Abende Parte II Nov

1

Daniel Rodrigues ABENDI Nivelamento N3 - 2011

Programa Parte I

1. tomos, ligao metlica e estrutura cristalina;

2. Imperfeies cristalinas, discordncias, definio de resistncia mecnica e

de deformao plstica;

3. Mecanismos de endurecimento e ligas metlicas;

4. Propriedades dos materiais (ensaio de trao, modos de fratura, ensaio de

impacto e fadiga dos metais);

5. Solidificao dos metais

6. Siderurgia, diagrama Fe-Fe3C.

Parte II

7. Conformao: laminao, forjamento. Descontinuidades oriundas dos

processos de conformao;

8. Tratamentos trmicos dos aos: decomposio da austenita, recozimento,

tmpera, gerao de trincas de tmpera e revenimento;

9. Fundio: solidificao e processos de fundio. Descontinuidades oriundas

dos processos de fundio;

10. Metalurgia do p: produtos sinterizados;

11. Tratamentos de superfcie: tratamentos termoqumicos e metalizao;

12. Soldagem


Tratamentos trmicos dos aos

Introduo

Fornos para Tratamentos Trmicos

Diagramas Fe-C e Tratamentos Trmicos

Diagramas TTT

Temperabilidade

Recozimento; Normalizao, Tmpera e Revenimento

Trincas de Tratamento Trmico

2

ABENDI Nivelamento N3 - 2011 Daniel Rodrigues

Introduo

Os tratamentos trmicos so definidos como qualquer conjunto de operaes de aquecimento e

resfriamento, sob condies controladas de

temperatura, tempo, atmosfera e velocidade de

resfriamento, com o objetivo de alterar as

propriedades mecnicas de um material ou conferir-

lhes caractersticas pr-determinadas.


Objetivos envolvem:

1. Remoo de tenses residuais decorrentes de processos de

solidificao, de conformao, de tratamentos trmicos ou de

soldagem;

2. Refino da microestrutura (diminuio ou homogeneizao do

tamanho de gro);

3. Aumento da resistncia mecnica ou de dureza (e conseqente

reduo da ductilidade e tenacidade).

4. Aumento da ductilidade e da usinabilidade (como consequncia

da reduo da resistncia mecnica e da dureza);

5. Aumento da tenacidade (resistncia ao impacto);

6. Aumento da resistncia a corroso;

7. Modificao de propriedades eltricas e/ou magnticas e

8. Remoo de gases aps operaes de recobrimento por meio

de processos galvnicos (desidrogenao).

Introduo

3


Introduo

Ciclo de tratamento trmico

Temperatura do

tratamento

trmico

tempo

Taxa de

aquecimento

Tempo de

permanncia ou

encharque (tp)

Resfriamento

contnuo ou

isotrmico


Fornos para tratamentos trmicos

Fornos do tipo cmara com

aquecimento resistivo

4



Fornos do tipo cmara com

aquecimento por maaricos

Forno tipo cmara para 600 t de ao



Fornos do tipo banho de sal

com aquecimento resistivo

5



Fornos contnuos de atmosfera controlada



Fornos tipo soleira de atmosfera controlada

6

ABENDI Nivelamento N3 - 2011 Daniel Rodrigues 11


Fornos do tipo sino de atmosfera controlada

Fornos pra recozimento de bobinas de ao laminadas a frio


Tratamentos trmicos dos aos

Os tratamentos trmicos abordados neste curso sero:

Recozimento

Tmpera e

Revenimento.

Diminuio da dureza; aumento de

usinabilidade; normalizao do tamanho

de gro

Aumento de dureza e de

resistncia mecnica

7


Diagramas TTT

Construo dos diagramas

Formao da perlita

Formao da martensita

Formao da bainita

Temperabilidade



As curvas de transformao isotrmica de um ao so construdas partindo-se de diversos corpos-de-prova

austenitizados em temperaturas superiores a 723C.

8



Para uma determinada temperatura de transformao, resfria-se um conjunto de corpos-de-prova em um

banho de sal mantido nesta temperatura.



Os corpos-de-prova so mantidos neste banho por diferentes intervalos de tempo. Aps cada

intervalo, cada um resfriado em gua e

preparado metalograficamente para a observao

da quantidade de austenita transformada naquela

temperatura.

9



100% austenita () Austenita () transformao

Transformao

interrompida



780C 705C

gua

(20C)

10




Construo

dos

diagramas

11



Diagrama TTT

isotrmico do ao

SAE 1080


Temperabilidade

Temperabilidade a capacidade que o ao

possui de formar martensita.

Esta capacidade pode ser maior ou menor

dependendo da posio das curvas no diagrama

TTT.

12


Temperabilidade

A

M

P

B

727C

T

Tempo [s] 25 50 75

Ao de alta temperabilidade


Temperabilidade

A

M

P

B

727C

T

Tempo [s] 25 50 75

Ao de baixa temperabilidade

13


Temperabilidade

Efeito dos

elementos de liga:

Efeito do C


Temperabilidade

ensaio jominy

Filmes/Tratamentos_trmicos/meio_tmpera/10mmS45CkeyPAG.mpeg

14


Temperabilidade


Temperabilidade

15


Recozimento

Objetivos primrios:

Reduzir a resistncia mecnica, visando-se aumentar a usinabilidade, a ductilidade e a

tenacidade.

Objetivos secundrios:

Recristalizar a microestrutura resultante de conformao a frio e

regularizar a microestrutura bruta de fundio.


Recozimento

Microestrutura obtida:

Perlita grossa + ferrita pr-eutetide para aos hipoeutetides;

Perlita grossa em ao eutetide e

Perlita grossa + cementita pr-eutetide para aos hipereutetides.

16


Recozimento

Existem diversos tipos de recozimento tipos de recozimento:

Recozimento para recristalizao;

Recozimento pleno

Recozimento isotrmico

Recozimento para esferoidizao


Recozimento pleno

Procedimento:

Aquecimento at o campo austentico, seguido de resfriamento lento dentro do forno

(resfriamento contnuo da austenita com a taxa

de resfriamento imposta pelo forno).

17


Recozimento pleno

Ao 1080

723C

T [C]

tempo

Resfriamento no

forno

Microestrutura austentica

780C Tp = 0,25 .e [h]


Perlita

grossa

Recozimento pleno

Ao eutetide

SAE 1080 PG

PF

18


Recozimento pleno

Ao hipoeutetide

SAE 4340

Ferrita + perlita

grossa

500 x

PG



Procedimento:

Aquecimento at o campo austentico, seguido de resfriamento at a temperatura de formao

de perlita grossa. Permanncia nesta

temperatura at transformao isotrmica total.

Aps a transformao o resfriamento ,

normalmente, realizado ao ar at a temperatura

ambiente.

