ASPERSAO TERMICA.pdf

5/20/2018 ASPERSAO TERMICA.pdf

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Professor Paulo Villani Marques.Universidade Federal de Minas Gerais.Departamento de Engenharia [email protected]

http://www.infosolda.com.br/artigos/prosol05.pdf 2003www.infosolda.com.br

Asperso Trmica1

Paulo Villani Marques

FundamentosA asperso trmica consiste de um grupo de pro-cessos nos quais partculas finamente divididas demateriais para revestimentos, metlicos ou no me-tlicos, so depositadas sobre um substrato devi-damente preparado, na condio fundida ou semi-fundida, para formar uma camada superficial. Ocalor necessrio para a operao gerado na tochade asperso e pode vir da queima de um gs com-bustvel ou da gerao de um arco eltrico. As par-tculas aquecidas so aceleradas por um gs com-primido, confinadas num feixe, e dirigidas aosubstrato. Ao se chocarem, as partculas se acha-tam e formam finas lentes, que se conformam e ade-rem s irregularidades superficiais e entre si. Coma continuidade do processo, as partculas se resfri-am, formando um revestimento com estrutura

lamelar.Os processos de asperso trmica so especializadose tm larga utilizao tanto na fabricao quantona manuteno. A natureza dos processos sinergstica, isto , o nmero de componentes e va-riveis envolvidos grande e, quando adequadamen-te escolhidos em conjunto e devidamente aplicados,produzem um efeito muito maior do que quandoconsiderados individualmente. Ainda, cada compo-nente ou varivel deve ser bem entendido, para per-mitir sua escolha e operao adequada, em cada

processo em particular.As variaes bsicas nos processos de asperso tr-mica se referem ao material a ser aplicado, ao m-todo de aquecimento e ao mtodo de acelerao daspartculas em direo ao substrato.

Os materiais podem ser fornecidos na forma devareta, arame, cordo (tubo de plstico contnuo)e p. Metais, xidos, compostos intermetlicos,cermets, plsticos orgnicos e alguns vidros po-dem ser depositados por uma ou mais variaes

de processos.

Os processos de asperso trmica podem ser clas-sificados em dois grupos bsicos, dependendo dafonte de calor usada, como mostrado na Tabela I.

1Baseado em Thermal spraying - Pratice, theory and application . American Welding Society, Inc. Miami, 1985. 170 p

O sucesso no uso de revestimentos aspergidos ter-micamente depende basicamente de sua aplicaocuidadosa, segundo procedimentos bem estabeleci-dos. Qualquer desvio destes procedimentos levam,em geral, a resultados no confiveis. Os revesti-mentos termicamente aspergidos apresentam trs

aspectos bsicos: o substrato, a adeso do revesti-mento e a estrutura deste.

Os substratos sobre os quais os revestimentos ter-micamente aspergidos podem ser aplicados inclu-em metais, xidos, cermicos, vidros, a maioria dosplsticos e madeira, sendo que algumas tcnicasespeciais podem ser necessrias. Nem todos osmateriais para asperso podem ser aplicados a qual-quer tipo de substrato. Uma preparao adequadadeste necessria antes da asperso propriamentedita, independentemente do processo a ser usado. Essa

preparao essencialmente a mesma para cada pro-cesso a ser usado e consiste de duas etapas bsicas:limpeza da superfcie para eliminar contaminantes eobteno de rugosidades para aumentar a rea su-perficial efetiva e melhorar a adeso.

A ligao ou adeso entre revestimento e substratopode ser mecnica, qumica e/ou metalrgica e influenciada por diversos fatores, tais como: mate-rial do revestimento, condio do substrato,rugosidade, limpeza e temperatura da superfcie aser revestida, antes e durante o processo e veloci-

dade de impacto das partculas.

Tabela I- Processos de aspero trmica

EltricoPlasma

Arco

CombustoChama

Detonao


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Professor Paulo Vil lani Marques .Universidade Federal de Minas Gerais.Departamento de Engenharia [email protected]

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A estrutura e a qumica do depsito aspergido emar (figura 1) diferente do material no estado origi-nal. Estas diferenas so devidas natureza pro-

gressiva do revestimento, reao com gases du-rante o processo e atmosfera em contato com omaterial enquanto lquido. Por exemplo, quando arou oxignio so usados, xidos podem ser forma-dos e se incorporarem ao revestimento. Revestimen-tos metlicos tendem a ser porosos e frgeis, comuma dureza diferente do material original. A estru-tura de revestimentos na condio como aspergidos similar quanto natureza lamelar, mas pode exi-bir diferentes caractersticas em funo do processo,dos parmetros, da tcnica e do material usados. Adensidade do depsito varia com a temperatura da fonte

Substrato

RugosidadeSuperficial

xido Poro Partcula nofundida

Partculaaderida

Figura 1Desenho esquemtico da seo transversal tpica de um revestimento aspergido termicamente.

de calor usada (Tabela II) e com a velocidade das par-tculas no impacto (figura 2).

A aplicao final determina as propriedades neces-

srias para o revestimento e o tipo de consumvel eequipamentos necessrios. Revestimentos termica-mente aspergidos tm sido usados intensivamentena fabricao de componentes nas indstriasautomotiva, de petrleo, eltrica, eletrnica, gera-o de energia, e particularmente na aeroespacial.Em manuteno, milhes de dlares tm sido eco-nomizados com o uso da asperso trmica. Ela temsido usada tanto em oficina como no campo, no reves-timento de estruturas e partes de equipamentos, comeconomia de tempo e recursos.

