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Aula 12 – Processos de Fabricação Mecânica
Prof. Wendel Souza
_ Corrosão Quimica – Processos de Fabricação não
Convencionais;
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Corrosão Química
“Corrosão” é um termo químico bastante empregado no cotidiano para se
referir ao processo de destruição total, parcial, superficial ou estrutural de
determinado material causado pela ação do meio. Geralmente, quando se
fala nesse assunto a primeira coisa que vem à nossa mente é a corrosão de
metais, principalmente a do ferro, gerando a ferrugem. No entanto, outros
materiais podem sofrer corrosão, tais como os polímeros e as estruturas
feitas de concreto armado. Realmente, a corrosão está muito presente em
nossa sociedade e representa grandes perdas econômicas, pois todo tipo
de corrosão está relacionada à diminuição do tempo de vida de um
material. Existem três formas do meio agir sobre o material, degradando-o;
por isso, a corrosão é classificada em: eletroquímica, química e
eletrolítica.
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Corrosão Eletroquímica
Esse é o tipo de corrosão mais comum, pois é a que ocorre com os metais,
geralmente na presença de água. Ela pode se dar de duas formas
principais. Quando o metal está em contato com um eletrólito (solução
condutora ou condutor iônico que envolve áreas anódicas e catódicas ao
mesmo tempo), formando uma pilha de corrosão.
Exemplo: A formação da ferrugem é um exemplo de corrosão eletroquímica.
O ferro se oxida facilmente quando exposto ao ar úmido (oxigênio (O2) e
água (H2O)). Essa oxidação resulta no cátion Fe2+, formando o pólo
negativo (que perde elétrons) da pilha:
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Corrosão Eletroquímica
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Corrosão Química
se colocarmos uma placa de cobre e uma de ferro, ambas mergulhadas
num eletrólito neutro aerado e postas em contato, formando um circuito
elétrico, cada placa se tornará um eletrodo. O ferro será o ânodo, oxidando-
se e perdendo elétrons que migram para o cátodo (placa de cobre), que por
sua vez, é reduzido. O ânodo sofrerá o desgaste, formando a ferrugem no
fundo do recipiente.
Corrosão Química:
É o ataque de algum agente químico diretamente sobre determinado
material, que pode ou não ser um metal. Ela não precisa da presença de
água e não há transferência de elétrons como na corrosão eletroquímica.
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Corrosão Química
Exemplos:
* Solventes ou agentes oxidantes podem quebrar as macromoléculas de
polímeros (plásticos e borrachas), degradando-os;
* O ácido sulfúrico corrói o zinco metálico;
* Concreto armado de construções pode sofrer corrosão com o passar do
tempo por agentes poluentes. Em sua constituição há silicatos, aluminatos
de cálcio e óxido de ferro que são decompostos por ácidos, como mostrado
na reação:
3CaO.2SiO2.3H2O + 6HCl → 3CaCl2 + 2SiO2 + 6H2O
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Corrosão Química
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Corrosão Eletrolítica
É um processo eletroquímico que ocorre com a aplicação externa de uma
corrente elétrica. Esse processo não é espontâneo, ao contrário dos outros
tipos de corrosão mencionados acima. Quando não há isolamento ou
aterramento, ou estes estão com alguma deficiência, formam-se correntes
de fuga, e quando elas escapam para o solo formam-se pequenos furos nas
instalações.
Exemplos: Isso acontece em tubulações de água e de petróleo, em canos
telefônicos e de postos de gasolina.
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Corrosão Eletrolítica
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Usinagem Eletroquímica
Para entender como a usinagem eletrolítica é usada para conformar metais,
é importante saber o que se passa dentro de uma célula eletrolítica.
Imagine uma cuba cheia de eletrólito (solução aquosa de cloreto de sódio)
com dois eletrodos de ferro, mergulhados na solução, como mostra a figura
a seguir. Um dos eletrodos é polarizado positivamente (ânodo), e o outro é
polarizado negativamente (cátodo).
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Usinagem Eletroquímica - Eletrólito
O papel fundamental do eletrólito é permitir a passagem da corrente
elétrica, para tornar possível a dissolução anódica durante toda a usinagem.
