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Qualidade dos materiais em benefício

da manutenção industrial

Onde a qualidade dos materiais aparece?

Etapas da vida de um rodete de moenda

Etapas da vida de um eixo de moenda

Como uma montagem inadequada pode afetar o desempenho

Breve histórico do desenvolvimento de materiais nas Usinas

Severidade do trabalho, condições de carga e hibernação

Projeto

Dimensionamento

Especificações e tratamentos

Fabricação

Qualidade dos materiais na manutenção Onde a qualidade aparece nos componentes ou equipamentos?

Qualidade

dos materiais

Inspeção de fabricação

Utilização / Aplicação

Inspeções regulares

Recuperações

Descarte

Montagem dos componentes A importância de cada uma destas

etapas depende da severidade do

trabalho, condições de carga (FS),

comprometimento da produção,

vida útil, segurança patrimonial e

pessoal, dentre outras

A preocupação com a qualidade

deve acompanhar a vida inteira de

cada peça e/ou equipamento

Qualidade dos materiais na manutenção Rodetes – Dimensionamento e Projeto

Perfil evolvente aproximado

Formato do dente (resistência à flexão) Sobremetal no

fundo do dente

Tratamento térmico

superficial

Qualidade dos materiais na manutenção Rodetes – Especificações e tratamentos Propriedades Mecânicas

Faixa de trabalho

do engrenamento

Qualidade dos materiais na manutenção Rodetes – Fabricação

Fabricação mediante projeto dimensional previamente analisado

e aprovado

Previsão de sobremetal no fundo do dente e posterior usinagem

para remoção da camada descarbonetada

Rodete deve ser fornecido nas condições previstas no projeto

previamente fornecido ou aprovado

Tolerâncias dimensionais para diâmetros, dentes e passo

conforme norma ABNT NBR 6645 – 1986 – Classe GTA 4

Tratamento térmico: normalizado, temperado e revenido – Dureza

220 a 260 HB

Tempera superficial por indução com profundidade de 5 a 8 mm e

revenimento – Dureza 400 a 450 HB

Qualidade dos materiais na manutenção Rodetes – Inspeção de Fabricação

Dureza – 2 etapas • Após fundição e tratamento térmico (220 a 260 HB)

• Após tempera superficial e revenimento (400 a 450 HB)

Partícula Magnética – 3 etapas • Após rebarbação mapeamento das cavidades

• Após tratamento de normalização

• Após tempera superficial e revenimento dos dentes

Ensaios de metalografia – Microestrutura e tamanho do grão

Ultra som • Área de varredura: superfície dos dentes, laterais e cubo

• Critérios de aceitação previamente especificados

Dimensional

• Furos usinado e canais de chavetas

• Gabarito para verificação do perfil dos dentes

• Tolerâncias do fundido conforme norma previamente definida

Qualidade dos materiais na manutenção Rodetes – Procedimento de montagem

Nos rodetes montados a frio o

torque é transmitido através do

atrito em 3 regiões: nas 2 faces

tangenciais das chavetas e apoio

do furo do rodete no eixo

Posição de montagem e

verificação do contato das

chavetas

Um rodete bem montado não

precisa de artifícios para travamento axial

Qualidade dos materiais na manutenção Rodetes – Utilização / Aplicação

Lubrificação dos rodetes • Lubrificação por banho

• Lubrificação por aspersão

• Lubrificação por gotejamento

Faixa de trabalho do engrenamento

Avaliação visual – amassamento, destacamento de material, condições

dos furos e rasgos de chaveta

Inspeções a serem realizadas em todas as entressafras:

Jateamento e inspeção por partículas magnéticas

Eliminação de trincas utilizando discos de desbaste e pontas montadas

Qualidade dos materiais na manutenção Rodetes - Inspeções regulares durante a vida útil e recuperações

Pequenas cavidades devem ser adoçadas e não precisam ser soldadas

Estabelecer limites para recuperação de amassamento e trincas

Tratamentos térmicos • Antes de iniciar serviço de recuperação (Normalização)

• Após recuperação pro soldagem das trincas (Alívio de Tensão)

Aplicar revestimento duro restrito à região da indução anterior

Método de goivagem deve ser excessão e não a regra

Qualidade dos materiais na manutenção Rodetes – Recuperações inadequadas

Qualidade dos materiais na manutenção Rodetes – Descarte (sem recuperação)

Antes de decidir pela recuperação recomenda-se avaliar suas condições,

definindo sua viabilidade a partir de parâmetros pré-estabelecidos

Efetuar inspeção detalhada e avaliar a viabilidade técnica para sua

recuperação, por exemplo: • Limitar recuperação se o amassamento for maior que 10 % de espessura do dente

• Profundidade de trincas acima de determinado valor (p.ex: > 15 % espessura do

dente na região da trinca

• Dureza no corpo do rodete abaixo de um determinado valor (p.ex: < 170 HB)

Estabelecer um limite para o custo do serviço em relação ao valor de uma

peça nova (p.ex: 35 %)