Tabela II - Temperatura das fontes de calor

Propano + oxignio

Gs natural + oxignio

Hidrognio + oxignio

Acetileno + oxignioArco e plasma

2640

2735

2690

31002200 - 8300

Fonte Temperatura oC


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Velocidade (m/s) 0 305 710 915

ChamaSub-snicaHipersnica

Arco

PlasmaBaixa energiaAlta energia

Detonao

PArame, Cordo

Figura 2Velocidade de impacto mdia das partculas.

2. Processos

2.1. Processos por Combusto

Este grupo de processos utiliza o calor gerado pelaqueima de um gs combustvel. Qualquer substn-cia que se funda e no sublime a temperaturas infe-

riores a cerca de 2760C pode ser aspergido porestes processos. Os materiais aplicados podem sermetais e ligas na forma de arame, cordo ou p ecermicos, na forma de vareta, cordo ou p.

Filtro

Contrle degs

Combus-tvel

Oxig-nio

ArComprimido

Contrle

de arTocha

Figura 3 Equipamento tpico para asperso trmica por combusto (esquemtico).

2.1.1. Arames e Varetas

O equipamento usado para aplicao de arames evaretas similar, como mostrado na figura 3. A seotransversal tpica de uma tocha utilizada para asper-so com estes processos mostrada na figura 4.

O material a ser aspergido inserido por roletesalimentadores na parte posterior da tocha. Estes po-dem ser tracionados por um motor eltrico ou pneu-mtico, ou por uma turbina a ar. O material ali-mentado atravs de um bocal, onde fundido poruma chama de gs combustvel, concntrica a este.


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Figura 4 Seo transversal de uma tocha para asperso por chama (esquemtica).

Arame ouvareta

Bocal

Substrato

Revestimento

Jatoaspergido

Combustivel

Ar paraatomizacao

Oxigenio

Chama

Os gases combustveis usados juntamente com o oxi-gnio foram mostrados na tabela II. O acetileno omais largamente usado por sua maior temperaturade chama. Entretanto, em certos casos, temperatu-

ras mais baixas so usadas com vantagens econ-micas. A chama usada apenas para fundir o mate-rial. Para se obter asperso, um jato de gs, em geralar comprimido, usado para pulverizar o materiale acelerar as partculas em direo ao substrato.Em aplicaes especiais, um gs inerte pode serusado.

Os roletes de alimentao devem ser escolhidos eapropriados forma de material a ser alimentado,isto , se arame, vareta ou cordo.

2.1.2. P

Tochas para asperso a chama com p so maisleves e mais compactas que tochas para outros pro-cessos. Devido s menores temperaturas e veloci-dades alcanadas pelas partculas, os revestimen-tos obtidos tm, em geral, menor resistncia adesi-va ao substrato, menor resistncia coesiva entre aslamelas e maior porosidade, quando comparadoscom os depositados por outros processos de asper-so trmica.

O material a ser aspergido pode ser um metal puro,uma liga metlica, um compsito, um carboneto,

um cermico, um cermet ou combinaes destes. Oprocesso geralmente usado para aplicao de li-gas metlicas auto-fluxadas, que devem ser fundi-das aps a asperso. Estes materiais contm boro e

silcio que servem como agentes fluxantes eminimizam a oxidao. Sua fuso e/ou ligaometalrgica a um substrato metlico obtida aque-cendo-se o revestimento at sua temperatura de fu-so, que, em geral, inferior a 1040C e pode serfeita com o uso de qualquer fonte de calor, comouma chama, uma bobina de induo ou um forno.Um arco eltrico tambm pode ser usado, mas comcerto cuidado, para evitar ou minimizar a fuso dosubstrato.

O p para asperso armazenado num recipiente quepode ser parte integrante da tocha ou ser acoplado aela. Uma pequena quantidade de gs desviada paraarrastar o p at o jato da mistura oxignio/combust-vel em chama, quando ele fundido e acelerado emdireo ao substrato. Um corte transversal de umatocha tpica para asperso de p por chama mostra-do na figura 5.

Variaes do processo de asperso trmica de p achama incluem: gs comprimido para alimentaodo p na chama, jatos adicionais de ar comprimidopara acelerar as partculas fundidas, alimentadorde p remoto, com arraste do p para a tocha porum tubo pressurizado com gs inerte e dispositivos


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Po

Oxigenio

Gas Combustivel

ChamaBocal

Revestimento

Substrato

Jato de particulas

Figura 5Corte transversal de uma tocha para asperso trmica de p a chama (esquemtico).

para acelerao a alta velocidade presso atmos-frica. Esses refinamentos tendem a aumentar a taxade alimentao de p e, s vezes, a velocidade das

partculas fundidas, que aumentam a resistnciaadesiva e a densidade do revestimento aspergido.

Revestimentos fundidos ps asperso so densos e re-lativamente isentos de porosidade. A composio daliga pode levar a revestimentos com nveis de durezaRockwell C superiores a 50. A espessura destes re-vestimentos limitada quelas faixas que podem seraquecidas at a temperatura de fuso sem descamao.O uso de ligas auto-fluxantes limitado a aplicaesem que os efeitos da fuso e de distoro podem sertolerados. Revestimentos mais espessos de metais

dissimilares podem ser aplicados em passes mltiplos.A superfcie que vai receber o segundo revestimentodeve ser limpa de todos os resduos de xido aps cadaetapa de fuso.

Em todos os processos de asperso trmica, a taxade alimentao de p afeta a estrutura e a eficin-cia de deposio do revestimento. Se o material no aquecido adequadamente a eficincia de deposi-o cai rapidamente e o revestimento conter part-culas no fundidas retidas. Se a taxa de alimenta-o de p for muito baixa, uma certa quantidade de

p pode se volatilizar, resultando em deterioraodo revestimento e elevao de custos. Os

alimentadores de p so compostos por um recipi-ente e um sistema de medio que regula a taxa dealimentao de material no dispositivo transporta-

dor por gs.

