 1,0559 0,509 2,9793 23,36

2,46 7,84 0,441 56,25 1,0564 0,466 3,2562 25,53

7,84 0,464 59,18 1,0569 0,490 3,0948 24,26

média 7,84 0,4623 58,9711 1,0564 0,488 3,110 24,383

desvio 0 0,0206 2,6213 0,0005 0,022 0,139 1,091

Postiço

7,87 0,391 49,68 1,0535 0,412 3,6726 28,90

4,09 7,87 0,370 47,01 1,0535 0,390 3,8811 30,54

7,87 0,373 47,40 1,0539 0,393 3,8499 30,30

média 7,87 0,3780 48,0305 1,0536 0,398 3,801 29,915

desvio 0 0,0114 1,4432 0,0003 0,012 0,112 0,885

Solda

7,87 0,345 43,84 1,0549 0,364 4,1623 32,76

2,26 7,87 0,347 44,09 1,0549 0,366 4,1383 32,57

7,87 0,339 43,07 1,0554 0,358 4,2360 33,34

média 7,87 0,3437 43,6679 1,0551 0,363 4,179 32,888

desvio 0 0,0042 0,5290 0,0003 0,004 0,051 0,401


TABELA DA DUREZA HV

* Carga Inicial

Perda de Volume

Amostras SAPATA (100 kgf)*

POSTIÇO (30 kgf)*

SOLDA (100 kgf)* AREIA

1 431 268 507

2 469 266 437

3 459 263 448

4 404 266 428

5 451 269 517

6 467 268 547

7 427 283 510

8 469 266 498

9 445 273 497

Media 446,9 269,1 487,7 1100

D.P. 22,5 5,9 40,5

Material Densid. (g/cm3)

P. massa (mg)

P. Volume (mg/m)-1 d.p.

Sapata 7,84 488,00 62,24 0,022

Postiço 7,87 398,00 50,57 0,012

Solda 7,87 363,00 46,12 0,004

Anexo A – Relatório Técnico 71

ANEXO A – RELATÓRIO TÉCNICO



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343o de Mestrado -DEZ-2010) - utfpr.edu.br · PDF filestudy addresses a comparison between the wear resistance of a shoe track-type ... Shielded Metal Arc Welding), electrode OK 83.58