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