2.2. Detonao

A tocha de detonao diferente de outrosequipamentos de asperso por combusto. Elautiliza a energia de exploses de uma misturaoxignio-acetileno, ao invs de uma chamaestacionria, para impulsionar o p at a superfciedo substrato. O depsito resultante extremamenteduro, denso, fortemente ligado ao substrato.

Uma tocha de detonao, mostrada na figura 6, con-siste basicamente de um tubo comprido, no qual introduzida uma mistura de gs combustvel, oxi-gnio e p. Quando feita a ignio da mistura,uma onda de choque controlada aquece e acelera aspartculas de p, cuja velocidade de sada de 760m/s aproximadamente. Aps cada injeo de mis-tura, uma certa quantidade de nitrognio introduzida no tubo para purga deste. Ocorrem v-rias detonaes por segundo, gerando um rudo daordem de 150 dB, sendo muitas vezes utilizadas

instalaes especiais com isolamento acstico paraestas operaes.


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Dentro do tubo, temperaturas superiores a 3300Cso atingidas, enquanto a temperatura do substratodeve ser mantida abaixo dos 150C, usando-se dis-

positivos de resfriamento, se for o caso.A espessura dos revestimentos geralmente situa-seentre 0,05 e 0,5mm. A operao normalmente me-canizada e s vezes remotamente controlada. Exce-lente acabamento pode ser obtido, devido baixaporosidade do revestimento.

2.3. Processos Eltricos

2.3.1. Arco Eltrico

No processo de asperso a arco eltrico, dois ara-mes eletrodos consumveis so alimentados de for-ma a se encontrar em um ponto frente de um jatode gs, que serve para atomizao. Uma diferenade potencial de 18 a 40V estabelecida entre osarames, produzindo um arco eltrico que funde aponta destes. O jato de gs atomizante (em geral arcomprimido) destaca o material fundido, produzin-do um jato de gotculas fundidas que dirigido aosubstrato. A figura 7 mostra um desenhoesquemtico de uma tocha para asperso a arco.

O equipamento bsico para este processo consiste deuma fonte de corrente contnua tipo tenso constante,alimentadores de arame do tipo velocidade constante,tocha de asperso e um sistema de fornecimento degs comprimido controlvel. Os arames utilizados so,em geral, de grande dimetro, da ordem de 5mm. Esteprocesso experimentou um avano recente com o de-senvolvimento de arames tubulares com enchimentometlico.

Vela de

ignio

P

OxignioCombustvel

Gs depurga

Figura 6 Tocha de detonao (Esquemtica).

A temperatura do arco consideravelmente maiorque o ponto de fuso do material aspergido, de modoque algum superaquecimento e volatilizao podem

ocorrer, particularmente na aplicao de zinco e alu-mnio. A alta temperatura das partculas pode pro-duzir zonas de reao qumica ou difuso ou ambas,aps o impacto com o substrato. Estas interaesso similares a pequenas soldas a ponto e conferemexcelente resistncia de adeso e coeso ao revesti-mento. Este processo apresenta taxas de deposiomais altas que outros processo de asperso. Os fato-res que influenciam esta taxa so a corrente e a velo-cidade de alimentao de arame, que dependem doequipamento usado.

O comprimento do arco e o tamanho das gotculastendem a aumentar com a elevao da diferena depotencial entre os arames. Esta deve ser mantida emvalores mnimos, compatveis com a estabilidade doarco, para se obter revestimentos densos e de melhoracabamento.

2.3.2. Arco Plasma no Transferido

O desenvolvimento de turbinas e motores de fogue-tes tem exigido bom desempenho de materiais de

engenharia em condies cada vez mais severas.Para satisfazer estas exigncias, xidos e carbonetostm sido considerados, devendo ser aplicados porprocessos de asperso trmica de alta temperatura.O processo plasma tem atendido esta necessidade elevou ao desenvolvimento de uma nova famlia demateriais e tcnicas de aplicao para uma amplafaixa de aplicaes industriais.


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Arame

Arame

Ar

ArcoBocal de

Atomizao

Figura 7 Tocha para asperso a arco eltrico (esquemtica).

Na asperso a plasma, o material aplicado a partirde um p. Aplicao a partir de arames tem sido de-senvolvida mais recentemente. Neste processo, um gs

ou mistura de gases passa atravs de um arco eltricoestabelecido entre um ctodo de tungstnio e um nodode cobre, dotado de um orifcio, alinhadoscoaxialmente. Em sua passagem, o gs aquecido,gerando o plasma.

O p alimentado no plasma, fundido e acelerado emdireo ao substrato por um jato de alta velocidade. Aenergia, temperatura e velocidade do jato de plasmaso controlados pelo tipo de bocal constritor, intensi-dade da corrente eltrica, composio e vazo do gs

de plasma. Em geral, nitrognio ou argnio so usa-dos como gs de plasma, podendo conter adies dehidrognio ou hlio para aumentar sua potncia e ve-locidade.

O equipamento bsico para a asperso a plasma, mos-trado na figura 8, consiste de uma fonte de correntecontnua constante, alimentador de p, fonte de gs e

um sistema de controle, que permite ajustar osparmetros de operao (corrente, vazes de gs, flu-xo de gua para refrigerao) e faz a sincronia de todoo sistema.

2.3.3. Arco Plasma Transferido

Neste caso, o processo uma combinao de asper-so trmica e soldagem. O substrato deve ser condu-tor e faz parte do circuito do arco eltrico que gera oplasma. O material aspergido se mistura com o mate-rial da poa de fuso formada no substrato, isto ,ocorre diluio. O equipamento usado similar aonecessrio para plasma no transferido, com exceoda tocha.