19



Ao 1080

Campo austentico

T [C]

tempo

Microestrutura

austentica

Resfriamento

em banho de sal

Permanncia na isoterma at o

final da transformao em

perlita grossa

Resfriamento em qualquer meio

723C

780C

650C

Tp = 0,25 .e [h]



Perlita

grossa

Ao eutetide

SAE 1080

1000 x

PF

PG

BS

BI

M

20



Ao hipoeutetide

SAE 4340

austenita

Ferrita + perlita grossa 5,5 h

500 x



COMPARAO COM O RECOZIMENTO PLENO:

so necessrios dois fornos para o

tratamento, um deles do tipo banho de

sal,

a microestrutura final do recozimento

isotrmico mais uniforme que no

recozimento pleno, isto no apresenta

variaes entre a superfcie e o ncleo e

O ciclo de tratamento mais rpido.

21


A esferoidizao tem como objetivo alterar a morfologia da cementita (Fe3C) de lamelar para

esferoidal. A microestrutura formada apresenta os

valores mximos de ductilidade e usinabilidade e os

valores mnimos de resistncia para um dado ao.

pode-se aquecer a uma temperatura logo acima da zona

crtica seguido de resfriamento lento;

aquecimento prolongado logo abaixo da zona crtica ou

aquecimento e resfriamento alternado acima e abaixo da

zona crtica (mais usado).




Ao 1080

T [C]

tempo

austenita

Austenita transforma-

se em perlita

Perlita transforma-se em

austenita

727C

22



Ao eutetide

SAE 1080

Perlita esferoidizada T [C]

tempo


se em perlita


austenita

500 x

727C



Ao hipoeutetide

SAE 1040

Ferrita + Perlita esferoidizada

1000 x

T [C]

tempo


se em perlita


austenita

727C

23



Perlita grossa

Dureza: 241 HB

Perlita parcialmente esferoidizada

Dureza: 180 HB



A vida da ferramenta passou de 8 minutos para 123 minutos (tempo entre operaes de afiao da

ferramenta).

24


Normalizao

Objetivos primrios:

Refinar (reduzir o tamanho) e homogeneizar o tamanho de gro de produtos fundidos ou

conformados a quente;

Objetivos secundrios:

Nos casos em que a microestrutura inicial mais dura que a perlita fina, a normalizao promover

aumento da ductilidade e melhoria da usinabilidade.


Normalizao

Procedimento:

Aquecimento at o campo austentico e resfriamento contnuo, retirando-se a pea do

forno e deixando-a resfriar ao ar calmo.

25


Normalizao


Perlita fina + ferrita pr-eutetide para aos hipoeutetides;

Perlita fina em ao eutetide ou

Perlita fina + cementita pr-eutetide para aos hipereutetides.


Normalizao

Ao 1080

Campo austentico

723C

T [C]

tempo

Resfriamento ao

ar

Microestrutura

austentica

780C Tp = 0,25 .e [h]

26


Normalizao

Ao eutetide

SAE 1080:

Perlita fina

Perlita fina

1000 x

PF


Normalizao

Ao hipoeutetide

SAE 4340

Ferrita + perlita

fina

500 x

27


Normalizao

No resfriamento, o

surgimento da ferrita (do

campo + ) divide os

gros de autenita

T [C]

tempo

Resfriamento ao ar

No aquecimento, o

surgimento da

austenita (do campo

+ ) divide os gro

de perlita

SAE 1050

campo +

Gros grosseiros de ferrita e

perlita Gros finos de ferrita e

perlita


Tmpera

Objetivo:

Aumento da dureza, resistncia mecnica (limites de escoamento e resistncia) e

resistncia ao desgaste.

A ductilidade e a tenacidade dos aos temperados so nulas.

28


Tmpera

Procedimento:

Aquecimento at o campo austentico, seguido de resfriamento rpido em salmoura, gua,

leo ou ar forado.

Os resfriamentos da superfcie e do ncleo da pea devem ultrapassar as linhas de incio (Mi)

e de final (MF) de transformao martenstica.


Tmpera


100% de martensita com dureza entre 60 HRC e 67 HRC.

A martensita uma soluo slida supersaturada em carbono com reticulado TCC (tetragonal de

corpo centrado) de elevada dureza, tenacidade e

ductilidade nulas.

A martensita no empregada na forma pura, somente aps um tratamento de revenimento,

formando a martensita revenida.

29


57

Tmpera

723C

T [C]

tempo Ao 1040

Resfriamento

rpido abaixo de

Mf

Microestrutura

austentica

Campo

austentico

860C

Aos hipoeutetides


Tmpera

Ao hipoeutetide SAE

4340

Martensita

500 x

M (fim)

30


Tmpera

Os aos para tmpera devem apresentar teores de carbono acima de 0,4%.

Os aos com teores inferiores 0,4%C temperados apresentam microestrutura

martenstica, entretanto, esta no apresenta

dureza elevada devido s pequenas diferenas

entre os parmetros a e c da estrutura TCC

resultante.


Tmpera

No resfriamento lento da austenita:

+Fe3C

Ferrita e cementita

31


Tmpera

No resfriamento rpido da austenita:

Martensita


Tmpera

Nos aos de construo mecnica, o teor de carbono varia entre

0,40% e 0,80%. O teor de carbono determina a dureza da

martensita.

32


Meios de resfriamento severos, que impem elevadas taxas de resfriamento, promovem

elevados gradientes de temperatura entre

superfcie e ncleo do componente, isto

aumenta as tenses residuais, distores e a

tendncia trinca de tmpera.

Tmpera


Tmpera em gua

Os valores mais elevados de dureza (processo mais eficiente) so obtidos por meio de imerso,

mantendo-se a temperatura da gua entre 15 e

25C e agitao com velocidades superiores 0,25

m/s.

A temperatura, agitao e quantidade de contaminantes da gua ou o teor de aditivos so

parmetros controlados periodicamente.

33


Tmpera em gua

Comparativo

Reteno de vapor durante a tmpera

em gua de uma

engrenagem


Tmpera em leo

O leo o meio mais utilizado nos aos de construo mecnica (aos mdio

carbono e aos liga).

Todos os leos de tmpera tm como base os leos minerais derivados de

petrleo, normalmente, leos parafnicos.

34


A variao volumtrica resultante da

transformao

martenstica depende,

predominantemente,

do teor de C contido

no ao.

Trincas de tmpera


Trincas de tmpera

Camada superficial

de martensita

Ncleo de austenita

t

35


Trincas de tmpera

Gnese


A gnese das trincas de tmpera pode ser resumida em:

forma-se uma camada inicial de martensita;

com o resfriamento, as camadas de austenita sub-superficiais sofrem a transformao martenstica com um atraso em relao a camada inicial;

estas transformaes posteriores (com expanso volumtrica) impem tenses de trao sobre a camada inicial, que pode resultar em trincas, se estas tenses ultrapassarem o limite de resistncia.

Trincas de tmpera

Gnese

36


Revenimento

O revenimento um tratamento trmico destinado aos aos previamente temperados ou

martemperados (microestrutura martenstica),

com o objetivo principal de aumentar a

ductilidade e a tenacidade.

realizado em temperaturas inferiores 723C com tempos de durao e velocidades de

resfriamento controladas.