Qualidade dos materiais na manutenção Rodetes – Alteração dimensional – solução impossível na prática

A diferença entre eles é a correção

utilizada na geração do perfil

Qualidade dos materiais na manutenção Eixos de Moenda – Dimensionamento, Projeto e Especificações

Seleção do material:

• SAE 4340

• SAE 8640

• SAE 1045 selecionado

Forjado com tratamento térmico:

Normalizado, temperado e

revenido

F L1

L2

F = Força de esmagamento (Sistema Hidráulico)

L1 = Centro do mancal ao início do

colo do eixo

L2 = Centro do mancal até o início da

camisa


Dimensionamento pela tensão de

flexão sob fadiga nas 2 seções mais

críticas, considerando os fatores de

concentração de tensão

Momento Fletor nas 2 seções

Mf1 = F x L1

Mf2 = F x L2


Seção 1 (colo do eixo):

Redução de 35 % na tensão

Seção 2 (início da camisa):

Redução de 40 % na tensão

Qualidade dos materiais na manutenção Eixos de Moenda – Dimensionamento e Projeto

Dimensões adequadas às cargas

de trabalho

Geometria e acabamento

Encruamento superficial

Proteção para os mancais (vedações)

Qualidade dos materiais na manutenção Eixos de Moenda – Fabricação e Inspeções

Inspeção da barra forjada • Inspeção dimensional da barra

• Ensaio de tração

• Verificação da dureza

• Resistência ao impacto (Resiliência)

• Análises química e metalográfica

• Ensaio de partículas magnéticas

• Ensaio de ultra-som

Inspeção de usinagem do eixo • Inspeção dimensional

Dimensões e tolerâncias dimensionais

Acabamento superficial (rugosidade)

Tolerâncias de forma (concentricidade, ovalização, batimentos)

• Verificação da dureza

nas áreas roleteadas (checar roleteamento)

nas demais regiões sem roleteamento

Qualidade dos materiais na manutenção Eixos de Moenda – Montagem dos componentes, utilização e aplicação

Montagem das camisas • Interferência de montagem correta

• Sem danos superficiais durante a montagem ou desmontagem

Montagem dos rodetes • Procedimento de montagem a frio correto

• Acabamento das chavetas

• Contato das chavetas nas regiões de transmissão de torque

Montagem dos mancais • Utilização de folgas adequadas

• Verificação do contato eixo / casquilhos

• Verificação das condições do sistema de lubrificação

Proteção do eixo • Sistema de vedação para os mancais

• Sistema de vedação com camisas perfuradas

• Proteção contra respingos de solda

Qualidade dos materiais na manutenção Eixos de Moenda – Inspeções regulares

Todos os eixos que trabalharam durante a safra devem ser

inspecionados na entressafra

Inspeção visual • Deformações localizadas

• Condições superficiais e sítios de corrosão ou oxidação

• Condições dos rasgos de chavetas

Ensaios não destrutivos • Líquido penetrante

• Partículas magnéticas

• Ultra-som

CAMISA

EIXO

DIFICULDADES NA INSPEÇÃO

DE EIXOS

1 2

Qualidade dos materiais na manutenção Eixos de Moenda – Inspeções regulares

Qualidade dos materiais na manutenção Eixos de Moenda – Recuperar ou descartar

Sítios de corrosão devem ser eliminados.

Ponto de concentração de tensões.

Submetido às condições de fadiga a

propagação da trinca é inevitável,

podendo levar à fratura precoce do eixo.

Após a determinação da profundidade da

trinca, deve-se ter critérios para definir:

• Eliminar a trinca e não soldar

• Eliminar a trinca e recuperar com solda

• Descartar o eixo para a aplicação

Qualidade dos materiais na manutenção Eixos de Moenda – Fratura devido à corrosão como concentrador de tensão

• Os critérios podem ser os seguintes: • Avaliação visual da extensão dos danos

• Características do material base

• Resultados dos ensaios de partículas magnéticas e de ultra som

• Comprometimento da resistência à flexão do eixo

• O comprometimento da resistência à flexão pode ser

determinada em função da queda do módulo de rigidez à

flexão da seção após a remoção completa da trinca

• Limites sugeridos para a perda do módulo de resistência à

flexão X procedimento a ser adotado: • Até 10 % eliminar a trinca, aliviar a superfície e não soldar

• Entre 10 % até 40 % eliminar a trinca, preparar para soldagem e

recuperar com solda

• Acima de 40 % descartar eixo para esta aplicação

Qualidade dos materiais na manutenção Eixos de Moenda com trincas – Recuperar ou descartar

SÓ ALÍVIO

SEM SOLDA

RECUPERAR

COM SOLDA

10% 40%

355 6 28

381 7 30

381 7 30

384 7 30

425 7 33

445 8 35

457 8 36

483 8 38

480 ~ 484 8 38

560 10 44

87" 540 9 42

90" 615 11 48

66"

78"

84"