Fonte CC Alimentadorde p (duplo)

TochaPlasma

Sistema deControle

Gases deplasma

e arraste

Ignitor deAlta freqncia

CA

CCCC

gua

Figura 8Sistema para asperso trmica a plasma (esquemtico).


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A ligao do revestimento ao substrato essencial-mente metalrgica e as espessuras utilizadas so emgeral maiores que em outros processos de asperso

trmica. O depsito denso, uniforme e com bom aca-bamento. A operao geralmente mecanizada e comboa reprodutibilidade. Entretanto, a combinao desubstratos e materiais aplicveis mais limitada.

A Tabela III apresenta uma comparao entre as prin-cipais caractersticas dos diversos processos de as-perso trmica, segundo THORPE (1993).

3. Preparao da Superfcie

3.1. IntroduoA preparao da superfcie a etapa mais crticada operao de asperso trmica. A qualidade daadeso do revestimento est diretamente relaciona-da com a limpeza e a rugosidade da superfcie dosubstrato. A obedincia rigorosa a procedimentospadronizados de preparao da superfcie neces-sria para garantir o sucesso na aplicao de re-vestimentos por asperso trmica. O tipo de mate-rial do revestimento e do substrato so os fatores

principais na determinao do processo e qualida-de da preparao necessria da superfcie para seobter adeso suficiente a uma dada aplicao.

Em partes sujeitas a fortes tenses mecnicas, umainspeo prvia operao de reves-timento ne-cessria, para a deteco de falhas no metal base,que feita normalmente atravs de ensaios nodestrutivos. Falhas estruturais no metal base indu-

ziro falhas similares no revestimento. Trincas nosubstrato no podem ser reparadas por asperso tr-mica e revestimentos depositados por esta tcnica

no adicionam resistncia mecnica ao substrato.

3.2. Limpeza e Manuseio

O primeiro passo na preparao de um substratopara asperso trmica a retirada de todos oscontaminantes superficiais, tais como poeira, leo,graxa e pintura. O calor do processo de aspersono remove contaminao e esta inibe a adeso dorevestimento. Depois que todos os contaminantesforem eliminados, a limpeza deve ser mantida atque o ciclo de revestimento se complete. As peasdevem ser protegidas de partculas transportadas peloar e marcas de dedos, bem como ser manuseadas comferramentas e material limpo.

3.2.1. Desengraxe com Vapor

Desengraxe a quente com vapor um mtodo co-mum, econmico e eficiente na remoo decontaminantes orgnicos. As peas devem ser lava-das por 15 a 30 minutos para remoo de leo dosinterstcios e poros da superfcie. Materiais poro-sos como fundidos em molde de areia e ferros fun-didos cinzentos devem ser lavados por perodos detempo maiores. Se as peas forem muito grandespara desengraxe com vapor, lavagem a vapor,imerso em soluo detergente a quente ou limpezamanual com um detergente sem gordura podem serusadas alternativamente. Resduos devem ser remo-vidos mecanicamente.

Tabela III- Comparao de caractersticas de processos de asperso trmica.(*)

(*) Thorpe, M. L. Thermal Spray - Industry in trandsition. Advanced materials & processes, v.143, n.5, p.50-61. 1993.

Caracterstica

Processo

Chama (P)

Chama (Arame)

Arco (Arame)

Plasma

Detonao

HVOF

Plasma de alta energia

Plasma a vcuo

11-22

11-22

0,2-0,4

13-22

220

22-200

9-13

11-22

Energia parafuso

(kW/kg)

25-75

50-100

4-6

30-80

100-270

100-270

100-250

50-100

Potncia(kW)

7

9

16

5

1

14

23

10

Taxa dedeposiomxima

(kg/h)

3

3

1

5

10

5

4

10

Custorelativo(1 a 10)

6

4

0,5-3

0,5-1

0,1

0,2

0,1

ppm

Teor dexidos

(%)

Baixa

Mdia

Alta

Alta

Muito Alta

Muito Alta

Muito Alta

Muito Alta

Coesointerlamelar

3

4

6

6

8

8

8

9

Adernciarelativa(1 a 10)

30

180

240

240

910

610-1060

240-1220

240-610

Velocidade deimpacto

(m/s)

CO, CO2, H2O

N2, CO, CO2, H2O

N2, O2

N2, Ar, H2, O2

N2, CO, CO2, H2O

N2, CO, CO2, H2O

N2, Ar, H2, O2

Ar, He

Atmosfera emtorno dagotcula

2200

2800

5500

5500

3900

3100

8300

8300

Temperaturamdia(C)

Vazo degases

(m3/h)

11

71

71

4,2

11

28- 57

17-28

8,4


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Solventes desengordurantes comuns como opercloroetileno, o tricloroetileno e o tricloroetanoso normalmente usados por razes de segurana,

na faixa de temperaturas necessrias limpeza. Amaioria dos solventes com hidrocarbonetos peri-gosa e as instrues dos fabricantes quanto ao usoe armazenagem devem ser rigorosamente seguidas.

A reciclagem (ou recuperao) de solventes deveser pesquisada com o fornecedor. Solventes cloradosdeixam resduos que podem ser removidos com la-vagem por imerso ou esfregamento com lcoolisoproplico ou metiletil cetona (MEK).

O uso de solventes clorados em titnio e suas ligas proibido, uma vez que o cloro pode induzir trin-

cas nestes materiais. Mtodos de limpeza alternati-vos como lavagem em meio alcalino, jateamento comvapor, decapagem, lavagem com solventes inflam-veis ou mais de um desses mtodos podem ser ne-cessrio.