Revenimento

Tem

pera

tura

tempo

Tmpera Revenimento

austenita

martensita martensita revenida

trev = 1h

Trev = definida

pela dureza final

37


Revenimento

As variveis que controlam a microestrutura e as propriedades mecnicas dos aos temperados

so:

Composio do ao, incluindo teor de C, elementos

de liga e impurezas;

Temperatura de revenimento;

Tempo na temperatura de revenimento.


Referncias

1) Callister, W. D. MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING An

Introduction John Wiley & Sons 5th edition 1999

2) The Making, Shaping and Treatmet of steel USS

3) Thelning K. E. Steel and its heat treatement 2nd edition 1984

Filmes/Tratamentos_trmicos/meio_tmpera/10mmS45CkeyPAG.mpeg

38


Processos de conformao de

metais

Daniel Rodrigues

Classificao e definies quanto conformao

Conformao a frio

Recozimento para recristalizao na conformao a frio

Processos de conformao a frio

Conformao a quente

Processos de conformao a quente


Classificao quanto conformao dos metais

39


PLACAS BLOCOS TARUGOS

Acima de 500 mm 50 a 600 mm

15 a 200 mm

5 a 30 mm

25 a 100

mm

3 a 8

mm

5 a 30mm

Finos: 1,2 a

0,12 mm

Grossos: 7,6

a 1,5 mm


Os processos de conformao mecnica visam transformar as pr-formas fundidas (lingotes, placas, blocos e tarugos)

em um nmero elevado de produtos para a construo

mecnica (chapas, barras, tubos e arames) sem que ocorra

a retirada de massa (usinagem).

A deformao plstica resultante dos processos de conformao mecnica ocorre sob volume constante, assim

uma reduo de espessura sempre acompanhada por um

aumento no comprimento.

Metais policristalinos monofsicos constitudos por gros equiaxiais possuem microestrutura e propriedade

isotrpicas, ou seja, so iguais em todas as direes.

Conformao de metais

40


Com a deformao, os gros alongam-se tornando a microestrutura e as propriedades

mecnicas anisotrpicas, ou seja, as

propriedades variam de acordo com o sentido

da conformao mecnica.

Conformao de metais


Os produtos fundidos, geralmente, apresentam vazios de contrao (rechupes) e/ou porosidades

decorrentes de gases dissolvidos no metal.

Se as superfcies destas cavidades estiverem limpas (isentas de xidos), elas podero ser

fechadas por meio do caldeamento (soldagem por

presso) imposta pelo trabalho mecnico.

Conformao de metais

41


Em descontinuidades no abertas superfcie o

caldeamento total e a

localizao da regio

caldeada muito difcil.

(a)- ao acalmado (Al)

(b)- ao balanceado

(c)- ao efervecente

Conformao de metais


Como resultado da operao mecnica, as partculas de segunda fase e incluses, tendero

a assumir uma forma e uma distribuio que

correspondem aproximadamente deformao do

metal.

Os processos de conformao mecnica provocam a formao de um "fibramento" na microestrutura

dos metais e ligas. Este "fibramento" ser

formado pelo alinhamento de fases e / ou

incluses na direo de conformao.

Conformao de metais

42


Fibramento em componentes forjados de ao.

Conformao de metais


Conformao de metais

Os processos de conformao mecnica de metais so classificados em duas

categorias:

Conformao a frio (abaixo da temperatura

de recristalizao e

Conformao a quente (acima da

temperatura de recristalizao).

43


Os processos de conformao a frio produzem encruamento.

O encruamento o resultado de restries de

movimentao de

discordncias provocadas por

elas prprias (superpopulao

de discordncias).

O encruamento promove um aumento de resistncia

mecnica (limite de

escoamento, limite de

resistncia e dureza) e uma

reduo drstica de

ductilidade (alongamento) e

tenacidade (resistncia ao

impacto.)

Conformao a frio


Conformao a frio

30% de deformao 44% de deformao

Formao de florestas de discordncias contendo 109 mm-2

(1000 km de discordncias em 1 mm3 de material) caractersticas do

encruamento resultante da deformao a frio.

MET 60.000 x

44


Conformao a frio


O recozimento consiste em um aquecimento do metal deformado a uma

temperatura acima de temperatura de

recristalizao (em geral, entre 1/2 e 1/3

da temperatura de fuso absoluta em K),

normalmente seguido de resfriamento

lento (no interior do forno).

Conformao a frio

Recristalizao

45


Conformao a frio

Recristalizao


Determinao da temperatura de recristalizao em amostras de lato 70-30 encruado.

Conformao a frio

Recristalizao

46


O tratamento trmico de recozimento produzir novos gros contendo uma menor densidade de

discordncia (cerca de 103 mm-2). O processo de

recozimento divido em trs etapas:

recuperao,

recristalizao e

crescimento de gro.

Conformao a frio

Recristalizao


Processos de

recuperao,

recristalizao e de

crescimento de gro

envolvidos no

recozimento.

Note que o

crescimento de gro

uma ocorrncia

indesejvel no produto

e evitado pela

interrupo do

tratamento logo aps a

recristalizao.

Resfriamento no forno

47


Conformao a frio

Recristalizao


Processos de conformao a frio

Sero discutidos os seguintes processo de conformao a frio:

Laminao a frio de chapas;

Trefilao de arames;

Trefilao de tubos;

Estiramento, estampagem e cunhagem;

Hidroforming.

48


Processos de

Conformao de metais


Laminador de tiras a frio

Conformao a frio

49


Laminador de tubos costurados

Laminador de tubos com costura:

Tubos com dimetro interno entre 10 e 114 mm e espessura de parede

entre 2 e 5 mm


Laminador Sendzimir

Arranjo 1-2-3-4

com 20

cilindros

Folhas de ao

inox e ao-Si

t = 5 a 50 mm

tol = 1 a 5 mm

50


Laminador seqencial de perfis


Laminador Sendzimir

Cartuchos inseridos

hidraulicamente

51


Laminador Mandrilhador

Mannesman

Tubos com

dimetro interno

entre 57 e 426 mm,

com espessura

entre 3 e 30 mm


Trefilao

Trefilao de fio-mquina

A trefilao um processo de conformao

mecnica, normalmente realizado a frio em produtos

de seo circular (barras, tubos e arames).

52


Trefilao

Trefilao de tubos e barras


A chapa no presa, assim, parte do material

arrastado para o interior da matriz, ou seja,

algumas regies da chapa no apresenta

deformao plstica significativa

Estampagem

53


Estampagem

Na produo de componentes

estampados sempre

existe uma combinao

entre repuxo e

estampagem e outras

operaes como corte,

dobra etc.


Estiramento

54


Estiramento


Exemplos

55


Exemplos


Exemplos

56


Cunhagem

A cunhagem um processo de conformao a frio destinado a produtos com impresses

superficiais, como moedas, medalhas e

chaves.


Hydroforming

57


Conformao a quente


Laminador de tiras a quente

Conformao a quente

58


Conformao a quente

Nos processos de conformao a quente, a

deformao plstica

realizada acima da

temperatura de

recristalizao.

O metal deformado recristaliza-se

imediatamente e no

ocorre o encruamento.


Conformao a quente

Recristalizao durante a

conformao

mecnica a

quente.