PROFUNDIDADE MÁXIMA DA TRINCA

REGIÃO DAS MANGAS

MOENDA

DIÂMETRO DA

MANGA

(MM)

54"

60"

Qualidade dos materiais na manutenção Eixos de Moenda – Recuperar ou descartar

• A inspeção dimensional deve ser realizada em 2 etapas

• Antes do processo de soldagem

• Após a soldagem e o tratamento térmico para alívio de tensões –

batimento radial do eixo

• Para a soldagem pode ser utilizado o processo com eletrodo

manual ou arco submerso

• Tanto o pré aquecimento como o tratamento térmico de alívio

de tensões deve ser realizado através de sistema resistivo

• Para o isolamento utilizar mantas de fibra cerâmica

• Concluído o tratamento térmico de alivio de tensões, o eixo

deve ser submetido às inspeções finais

Qualidade dos materiais na manutenção Eixos de Moenda – Recuperação com solda

• Ensaios de partículas magnéticas nas regiões recuperadas –

isenta de trincas, fendas e indicações pontuais

• Ensaio por ultrassom na região recuperada com solda – isento

de trincas, falta de fusão e escórias

• Dimensional do eixo – dimensões de acordo com o

especificado e verificação do batimento radial

• Dureza superficial em 3 pontos das superfícies recuperadas

com solda – sobre o metal depositado, sobre a ZTA e no metal

base – entre 170 a 210 HB

Qualidade dos materiais na manutenção Eixos de Moenda – Recuperação com solda – Inspeções Finais

Qualidade dos materiais na manutenção Parafusos dos flanges do rolo superior - Motivos para quebra

1. Projeto do parafuso

2. Material do parafuso (especificação e tratamento térmico)

3. Aperto na montagem (torque excessivo ou insuficiente e sequência de aperto)

4. Condição do cálculo do torque de aperto (sem lubrificação entre as roscas)

5. Condições da superfície de apoio do flange na lateral da camisa

6. Encaixe do flange na camisa

7. Diâmetro do círculo de furação para os parafusos do flange

8. Corrosão da superfície do parafuso pelo caldo

9. Folga inadequada entre o flange e as camisas ou bagaceira na montagem 10. Bagaceira travada sem possibilidade de deslocamento axial

11. Desvio excessivo do centro de uma das camisas

12. Eixos ou castelos com montagem fora de esquadro

13. Folga axial excessiva de qualquer um dos rolos principais

14. Desgaste excessivo da lateral da camisa

15. Desgaste excessivo das faces do flange

16. Diferença excessiva da oscilação de cada lado da moenda

17. Esforços axiais excessivos (acoplamento luva/palito)

18. Diâmetro excessivo do flange

19. Empenamento do flange

20. Perpendicularidade entre a rosca e a face da camisa

21. Rosca com profundidade insuficiente

22. ...

Qualidade dos materiais na manutenção Parafusos dos flanges do rolo superior – Projeto dos parafusos

Qualidade dos materiais na manutenção Parafusos dos flanges do rolo superior – Procedimento de montagem

• Colocar os parafusos e apertar de maneira uniforme, seguindo o método

cruzado. Verifique se as roscas estão em bom estado.

• Utilizando um torquímetro calibrado, aplique um torque máximo de 30% do

valor total recomendado em todos os parafusos.

• Aplique um torque máximo de 60% do valor total do valor total recomendado

nos parafusos, seguindo o mesmo padrão cruzado.

• Aplique o torque total recomendado, seguindo o mesmo padrão cruzado.

Qualidade dos materiais na manutenção Parafusos dos flanges do rolo superior – Torque excessivo ou condição inadequada

de torqueamento

Peças inspecionadas Proteção com

epóxi Flange revestido

Superfície de apoio do

flange na lateral da

camisa Canal e montagem do cordão O’Ring


Aplicação de silicone nas

faces da camisa Montagem do flange

Aplicação de silicone

entre arruela e flange

Aplicação de silicone

entre arruela e parafuso


Silicone entre parafuso,

arruela e flange

Aperto com torquímetro

hidráulico

Flange montado Flange montado

Face interna


Qualidade dos materiais na manutenção Especificações Técnicas, Roteiros e Procedimentos – mais de 100

Trabalho da área de

materiais e inspeções do

CTC, com base em

observações de campo,

ensaios no Laboratório de

Materiais, junto à equipe de

Projetos Mecânicos

Qualidade dos materiais na manutenção Engrenagens volandeiras de acionamento de moendas - Hibernação

A importância de cada uma destas

etapas depende da severidade do

trabalho, condições de carga (FS),

comprometimento da produção,

vida útil, segurança patrimonial e

pessoal, dentre outras

Projeto

Dimensionamento

Especificações e tratamentos

Fabricação

Inspeção de fabricação

Utilização / Aplicação

Inspeções regulares

Recuperações

Descarte

Montagem dos componentes

HIBERNAÇÃO

Qualidade dos materiais na manutenção Engrenagens volandeiras de acionamento de moendas - Hibernação

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