3.2.2. Jateamento mido

Jateamento com vapor, jateamento com abrasivomido ou polimento por jateamento de lquido comabrasivo usam uma suspenso de um meio abrasivo

projetada por um jato de ar contra a superfcie. Alimpeza feita em recinto fechado, similar a umacabine de jateamento abrasivo, usando como meioabrasivo o xido de alumnio, "novaculite" ou fari-nha de granada. A granulometria de muitosabrasivos se situa na faixa de 200 a 1200 mesh eestes so misturados com gua numa proporo de0,6 kg/l. Aditivos podem ser usados, comoinibidores de ferrugem e compostos anti-solidificantes. As peas devem ser cuidadosamentelavadas aps a limpeza.

Jateamento pode ser usado com um dos seguintespropsitos: remover pequenas rebarbas, removerprodutos de corroso, remover revestimentos e ca-madas superficiais anteriores e gerar rugosidadessuperficiais para asperso a plasma.

3.2.3. Decapagem cida

Decapagem ou ataque com cido diludo um pro-cedimento de limpeza mais drstico que o

jateamento. A decapagem deve ser realizada quan-

do a pea estiver na etapa final de usinagem,minimizando o risco de reteno de cido ou e sub-

seqente ataque intergranular. Os procedi-mentosde decapagem requerem imerso total da pea nasoluo cida. O tempo de imerso depende da con-

dio da superfcie, da quantidade de remoo de-sejada ou de ambos. Depois da decapagem, lava-gem em gua quente, imerso em soluo alcalinaou limpeza com jato de vapor ou gua quente sogeralmente usados.

Superfcies contaminadas com cido podem ser neu-tralizadas por escovamento com uma soluo de bi-carbonato de sdio ou imerso num meio alcalinoquente. De modo similar, superfcies contaminadaspor agentes bsicos podem ser neutralizadas porescovamento com soluo de cido hidroclrico a

1% ou de cido actico a 10%. Aps esta etapa, asuperfcie deve ser lavada com gua limpa fria esecada ao ar ou com jato de ar.

3.2.4. Aquecimento em Forno

Vrios elementos de mquinas fabricados em mate-riais porosos, como fundidos em molde de areia,podem absorver considerveis quantidades de leo,que pode escapar durante a operao de asperso.Conjuntos soldados inspecionados por lquidos pe-

netrantes fluorescentes esto particularmente sujei-tos absoro de contaminantes. O aquecimentoem forno em torno de 320C por 4 horas seca oleo e previne problemas de contaminao.

3.2.5. Limpeza Ultrasnica

Limpeza ultrasnica pode ser usada quando oscontaminantes esto alojados em reas confinadas.O equipamento consiste de um tanque que contm asoluo de limpeza e uma fonte para produzir vi-brao ultrasnica dentro deste. A seleo da solu-o de limpeza depende do contaminante a ser eli-minado. Solventes inflamveis ou muito volteisdevem ser evitados em operaes longas, devido aoaquecimento produzido durante o processo.

3.2.6. Jateamento Seco

Jateamento abrasivo a seco um mtodo efetivo pararemoo de depsitos estufados ou salientes, carepaou xidos. O jateamento abrasivo conseguido di-rigindo-se um jato de ar comprimido contendo par-

tculas abrasivas, atravs de um bocal, contra a su-perfcie do substrato. A operao de jateamento deve


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ser feita em outro equipamento que no o designa-do para preparao do substrato para asperso. Istoprevine a contaminao do abrasivo. A seleo do

tipo e tamanho do abrasivo deve ser cuidadosa.Painis de folha metlica, estampados e soldadosso mais difceis de preparar que peas usinadas.Chapas do estoque so geralmente identificadas porpintura com o nome do fabricante, tipo de material,nmero da corrida. A superfcie contm,freqentemente, carepa proveniente da laminaoou tratamento trmico, que deve ser removida. Pro-cessos subsequentes de fabricao usualmente adi-cionam ou criam oxidao que tambm deve ser eli-minada.

3.2.7. Escovamento

Escovamento usado quando somente uma limpezalocalizada necessria. Pequenas escovas rotativas aci-onadas por ferramentas potentes limpam a superfciepor roamento.

4. Criao de Rugosidades

4.1. GeneralidadesAps a limpeza, vrios mtodos so usados paraproduzir uma superfcie mais adequada para a ade-rncia do revestimento. Os principais so:

jateamento abrasivo, "macroenrugamento"(macroroughening) e aplicao de um revestimentode ligao. Combinaes destes mtodos so tam-bm empregadas, incluindo jateamento abrasivocom subsequente aplicao de um revesti-mento deligao e usinagem seguida de jateamento abrasivo.

A obteno de uma rugosidade adequada to im-portante quanto a limpeza. Durante a asperso, aspartculas fundidas ou semi-fundidas formam "bo-lachas" quando se chocam com a superfcie dosubstrato. Estas, medida que se resfriam e se con-traem, precisam aderir uma superfcie que favo-rea o ancoramento mecnico.

A gerao de uma superfcie rugosa usada paraaumentar a aderncia e a coeso entre as partculasdo revestimento por: gerao de tenses superfici-ais de contrao, intertravamento de camadas, au-

mento da rea de interao e descontaminao dasuperfcie.

O grau de enrugamento necessrio para produzirum revestimento resistente e adequado depende domaterial aplicado, do processo e das condies de

servio da pea final.