59


Conformao a quente

Os processos de conformao a quente so caracterizados pelo emprego de tenses de

compresso menores, ausncia de encruamento no

produto e alta ductilidade da liga na temperatura de

conformao.

Por outro lado, os produtos apresentam superfcies contendo carepa, resultante da oxidao do metal

em alta temperatura e tolerncias dimensionais mais

abertas.

A caracterstica mais relevante dos produtos conformados a quente o seu elevado grau de

sanidade interna e anisotropia.


Forjamento

O forjamento consiste na alterao da forma de um metal por meio de

prensagem ou de martelamento.

A maioria das operaes de forjamento realizada a quente, entretanto certas ligas

podem ser forjadas a frio.

60


Forjamento

Empregam-se duas classes de equipamentos para o forjamento:

o martelo ou martelete de forjamento, que aplica

golpes de impacto rpidos sobre a superfcie do

metal (velocidades entre 3,0 e 20 m/s) e

prensas hidrulicas ou mecnicas de forjamento,

que submetem a liga a foras compressivas

aplicadas com velocidade lenta (velocidades entre

0,06 a 1,5 m/s).


Forjamento

O forjamento pode ser apresentado em duas variantes:

forjamento livre e

forjamento em matriz fechada.

61


Forjamento livre

Forjamento livre em prensa hidrulica Forjamento de anis


Forjamento em matriz fechada

No forjamento em matriz fechada, a pea deformada entre duas metades de matriz

que do a forma desejada ao metal, sendo

possvel obter tolerncias dimensionais mais

estreitas que no processo de forjamento

livre.

O equipamento mais usado a prensa de queda livre (drop hammer)

62



O equipamento mais usado o martelo de queda livre (drop

hammer).



63


Laminao de chapas

O processo de deformao plstica dos metais no qual o material passa entre

rolos conhecido como laminao.

Na laminao, o metal submetido a elevadas tenses de compresso,

resultantes da ao de prensagem dos

rolos, e tenses cisalhantes superficiais,

resultantes da frico entre os rolos e o

material.


Laminao de chapas

Tipos de laminadores

64


Laminao de chapas



Laminao de chapas


65


Laminao de perfis

A laminao de perfis visa produzir produtos com diferentes sees (trilhos,

barras quadradas, sextavadas, vigas

estruturais, cantoneiras).


Laminao de perfis

Esquema de passes necessrios para a laminao de um trilho ferrovirio.

66


Trefilao

Trefilao de tubos e barras

A trefilao um processo de conformao mecnica,

normalmente realizado a frio em produtos de seo

circular (barras, tubos e arames).


Trefilao

Trefilao de fio-mquina

67


Extruso

A extruso caracterizada pela deformao plstica de pr-formas pela ao de tenses de

compresso. Como no envolve tenses de

trao, possvel elevadas taxas de deformao e

a conformao de metais frgeis.

O processo de extruso apresenta as seguintes variantes:

Extruso convencional

Extruso inversa

Extruso combinada


Extruso

Extruso convencional

68


Extruso

Extruso inversa


Extruso

Produtos extrudados

69


Referncias

1) Callister, W. D. MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING An

Introduction John Wiley & Sons 5th edition 1999

2) The Making, Shaping and Treatmet of steel USS

3) Thelning K. E. Steel and its heat treatement 2nd edition 1984


Processos de fundio

Introduo

Fundio em areia

Fundio em coquilha

Fundio sob presso

Fundio de preciso

Defeitos dos fundidos

70


Processos de fundio

Exemplos de componentes

fundidos


Processos de fundio

Os moldes ditos permanentes, fabricados em materiais metlicos, so os preferidos para

grandes produes por minimizarem os custos de

moldagem e permitirem a obteno de excelente

acabamento superficial.

Entretanto, o custo do ferramental elevado e torna proibitiva sua aplicao em sries inferiores

a 10000 peas.

71


Processos de fundio

Para sries menores, os processos de areia, gesso e de moldes cermicos so mais indicados.

Entretanto, nestes processos, a menor velocidade

de resfriamento das ligas favorece o

desenvolvimento de microestruturas grosseiras e

o aumento do volume de microporosidades,

prejudicando a qualidade metalrgica dos

componentes.


Processos de fundio

Alm do material de moldagem, importante diferenciar os processos de fundio pela

forma de vazamento do metal, podendo ser:

por gravidade;

contra a gravidade com baixa presso e

sob alta presso.

72


Processos de fundio

Os processos de fundio mais importantes so:

Fundio em areia

Fundio em coquilha

Fundio sob baixa presso

Fundio sob alta presso (injeo)

Fundio de preciso


Fundio em areia

O processo de fundio em areia emprega como material de moldagem a areia de slica aglomerada com:

Bentonita (areia a verde)

Resinas sintticas de cura a frio

Resinas sintticas de cura a quente (shell molding)

73


Fundio em areia


Fundio em areia

74


Fundio em areia


Fundio em coquilha

Os moldes metlicos apresentam algumas vantagens sobre a fundio em moldes de areia. As principais so:

melhor acabamento superficial,

melhores tolerncias dimensionais;

permitem reduzir a sobre-metal de usinagem;

melhor qualidade microestrutural (e mecnica) devido a maior velocidade de resfriamento ;

menor necessidade de operaes de limpeza e rebarbao dos fundidos

75


Fundio em coquilha

Este o segundo processo na produo de componentes seriados.

As mquinas coquilhadeiras apresentam um custo bastante inferior s mquinas de injeo, alm de serem mais versteis. O processo em coquilha permite o uso de machos metlicos (acionados por pistes ou cremalheiras) ou machos em areia (como no caso de cabeotes de motor).


Fundio em coquilha

76


Fundio em coquilha


Fundio por gravidade em coquilha

Caixa do diferencial fundida em coquilha

(liga A356)

Manga de eixo fundida por gravidade em

coquilha (molde metlico)

77


Fundio por gravidade em coquilha

Cabeote fundido em coquilha

com machos em

Pistes fundidas por gravidade em

coquilha (molde metlico)


Fundio por gravidade

Coquilha basculante

Coquilha basculante

78


Fundio em coquilha


Fundio por gravidade

Coquilha basculante

Suportes de motor e cilindro-mestre

fundidos por gravidade em coquilha

basculante

79


Fundio em baixa presso

Este processo emprega coquilhas metlicas com vazamento por baixo, contra a gravidade, por meio de um tubo de

alimentao (pescador). As presses de 0,5 kgf/cm2 a 1,5

kgf/cm2 so aplicadas por meio de ar comprimido,

preferencialmente, contendo baixa umidade.

O processo da baixa presso foi desenvolvido especialmente para a fabricao de rodas automotivas,

principalmente devido sua geometria. Hoje seu emprego

expandiu-se para outros componentes automotivos (braos

e bandejas de suspenso) ou aeroespaciais.



Roda A356 fundida pelo processo de

baixa presso

Cabeote fundido pelo processo de baixa

presso

80



T4 T3

T2

T1 gua 2

gua 1

Ar 1

Ar 3 Ar 2



Mquinas de baixa presso

81


Fundio sob alta presso

(injeo)

O processo de fundio sob presso o mais usado na produo de peas fundidas em alumnio.