4.2. Medio da Rugosidade

A medida da rugosidade pode ser feita por diferen-tes tcnicas e diferentes parmetros. A norma bra-sileira ABNT NBR 6405 (1988) define algunsparmetros desta medio utilizando-se um siste-ma de apalpamento atravs de dispositivos eletro-mecnicos, tomando-se como referncia uma linhamdia, chamado sistema M:

A linha mdia definida como uma linha parale-la superfcie, dentro do percurso de medio lm,de modo que a soma das reas superiores seja exa-tamente igual das reas inferiores;

o percurso inicial lv a extenso da primeiraparte do trecho apalpado, projetado sobre a linhamdia, no utilizado na avaliao. Este trecho tempor finalidade permitir o amortecimento das oscila-es eltricas e mecnicas iniciais do sistema de me-dio e a centragem do perfil de rugosidade;

o percurso de mediolm a extenso do trecho

til do perfil de rugosidade, projetado sobre a linhamdia, usado diretamente na avaliao;

o comprimento de amostragem le tomado comosendo um quinto do percurso de medio e deve con-ter todos os elementos representativos da rugosidadee eliminar aqueles inerentes ao perfil, da ser de gran-de importncia a sua escolha;

o percurso final ln a extenso da ltima parte dotrecho apalpado, projetado sobre a linha mdia, noutilizado na avaliao. Este trecho tem por finalidade

permitir o amortecimento das oscilaes eltricas emecnicas finais do sistema de medio;

o percurso de apalpamento lt a soma dos percur-sos inicial, de medio e final;

a rugosidade mdiaRa a mdia aritmtica dosvalores absolutos das ordenadas de afastamento dospontos do perfil de rugosidade, em relao linhamdia, dentro do percurso de medio;

a rugosidade mdiaRz a mdia aritmtica dos 5valores de rugosidade parcialZi, definida como a somados valores absolutos das ordenadas dos pontos demaior afastamento acima e abaixo da linha mdia,dentro de um comprimento de amostragem;


11/16



a rugosidade mxima Rmx o maior valor derugosidade parcialZique se apresenta dentro do per-curso de medio.

A Tabela IV apresenta os valores recomendados pelaABNT para medida de Ra em perfis aperidicos e afigura 9 ilustra os conceitos acima definidos.

4.3. Jateamento Abrasivo

O jateamento abrasivo a tcnica mais comumenteusada para se obter uma rugosidade adequada asperso trmica. A superfcie a ser revestida con-dicionada pelo choque de partculas abrasivas. Aseleo do abrasivo a ser usado deve ser feita com

cuidado e diversos fatores devem ser considerados:dureza e espessura do substrato, tamanho da pea,

tipo de revestimento, rugosidade requerida, condi-es de servio, taxa de produo necessria, ta-manho da partcula abrasiva, presso de ar, tama-

nho do bocal de jateamento e ciclo de vida.Os efeitos do jateamento abrasivo so dependentesdo tipo e tamanho do abrasivo usado. Partculaspontudas, duras e anguladas produzem melhoresresultados. Partculas esfricas ou arredondadas nodevem ser usadas. Os abrasivos devem estar secos,limpos e livres de contaminao.

Diversos tipos de abrasivos esto disponveis co-mercialmente. Os mais comuns so: xido de alu-mnio, ferro de coquilha, ao angulado, carbeto desilcio e abrasivo de granada. As tabelas V e VI

resumem algumas caractersticas e usos dosabrasivos para jateamento.

Figura 9 Definies de parmetros associados medida de rugosidade.(a) linha mdia, lv, le, lm, ln, e lt;(b) linha mdia e Rae (c) Zie Rmx.(Adaptado de NOVASKY, 1994).

l

llll

ve

m

t

n

Linha Media(a)

R

LMa

(b)

Z1

Z2 Z3 Z4 Z5

Rmx

lnl l m

l t

l e(c)

Tabela IV- Comprimento de amostragem para a determinao de Ra em perfis aperidicos (NBR 6405)

Rugosidade - Ra(m)

At 0,1de 0,1 at 2de 2 at 10

Acima de 10

Comp. de Amostragem1e(mm)

0,250,802,508,00

Percurso de Medio1m(mm)

1,254,00

12,50

40,00


12/16



A dureza do substrato um fator importante a serconsiderado. xidos refratrios pontudos, com ares-tas cortantes, podem ficar incrustados na superf-cie de materiais macios, como o alumnio. Ferro decoquilha, que arredonda ao invs de fraturar du-rante o impacto, melhor para limpeza de substratos

com dureza inferior a 40-45 Rockwell C. Abrasivode ferro coquilhado cria, em geral, maiores tensesno substrato que o xido de alumnio. Por essa ra-zo, ele no deve ser usado em peas finas, quepodem empenar pelo jateamento.

xido de alumnio deve ser usado em substratos dedureza elevada, como os aos martensticos. Quan-do usado em substratos macios, jateamento somen-te com ar pode ser necessrio aps o jateamentoabrasivo, para remover partculas retidas.

Carbeto de silcio tem uma tendncia ainda mais

elevada a ficar incrustado na superfcie e se quebramais facilmente que o xido de alumnio.

Como a rugosidade final do substrato depende dotamanho do abrasivo usado, estes so fornecidosem diferentes tamanhos. Partculas menores permi-tem a preparao de reas maiores por hora de tra-balho. Partculas abrasivas maiores resultam em re-moo mais rpida de material e maior rugosidade

da superfcie. A Tabela VII mostra a distribuiogranulomtrica de partculas com diferentes tama-nhos nominais e a Tabela VIII mostra alguns tama-nhos de peneiras padro. O tamanho recomendadode partculas entre 16 e 60 para preparao desubstratos metlicos e entre 60 e 100 para a maioriados plsticos.

Para revestimentos muito finos, particularmentequando depositados em substratos de pouca espes-sura, partculas finas (25 a 120) devem ser usadas,Abrasivos mais grosseiros (18 a 25) produzem aca-

bamentos mais rugosos e so usados para revesti-mentos de maior espessura (> 0,25mm), resultamtambm em maior aderncia.