Como a velocidade de preenchimento elevada, o processo permite a produo de peas de paredes finas, com geometria complexa e com dimenses prximas s finais.



(injeo)

As mquinas de injeo mais comuns so do tipo cmara fria operando ao lado de um forno de espera, aquecido por meio de resistncias eltricas.

O sistema de vazamento (por meio de conchas) pode ser manual ou automatizado.

82



(injeo)

A presso de injeo fica entre 100 a 200 atmosferas (103 a 206 kgf/cm2)



(injeo)


injetados

83



(injeo)


injetados


Fundio sob presso (injeo)

84


Fundio sob presso (injeo)


Fundio sob presso

(semi-slida)

flauta de injeo fundida por injeo

semi-slida

85


Fundio de preciso

(cera perdida)

O molde composto por camadas sucessivas de lama cermica, normalmente base de zirconita e slica coloidal, e material refratrio particulado (estuque).


Fundio de preciso

(cera perdida)

Exemplos de fundidos de preciso

86


Fundio de preciso

(cera perdida)


Fundio de preciso

(cera perdida)

87


Fundio de preciso

(cera perdida)


Fundio de preciso

(cera perdida)

88


Fundio de preciso

(cera perdida)


Fundio de preciso

(cera perdida)

89


Rechupes

Os rechupes decorrem da contrao lquido-

slido da liga.

O projeto de alimentao deve

prever as regies mais

propensas rechupe.


Rechupes

Os defeitos de rechupe so sistemticos, ou seja, ocorrem na mesma posio do fundido, que normalmente, uma regio de maior massa, isolada da alimentao do massalote.

A ao corretiva a alterao das passagens, visando alimentar a regio de rechupe.

90


Rechupes

Diversas intensidades de rechupes

observados por meio

de raios-X.


Microporosidades

Microporosidades dispersas homogeneamente pelo fundido (decorrentes do elevado teor de hidrognio).

91



Metalurgia do P Processos e Produtos sinterizados

O processo e sua aplicao

Produo e caracterizao de ps metlicos

Compactao e Sinterizao

Produtos Sinterizados

92


Exemplos de peas produzidas por metalurgia do p.

METALURGIA DO P PROCESSOS E PRODUTOS SINTERIZADOS



93





94


Caractersticas gerais do Processo Metalurgia do P.



Nichos onde atua a Metalurgia do P.


95




mtodos fsico-qumicos

mtodos eletroqumicos

processos mecnicos

atomizao

PROCESSOS DE PRODUO DE PS METLICOS


96


Fluxograma do processo de produo de ferro carbonila atravs de decomposio a partir de gs.

O Processo Carbonila



O Processo Carbonila

a) Aspecto de seo do p de ferro carbonila e

b) Aspecto morfolgico e topogrfico do mesmo p.


97


Reduo

Figura 2.2.2 Aspecto tpico para p de ferro reduzido.



Hidretao

Micrografia eletrnica de p

de Ti aps desidretao.

Classificado entre 100 e 200#.


98


Ilustrao de capacitores

de Nb. Aps produopor HdH,

p compactado, anodizado e

ento o eletrodo de MnO2

introduzido.

Hidretao

Micrografia eletrnica de

p de Ti aps desidretao.

100 - 200#.

Nb sinterizado - capacitor.



P eletroltico

Formao de p metlico (ferro) em clula

eletroltica. O material do anodo dissolvido, depositando-se no

catodo. Uma diferena de potencial externa ativa o processo. Depois

da deposio, o depsito formado no catodo lavado, seco, modo,

classificado e recozido.

P de cobre obtido pelo mtodo eletroltico.


99


Moagem

Esquema de moinho de bolas.

Vista de moinho de bolas usado industrialmente.



Moagem

Esquema de moinho atritor.

Moinho atritor de laboratrio.


100


Atomizao

Processo de atomizao a gua e seus principais parmetros.



Atomizao

Planta de laboratrio de atomizao a gua (IPT).


101


Atomizao

Detalhe do bocal de atomizao a gua.



Atomizao

Esquema de arranjo para atomizao a gs. Detalhe da desintegrao durante

atomizao a gs. O filete de metal

lquido primeiramente subdividido em

placas, e posteriormente em ligamentos,

elipsides, e finalmente esferas.


102


Atomizao

Foto de atomizador a gs do IPT.



Atomizao

Esquema de atomizao horizontal, empregada no caso de metais de

baixo ponto de fuso.


103


Atomizao

Esquema de atomizao por depresso.



Atomizao

Comparao entre p atomizado a gs (ao maraging) a gua (ao inoxidvel).


104


Atomizao

Atomizao por centrifugao.



Atomizao

Esquema de spray-forming.


105


Atomizao

Comparao entre processos de fabricao de ps.



Atomizao

Ps obtidos por diferentes processos.


106


Esquema de quarteador para amostragem.

Dispositivo de amostragem de ps.

Amostragem



Morfologia

O que define basicamente

a morfologia das partculas

o processo utilizado.

Assim se, por exemplo,

moagem caracterizada

por partculas angulares,

uma atomizao a gs

reconhecidamente

empregada quando se

objetiva obter partculas

esfricas

Possveis morfologias para ps metlicos


107


Morfologia

Ps obtidos por diferentes processos - diferentes aspectos morfolgicos



Granulometria

Dimenses para uma partcula como a

apresentada na figura podem ser definidas por

exemplo pelo dimetro de um circunferncia

qual a partcula est circunscrita ou pelo

dimetro de uma circunferncia de mesma

rea projeta da partcula. O que ir definir o

dimensionamento o tipo de medida utilizado

Duas maneiras de dimensionar uma partcula.


108


Granulometria

Distribuio por peneiramento e grfico de distribuio normal

Tabela 3.1 Converso de

micrometro em mesh.



Escoabilidade e densidade aparente

Densidade aparente e escoabilidade - Funil Hall

As medidas de escoabilidade e

densidade aparente so realizadas

num mesmo dispositivo, uma funil,

no interior do qual colocado uma

quantidade de p que flui livremente

por gravidade. O tempo necessrio

para que 50g de p escoe

justamente o valor da escoabilidade.

A densidade aparente medida pela

massa contida em recipiente de

volume conhecido e que foi

preenchido no mesmo arranjo da

escoabilidade.


109


Caracterizao de Ps Perda ao hidrognio

Arranjo de ensaio de perda ao hidrognio.

O ensaio de perda ao hidrognio que como objetivo uma medida indireta

do teor de oxignio, embora constituintes volteis tambm sejam

contabilizados. Basicamente coloca-se uma quantidade conhecida de p

no interior de forno sob atmosfera redutora (hidrognio)



Perda ao hidrognio

Condies para ensaio de perda ao hidrognio


110


Compressibilidade

Ensaio de compressibilidade.

Um ensaio como o de

compressibilidade mede a

variao de densidade a

verde com a presso de

compactao. Uma matriz

se formato simples pode

ser utilizada. O resultado

pode ser expresso na

forma grfica.