(*) Quantidade da amostra reduzida a um tamanho inaceitvel num teste de jateamento padro.

C - Usado comumente, P - preferido para aplicao em asperso trmica

Tabela V - Caractersticas de abrasivos usados para jateamento anterior asperso trmica.

Meio abrasivo

Ao coquilhadoFerro coquilhadoxido de alumnio virgemxido de alumnio recicladoGranadaEscria mineralAreia silicosaAreia silicosaCarbeto de silcio

Areia comum

Naturalou

fabricado

FabricadoFabricadoFabricadoFabricadoNaturalFabricadoNaturalNaturalFabricado

Natural

Principalcomponente

qumico

FerroFerro

AlumnioAlumnio

Ferro slicsSlica, Al, Fe

SlicaSlica

Carbeto de Si

Slica

Forma

AngularAngularCbicoCbicoCbicoCbicoCbicoAngularBlocos

Angular

Densidade

(g/cc)

7,657,403,803,764,092,792,612,633,81

2,62

Perda%

(*)

08

24344661779057

84

1009776665439231043

16

DurezaRockwel

1C

Tabela VI - Abrasivos recomendados para uso em jateamento

Abras.mineralnatural

SlicaAl EscriaAbras.Sint-ticos

Abras.Espe-ciais

Fecoqui-lhado

Abras.Reco-zido

AoServio Recomendado(*)

Limpeza em geral (c/reutilizao)Limpeza em geral (s/reutilizao)Jateamento pr-asperso

Jateamento c/ rigor dimensionalJateamento em cabines e salasfechadas

C

C

C

C

C

C

C

P

P

C

C

C

P

C

CC

P

P

P

C

C

C

CP C


13/16



Tabela VI- Distribuio granulomtrica das partculas em funo de seus tamanhos nominais

N 6 8 10 12 14 16 20 22 24 30 36 40 46 54 60 70 80 90 100 120 150 180 220 2404 0

5 156 45 07 25 15 08 12 45 15 0

10 3 30 45 15 012 7 30 45 15 014 3 7 30 45 15 0 016 3 7 30 45 15 018 3 7 30 45 20 020 3 7 30 45 20 025 3 7 25 45 25 030 3 7 25 45 25 035 3 2 25 45 25 040 3 2 25 45 30 045 3 2 25 40 30 050 3 2 25 40 30 060 3 2 25 40 15 070 3 2 25 45 25 080 3 2 25 40 15 0

100 3 12 30 45 15 0120 3 7 30 45 15 0140 3 12 20 30 15 0170 3 10 30 20 15 0200 7 15 20 20 15 5230 3 7 35 20 20270 3 7 25 20 8325 3 17 20 30325 3 25 57

Penei-

raNoTamanho do abrasivo

DesignaoPadro da

peneira(mm)

Aberturanominal

(pol)

Variaopermitida

(mm)

Aberturamdia

mxima

(mm)

Aberturaindividualmxima(mm)

Dimetronominal do

arame(mm)

12510610090

7563535045

37,531,526,525,022,419,016,013,2

5.004.244.003,50

3.002.502.122.001.751.501.251.061.00

0.8750.7500.6250.530

3,703,203,002,702,201,901,601,501,401,101,000,800,800,70

0,600,500,41

130,0110,2104,093,6

78,165,655,252,146,939,132,927,726,123,419,916,7

13,83

130,9111,1104,894,4

78,766,255,752,647,439,533,228,026,423,720,117,0

14,05

8,006,406,306,08

5,805,505,155,054,854,594,233,903,803,50

3,303,002,75

Tabela VIII- Dimenses padro de peneiras


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Tabela VIII- Dimenses padro de peneiras (continuao)

Designao

Padro dapeneira(mm)

Abertura

nominal(pol)

Variaopermitida

(mm)

Aberturamdia

mxima(mm)

Aberturaindividualmxima(mm)

Dimetronominal do

arame(mm)

12,511,29,58,06,76,35,64,754,00

3,352,802,362,001,701,401,181,000,850,710,60

0,500,4250,3550,3000,2500,2120,1800,1500,1250,1060,0900,075

0,0630,0530,0450,038

0,5000.4380.3750.3120.2650.2500.2230.1870.157

0.1320.1110.09370.07870.06610.05550.04690.03940.03310.02780.0234

0.01970.01650.01390.01170.00980.00830.00700.00590.00490.00410.00350.0029

0.00250.00210.00170.0015

0,390,300,250,210,200,180,150,13

0,110,0950,0800,0700,0600,0500,0450,04035 m30 m25 m

20 m19 m16 m14 m12 m10 m9 m8 m7 m6 m5 m

5 m4 m4 m3 m3 m

13,1011,759,978,417,056,645,905,024,23

3,552,9752,5152,1351,8201,5051,2701,080

925 m775 m660 m550 m471 m396 m337 m283 m242 m207 m174 m147 m126 m108 m91 m77 m66 m57 m48 m

13,3111,9410,168,587,206,786,045,144,35

3,663,072,60

2,2151,89

1,5651,3301,135970815695585

502425363306263227192163141122103

89766657

2,672,452,272,071,871,821,681,541,37

1,231,101,00

0,9000,8100,7250,6500,5800,5100,4500,3900,340

0,2900,2470,2150,1800,1520,1310,1100,0910,0760,0640,053

0,0440,0370,0300,025


15/16



A aparncia de uma superfcie com acabamento ade-quado operao de asperso trmica uma de corcinza metlico uniforme, com aparncia rugosa,

isenta de leo, graxa, poeira, carepa ferrugem, xi-dos ou produtos de corroso, pintura e qualqueroutro material estranho.