Ruptura transversal

Determinao de resistncia ruptura transversal.

Este ensaio tanto pode ser

aplicado ao compactado

como ao sinterizado. No caso

do compactado

determinada a resistncia a

verde, e no caso do

sinterizado determina-se a

resistncia ruptura

transversal. O arranjo

basicamente o mesmo


111


Ruptura transversal

Determinao de resistncia ruptura transversal.

Este ensaio tanto pode ser

aplicado ao compactado

como ao sinterizado. No caso

do compactado

determinada a resistncia a

verde, e no caso do

sinterizado determina-se a

resistncia ruptura

transversal. O arranjo

basicamente o mesmo



Variao dimensional

Esquema de dilatmetro.

Assim, ensaios para determinao de variao dimensional na

sinterizao so necessrios. Isto pode ser feito de uma maneira

simples, comparando dimenso antes e depois da sinterizao,

ou de um modo mais sofisticado, por dilatometria.


112


Densidade

A medida de densidade pode

ser feita, se a geometria da

pea (amostra) permitir,

atravs da determinao da

massa e do volume

geomtrico. Para geometrias

complexas ou mesmo medidas

mais precisas, o mtodo

hidrosttico empregado. A

idia medir o volume de

gua deslocado pela amostra

medida de densidade hidrosttica



Microestrutura

Diferena entre partcula,gro e aglomerado.

Seo polida de p de ferro atacada com Nital

Alm de visualizar gros, partculas e aglomerados, a

observao de seo polida devidamente preparada e

eventualmente atacada, permite identificar a presena dos

constituintes (fases) microestruturais do p.


113


Microestrutura

Aspecto de p de silcio atomizado a gs (a), modo (b) e seo polida de

p atomizado (c).



Microestrutura

Micrografias de ao sinterizado contendo

diferentes teores de carbono

combinado na forma de perlita.

A preparao e investigao da

microestrutura de sinterizados

similar a de materiais produzidos

convencionalmente. O estudo da

microestrutura de materiais

sinterizados possui diversos

aspectos e satisfaz diversas

necessidades. Um exemplo tpico

na identificao de carbono

combinado


114


Conformao Mistura

Anteriormente conformao em

si, seja ela por compresso ou no,

deve ser considerada a questo

das mistura, que envolve diferentes

mecanismos e dispositivos.

Mecanismos durante a mistura de ps.



Conformao Mistura

Anteriormente conformao em

si, seja ela por compresso ou no,

deve ser considerada a questo

das mistura, que envolve diferentes

mecanismos e dispositivos.

Mecanismos durante a mistura de ps.

Dispositivos de mistura.


115


Conformao Mistura

Efeito das condies de processamento na mistura.



Conformao Mistura

Para ps muito finos, que no

escoam, uma tcnica de mistura

que envolve aglomerao deve

ser empregada. Isto acontece no

caso de metal duro e tambm

para ferrites, ps com tamanho

mdio de partcula de

aproximadamente 1m. Dois

dispositivos clssicos de

aglomerao podem ser

empregados, prato ou sray-

drying.

Processos de aglomerao: prato e spray-

drying


116


Conformao Compactao Uniaxial a Frio

Ilustrao de compactao uniaxial a frio

Uma quantidade definida de p alimenta a cavidade de

uma matriz e ento comprimido pelo movimento de

punes.




Movimentao dos punes e sapata durante compactao.

Os movimentos dos punes devem

estar perfeitamente sincronizados com o

movimento do alimentado de p

(sapata). A velocidade da sapata deve

levar em considerao a escoabilidade

do p. Movimentos de vibrao da

sapata facilitam o preenchimento da

cavidade da matriz.


117


Compactao Uniaxial a Frio





118



Microestrutura tpica de material compactado. Fratura (a) e seo polida (b).



Compactao Uniaxial a Frio METALURGIA DO P PROCESSOS E PRODUTOS SINTERIZADOS

119



Durante a extrao h normalmente

restaurao de deformao elstica, o

que pode causar problemas como

trincas e o defeito denominado por

laminao. Para minimizar o problema

da trinca no deve haver movimento

relativo entre os punes, como por

exemplo se eles subirem

conjuntamente.

Restaurao de deformao elstica durante extrao causando trincas.




A laminao minimizada pela

insero de um pequeno raio de

curvatura na matriz

Liberao de deformao elstica durante extrao causando

laminao (a). A introduo de raio de curvatura (b)

na matriz minimiza o problema.


120





Conformao Compactao Isosttica a Frio

Na compactao isosttica a frio, o

p colocado num recipiente de

borracha que ento selado. O

recipiente vai para um vaso de

presso onde o leo l contido

comprimido, transferindo presso

para o p. Presses de at 400-

500MPa podem ser usadas.

Esquema para compactao isosttica a frio.


121


Conformao Compactao Isosttica a Frio

uma tcnica utilizada para ps de baixa

compressibilidade, como de materiais

cermicos e intermetlicos.

Vista de equipamento para compactao isosttica a frio da Diviso de

Metalurgia do IPT.



Conformao Compactao Isosttica a Quente

Esquema para compactao isosttica a quente.


122




Conformao Moldagem de Ps por Injeo

Uma tcnica de fabricao

bastante verstil para

produo de peas metlicas

de geometria complexa,

estreitas tolerncias

dimensionais e excelente

acabamento superficial a

injeo sob presso

Peas produzidas por MPI.


123



Etapas do processamento por Moldagem de Ps por Injeo MPI

Na MPI o p misturado a um ligante

(polmero base, constituintes de baixo

peso molecular e aditivos), com o

objetivo de conferir caractersticas de

fluidez adequadas injeo e

resistncia suficiente para o manuseio

do componente injetado. Para a

obteno da pea final so necessrias

basicamente duas outras etapas: a

remoo do ligante e a sinterizao.




Microestrutura aps a injeo e aps debinding


124



Peas durante a sinterizao.

Aps a remoo do aglomerante,

realizada a etapa de

sinterizao, que confere as

caractersticas finais do produto.




Um exemplo de pea de elevada

complexidade, que ilustra bem a

potencialidade da MPI

Turbina sinterizada de SiC produzida por MPI


125


Divide-se a sinterizao em duas classes: sinterizao em fase lquida sinterizao com fase lquida transiente sinterizao com fase lquida persistente

sinterizao no estado slido

Na sinterizao, variveis como temperatura, tempo e atmosfera, podem ser manipuladas com base nas caractersticas do compactado a ser sinterizado.



Mecanismos de Sinterizao

No estgio inicial observa-se um aumento na rea de

contato entre as partculas, arredondamento dos poros, e

contrao de agregados de p envolvendo aproximao

de partculas.

Pescoo formado durante a sinterizao. Microscopia Eletrnica de Varredura a esquerda e esquema a direita


126



escoamento viscoso

escoamento plstico

evaporao e condensao

difuso volumtrica

difuso por contorno do gro

difuso superficial

Podemos destacar os seguintes mecanismos de transporte de massa possveis:

Principais mecanismos na sinterizao




No estgio intermedirio observa-se uma competio entre

crescimento de gro e densificao. Este estgio praticamente

determina as propriedades do sinterizado.

Contorno de gro em movimento

restringido pela presena de um poro.

Representao tridimensional de um poro formado entre vrias

partculas.


127



O estgio final da sinterizao um processo lento onde poros j isolados e

esfricos contraem-se por difuso volumtrica. Os poros funcionariam como

emissores de lacunas, principalmente para contornos de gro.

Representao de duas situaes onde a densificao favorecida pelo ancoramento dos contornos de gro pelos poros.




Microestrutura de paldio sinterizado em diferentes condies: a) 4

horas a 750oC; b) 4 horas a 950oC; e aquecida a

1400oC a uma taxa de 5k/min.


128


Sinterizao de misturas de ps

Esquema considerando a dissoluo de um constituinte B num constituinte A, e a distncia para interdifuo L relativa a um dimetro l do constituinte B.

Existem vrios modelos que tem por objetivo a quantificao dos fenmenos envolvidos na interdifuso. Boa parte deles baseiam-se em simetrias e simplificaes geomtricas. Mesmo assim tem sido possvel a aplicao destes modelos quando o sistema apresenta nmero reduzido de variveis




Os parmetros que afetam a homogeneizao durante a sinterizao so

principalmente o tamanho de partcula, o tempo, e a temperatura de

sinterizao. O tamanho de partcula importante por estar relacionado

com distncias para difuso. A temperatura afeta a taxa de

homogeneizao por alterar a difusividade dos elementos envolvidos.

Seo polida de fios de cobre intercalados com

fios de nquel sinterizados por 50 min. a 1070 oC

numa atmosfera de He. Micro-porosidades no

cobre devido a efeito Kirkendall.


129



Microestrutura de liga FeSi obtida por mistura de ps. Imagem direita evidencia efeito Kirkendall em campo escuro.



Sinterizao com Fase Lquida

Considerando-se o caso clssico de sinterizao com fase lquida , trs

estgios podem ser definidos:

1. rearranjo das partculas

2. dissoluo e repreciptao

3. sinterizao no estado slido

Densificao em funo do tempo de sinterizao considerando os trs estgios da sinterizao com fase lquida.


130


Sinterizao com Fase Lquida

Microestrutura de liga 95%W, 3%Ni e 2%Fe sinterizada a 1475oC. As partculas de W tinha originalmente 3m e por coalescimento chegaram a mas que 50m.



Equipamentos e Atmosferas de Sinterizao

A sinterizao via de regra se d

sob atmosfera inerte, como vcuo,

ou redutora como sob hidrognio.

Materiais que podem ser

sinterizados em temperatura de

at 1150 oC pode utilizar-se de

fornos contnuos, ou de esteira.

Esquema de forno de esteira.


131



Vista da entrada de forno de esteira.




Vista de sinterizao a vcuo.


132


Operaes complementares

ferroxidao




sinter hardening


133


Aos: mdia e alta densidade

Evoluo na utilizao de peas sinterizadas pela indstria

automobilstica considerando o mercado

americano para carros familiares.

Os aos constituem a classe mais

importante de produtos

sinterizados. Isto reside

principalmente no fato de que a

indstria automobilstica e de

auto-peas est consumindo

cada vez mais produtos

sinterizados, na sua maioria ao

sinterizado



Propriedades mecnicas para

um ao sinterizado com 4% de

nquel. Densidade e carbono

combinado como variveis.



134



Exemplos de peas sinterizadas em ao.



Aos sinterizados podem ser produzidos a partir de diferentes ps:

ps elementares;

pr-difundidos;

pr ligados.



135





Cobre e ligas

Cobre metlico sinterizado basicamente no possui aplicao

prtica, no entanto, ligas de cobre ocupam cerca de 10% do

mercado de produtos sinterizados. Peas porosas sinterizadas em

bronze so das mais antigas da metalurgia do p e so usadas em

filtros e buchas. A composio mais usada a Cu-10%Sn, com

eventuais adies de P e Pb. Lato sinterizado com de 10 a 40%

de Zn tambm encontra aplicao em motores.


136


Produtos Sinterizados Cobre e ligas

Exemplos de peas sinterizadas em ligas de cobre.



Cobre e ligas


137


Ligas de Alumnio

Devido presena de uma camada do xido estvel Al2O3 na

superfcie das partculas de alumnio, praticamente impossvel

sinterizar compactados de alumnio puro at altas densidades. A

temperatura de sinterizao fica limitada a 630oC, e bastante

prxima do ponto de fuso do alumnio. Ps pr-ligados podem ser

usados para obter-se uma fase lquida durante a sinterizao e

assim dissolver o xido superficial



Metal Duro

constitudo de pelo menos um composto duro e uma matriz que funciona como aglomerante.

O composto duro muito comumente o carboneto de tungstnio. O aglomerante muita das vezes

o cobalto. O metal duro WC-Co sem dvida o mais utilizado. A presena do aglomerante

possui duas razes: melhorar a sinterizao pela presena de fase lquida e aumentar a

tenacidade do produto final

Classificao dos

produtos em metal

duro.


138


Metal Duro

Microestruturas tpicas de metal duro, uma para o WC-20%Co (a) e outra para o

WC-TiC-NbC-9%Co (b).

a b



Metal Duro

a b

Peas em metal duro utilizadas em usinagem (a) e para outras aplicaes (b).


139


Figura 7.4.3

Fluxograma do processo de

fabricao de metal duro,

incluindo as vrias combinaes

possveis.

Obteno do carboneto de tungstnio

a partir do minrio, envolvendo a

produo do paratungstato de amnia,

reduo em hidrognio e sntese do

carboneto

Preparao dos outros carbonetos que

no o de tungstnio

Mistura com outros constituintes,

carbonetos e cobalto seguida de

mistura intensa

Conformao, normalmente por

compactao

Sinterizao


Metal Duro



Metal Duro


140


Metal Duro



Materiais Magnticos

Ilustrao relativa funo das duas

classes de materiais magnticos:

moles (ncleos) e ms.Os materiais

para ncleos devem possuir boa

capacidade de amplificao do

campo magntico, como o que

produzido por uma bobina. Por outro

lado, os ms devem possuir boa

capacidade de armazenamento de

campo magntico, para que

funcione como gerador de campo,

quando de sua utilizao

Classificao de materiais magnticos.


141


Materiais Magnticos

Propriedades de alguns materiais sinterizados.