A rugosidade (Ra) adequada para a maioria dos re-vestimentos por asperso trmica de 2,5 a 13 m.Para algumas aplicaes crticas, especialmente pe-as metlicas de pequena espessura, pode ser ne-cessria uma rugosidade de 1,3 m. Peas plsti-cas revestidas com materiais de baixo ponto de fu-so, como o zinco, a rugosidade mnima deve serde 6 m.

A resistncia de adeso em geral aumenta com oaumento da rugosidade at 10 m, continuando aaumentar a taxas menores para rugosidades acimadeste valor. A melhor resistncia de adeso estassociada a dimenses de rugosidade da ordem de do dimetro das partculas usadas.

Alm do tipo e tamanho do abrasivo, outras vari-veis importantes na obteno de uma superfcie comrugosidade adequada so: presso de ar, ngulo de

jateamento, distncia e tempo. A Tabela IX mostraalgumas combinaes tpicas.

Todas as reas do substrato que puderem serdanificadas pela operao de jateamento devem serprotegidas com uma cobertura adequada. Poeira e

material abrasivo aderidos superfcie do substratodevem ser removidos por jato de ar antes da asper-so propriamente dita.

As presses de ar para jateamento esto na faixa de30 a 100 psi (34 a 88 kg/cm2), dependendo do ma-terial do substrato, do acabamento superficial de-sejado da vazo, peso e tamanho do abrasivo, dotipo de equipamento e de bocal usados. Baixas pres-ses de ar e abrasivo fino ou macio so usados parasubstratos como o alumnio, cobre e suas ligas eplsticos, para minimizar a incrustao de partcu-las. Presses de ar elevadas, alm de provocar de-teriorao rpida do abrasivo, produz tenses decompresso que podem distorcer substratos finos.

Para equipamentos de jateamento por presso, as se-guintes presses de ar no bocal devem ser usadas:

(1) Com xido de alumnio, carbeto de silcio ouescria: 50 psi (345 kPa) no mnimo e 60 psi (414kPa) no mximo,

(2) Com areia, granada ou ferro coquilhado: 75psi (517 kPa) no mnimo.

Estas no so as presses no reservatrio do com-pressor, mas no bocal de jateamento, medidas comum medidor de ponteiro.

Se jateadoras de suco estiverem sendo usadas, asseguintes presses mximas de ar no bocal devemser usadas:

Tabela IX- Condies usuais de jateamento para obteno de rugosidade adequada.

Tamanho

doabrasivo

Materialabrasivo

Presso de ar Dimetro dobocal

Tipode

Equipt

o.

Subs-trato

RugosidadeRa

(mesh) psi kPa pol mm 1/1000

pol

mm

24

60

80

xido dealumnio

Carbeto deSi ou x.

de alumnioxido de

alumnio

60

60

60

414

414

414

5/16

5/16

5/16

7,9

7,9

7,9

Presso

Suco

Presso

Ao

Inox

Plstic

o

500

250

250

13

6

6


16/16



(1) Com xido de alumnio, carbeto de silcio ouescria: 75 psi (517 kPa),

(2) Com areia, granada ou ferro coquilhado: 90

psi (621 kPa)O jato de abrasivo deve ser dirigido contra a super-fcie do substrato, num ngulo entre 75 e 90 emovido de uma extremidade a outra. A distncia dobocal ao substrato pode variar de 10 30cm, depen-dendo do tamanho e tipo de abrasivo usado. aber-tura do bocal, tamanho e capacidade do equipamen-to. O tempo de jateamento determinado por umainspeo visual da superfcie. Jateamento excessivopode resultar em textura superficial inadequada.

A velocidade e o custo de jateamento dependem devrios fatores, incluindo o tipo, tamanho e capaci-dade do equipamento e do material do substratousados. A Tabela X mostra o desempenho tpico dealguns sistemas de jateamento.

Bicos maiores cobrem uma superfcie maior que bi-cos com menor dimetro, por hora. Entretanto, otamanho do bocal deve ser escolhido em funo daquantidade de ar comprimido disponvel.

O tipo e tamanho d abrasivo tambm influenciam avelocidade de jateamento. Em geral, quanto maioro tamanho da partcula, mais lenta a operao.

Aproximadamente 6,8kg de xido de alumnio ou11,3kg de ferro coquilhado so necessrios paracada p quadrado (0,1 m2) de superfcie a ser

jateada.

Abrasivos usados podem reciclados, limpos ereutilizados. Ferro coquilhado angular e xido dealumnio so comumente reciclados. Abrasivosreutilizados devem ter pelo menos 80% de materialcom a granulometria original. Os gros finos ou con-taminados ou de qualidade questionvel devem serretirados, sob pena de comprometer o desempenho

do revestimento. A Tabela XI d uma idia do n-mero de vezes que um material abrasivo pode serreciclado. Este nmero depende de diversas vari-veis e serve apenas como indicao.

A fonte de ar comprimido deve ter capacidade sufici-ente para fornecer a quantidade adequada de gs, napresso necessria. O ar deve ser isento de leo, guae outros contaminantes, que podem comprometer aqualidade da superfcie e a adeso do revestimento.

Tipo deequipamento

rea limpa (m2/h)Mnima Mxima

SifoPressoCabine c/ retorno

manual de abrasivoCabine c/ retornoautomtico deabrasivo

0,931,862,79

4,65

1,863,725,51

9,30

Material N de reciclagensxido de alumnioFerro coquilhado

AoGranada

1015

1007

Tabela X- Velocidade de limpeza p/ acabamento metlico brilhante

Tabela XI - Vida til de abrasivos

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