Em termos de composio qumica, os materiais sinterizados so

similares aos laminados. Temos portanto desde o ferro puro at ligas

mais sofisticadas como as ligas ferro-nquel (permalloy), passando

por ligas ferro-silcio, ferro-fsforo, aos inoxidveis ferrticos, dentre

outras



Materiais Magnticos

Ilustrao do processo de orientao de

partculas monocristalinas durante a

compactao de ms produzidos por metalurgia

do p. A orientao seguida de compactao e

sinterizao. Esta orientao se d pela

aplicao de um campo magntico atravs de

bobina posicionada ao redor de uma matriz de

compactao, na cavidade da qual o p a ser

compactado est confinado. A capacidade de

orientao segundo este campo depende de

vrios fatores, sendo que os mais importantes

so a constituio do material (ferrite, terra-rara,

etc.) e tamanho das partculas. Quanto maior o

grau de orientao melhores sero as

propriedades magnticas do m Ilustrao de partculas monocristalinas sendo

alinhadas segundo campo magntico externo

aplicado na compactao


142


Materiais Magnticos

Evoluo cronolgica do produto

energtico de ms. So apresentados

separadamente os ms cermicos

(ferrites) dos metlicos. A dcada de

50 marcada pelo desenvolvimento de

anisotropia via metalurgia do p, com o

surgimento das ferrites anisotrpicas.

Na dcada de 70 verificada uma

exploso de propriedades

magnticas com o surgimento dos

ms sinterizados de terras-raras

Desenvolvimento cronolgico de ms.



Materiais Magnticos

Exemplos de ms

comercias.


143


Contatos Eltricos

O termo compostos refere-se aqui combinao de metais com a presena de

segunda fase insolvel no metal matriz lquido. Contatos assim so

normalmente produzidos por metalurgia do p. Nesta categoria inserem-se os

seguintes contatos:

Prata-tungstnio com 25 a 50% em peso de Ag

Prata-carbeto de tungstnio com 35 a 65% em peso de Ag

Cobre-tungstnio com 20 a 50% em peso de Cu

Prata-molibdnio com 30 a 50% em peso de Ag

Prata-xido de cdmio com 85 a 90% em massa de Ag

Prata-grafite com 90 a 99% em massa de Ag

Prata-nquel com 40 a 90% em peso de Ag.



Escovas

Escovas so componentes que transferem corrente eltrica entre um elemento rotativo e outro

estacionrio em motores eltricos e geradores. Para mquinas de alta tenso e alta corrente,

buchas de grafite so mais adequadas, e no caso de baixa tenso (alta corrente) so necessrias

buchas com maior condutividade eltrica

Exemplos de escovas.


144


Mancais Auto-Lubrificantes

Notas: (A) - Dados vlidos para a pea acabada; (B) Pea impregnada, leo com densidade igual

0,875 g/cm3; (E) - A mais alta porcentagem de Grafite (5%), este material contem apenas traos de olo,

e 3% de Grafite e 6,2/6,6 g/cm3 de densidade, contm 3 a 10% de leo; (F) - A quantidade de leo

diminui com o aumento da densidade. Os nmeros apresentados referem-se ao valor superior da

densidade

Mancais de Bronze




Mancais de Ferro

Notas: (A) - Dados vlidos para a pea acabada; (B) Pea impregnada, leo com densidade igual 0,875 g/cm3;

(D) Carbono metalurgicamente combinado


145



Notas: (A) - Dados vlidos para a pea acabada; (B) - Pea impregnada, leo com dens. = 0,875

g/cm3; (D) - carbono metalurgicamente combinado

Mancais de Ferro



Filtros Metlicos Sinterizados

Filtros so peas porosas que somente so produzidas por metalurgia do p. Podem ser de

diversos materiais, sendo os mais comuns em bronze e ao inoxidvel. Diferentes formatos,

processos de fabricao, permeabilidade e capacidade de reteno podem ser obtidos. Um filtro

pode ser produzido por compactao e sinterizao ou mesmo por vibrao. Tcnicas de

laminao tambm podem ser empregadas


146





147


Tratamentos de Superfcie

Tipos de tratamentos: termoqumicos e Metalizao

Cementao

Nitretao

Carbonitretao

Asperso trmica


Tratamentos termoqumicos

Os tratamentos termoqumicos promovem um endurecimento superficial pela modificao da composio qumica e microestrutura em regies superficiais.

Seu objetivo o aumento de dureza e resistncia ao desgaste de uma camada superficial, mantendo-se a microestrutura do ncleo dctil e tenaz.

148


Tipos de tratamentos

termoqumicos

Os tratamentos termoqumicos mais importantes industrialmente so:

cementao;

nitretao e

carbonitretao


Cementao

Consiste na difuso de carbono para a superfcie do componente, aquecido em

temperaturas suficientes para produzir a

microestrutura austentica. A austenita

posteriormente convertida em martensita por

meio de tmpera e subsequente revenimento.

A cementao realizada somente em aos ao carbono e aos baixa-liga com teores de

carbono inferiores a 0,25%.

149


Cementao

A cementao classificada de acordo com o meio empregado para a difuso de

carbono:

cementao gasosa,

cementao lquida e

cementao slida.


Cementao gasosa

o mais importante processo de cementao industrial.

O aporte de carbono fornecido pela atmosfera gasosa do forno, que inclui

hidrocarbonetos, como o metano propano e

butano ou hidrocarbonetos lquidos

vaporizados.

150


Cementao gasosa

A atividade de carbono controlada de modo a produzir camadas superficiais com teores

de carbono entre 0,8 e 1,0% de C.

Os componentes, suportes e grelhas so limpos a quente em solues alcalinas antes

de serem processados. Outra prtica o

aquecimento ao ar at 400C visando a

eliminao de contaminantes orgnicos.


Cementao gasosa

151


Equipamentos

Cementao gasosa


Cementao lquida

As camadas cementadas pelo meio lquido so similares s obtidas com o meio gasoso,

entretanto, os ciclos so mais curtos devido

ao perodo de aquecimento ser mais rpido.

Os banhos de sal apresentam coeficientes de transferncia de calor muito elevados por

apresentarem, simultaneamente, conduo,

conveco e radiao.

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Cementao lquida

A composio dos banhos base de cianetos e o processo dividido em duas variantes:

Banhos de baixa temperatura operam em temperaturas entre 845 e 900C. So mantidos com

uma camada protetiva de carbono (carvo modo) e

so indicados para camadas com profundidades entre

0,13 a 0,25 mm.

Banhos de alta temperatura - operam em temperaturas entre 900C e 955C. So indicados para

profundidades de camada entre 0,5 mm e 3,0 mm,

entretanto, sua principal caracterstica o rpido

desenvolvimento de camadas entre 1 e 2 mm.


Cementao slida

Na cementao slida os componentes so colocados no interior de uma caixa metlica com tampa, na

presena de misturas carbonetantes slidas.

As misturas carburantes ou preparados para cementao so compostos por carvo vegetal e

carbonatos como substncias ativadoras (carbonato de

brio, carbonato de clcio, carbonato de potssio e

carbonato de sdio).

Temperaturas do processo entre 850 e 950C

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Cementao slida

Mecanismo:

Em temperaturas elevadas o C combina-se com o oxignio presente na caixa formando CO2:

C + O2 CO2

O CO2 reage o carbono conforme a reao de Bourdoard:

CO2 + C 2 CO

O CO gerado decompe-se em carbono atmico que difunde-se no metal:

2 CO 2 C + O2 A formao de CO favorecida pela presena dos

carbonatos


Microestrutura

Cementao

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ABENDI Nivelamento N3 - 2011 Daniel Rodrigu

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