A natureza do eletrólito deve ser tal que não permita a formação de
produtos insolúveis, que poderiam neutralizar o ânodo. As reações que
ocorrem no cátodo também não podem ser menosprezadas: é necessário
evitar qualquer depósito metálico que venha a alterar a forma do eletrodo-
ferramenta e diminuir a exatidão de sua reprodução.
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A importância do eletrólito
O papel fundamental do eletrólito é permitir a passagem da corrente
elétrica, para tornar possível a dissolução anódica durante toda a usinagem.
A natureza do eletrólito deve ser tal que não permita a formação de
produtos insolúveis, que poderiam neutralizar o ânodo.
As reações que ocorrem no cátodo também não podem ser
menosprezadas:
é necessário evitar qualquer depósito metálico que venha a alterar a forma
do eletrodo-ferramenta e diminuir a exatidão de sua reprodução.
O eletrólito deve possuir alta condutibilidade, deve conservar suas
características e deve poder ser regenerado facilmente.
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Usinagem eletroquímica
Nos metais, a condução de corrente é assegurada pelos elétrons. Nos
eletrólitos, ela é obtida por transferência de cargas dos íons. Numa solução
aquosa de cloreto de sódio (NaCl), os íons de sódio são positivos e os de
cloro são negativos. A representação química dessa expressão é:
A própria água tende a se dissociar:
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Usinagem eletroquímicaA passagem de corrente através de um eletrólito é, portanto, acompanhada
de transferência de matéria. Sob ação de uma diferença de potencial, o
campo elétrico criado entre os dois eletrodos provoca movimento dos
ânions (-) para o ânodo e migração dos cátions (+) para o cátodo.
Uma das reações mais prováveis é a dissolução do ferro, representada
quimicamente como segue:
Em outras palavras: um átomo de ferro reage com duas moléculas de água,
formando hidróxido de ferro II e liberando hidrogênio (H2). O eletrólito
permanece inalterado.
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Usinagem eletroquímica
A peça a ser usinada e a ferramenta constituem o ânodo e o cátodo,
respectivamente, mergulhadas num eletrólito, que pode ser uma solução de
cloreto de sódio. Uma diferença de potencial, geralmente de 10 volts, é
aplicada entre os eletrodos.
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Usinagem eletroquímica
À medida que a usinagem prossegue, e com o movimento simultâneo do
cátodo em direção ao ânodo, a largura do GAP, ao longo do eletrodo
tenderá a apresentar um valor fixo. Sob essas condições, uma forma
aproximadamente complementar àquela do cátodo será reproduzida no
ânodo.
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Usinagem Eletroquímica - Vantagens
_ qualquer material condutor pode ser usinado por este método;
_ a velocidade de retirada do material permite a obtenção de estados de
superfície rigorosos, sem danos à estrutura do metal;
_ formas complexas podem ser reproduzidas por este método;
_ não há desgaste da ferramenta;
_ é possível controlar a quantidade de material removido.
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Usinagem Eletroquímica - desvantagens
_ problemas devidos à corrosão;
_ dificuldades próprias do processo de eletrólise;
_ existência de elevadas pressões hidráulicas;
_ dificuldades para ajustagem da ferramenta;
_ Baixo controle de processo.
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Eletroquímica
Maior confiabilidade e repetibilidade no processo.
Garantidas pela folga do conjunto mecânico.
Pulso bipolar para limpar cátodos durante e após o ciclo de modo a manter
as condições de usinagem constantes.
Processo totalmente controlado com controle de qualidade integrado.
A interface do operador fornece um claro entendimento do processo,
eliminando a complexidade
Geradores de energia padronizados, o controle do tanque de eletrólitos
(água) e a regulagem dos parâmetros do relativo eletrólito garantem com
precisão as condições constantes do espaço
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Eletroquímica
Evidentemente, os métodos de usinagem estudados nesta aula e na
anterior são bastante complexos, e a abordagem feita não passou de uma
breve introdução ao assunto, com a finalidade de apresentar uma visão
geral dos princípios e mecanismos de funcionamento de cada método. Mas
se você tiver interesse, não perca tempo. Procure aprofundar-se mais
nesses assuntos, recorrendo à bibliografia indicada. A expectativa é que
esses métodos que hoje são tecnologia de ponta, venham a se transformar,
por sucessivos aprimoramentos, no “arroz com feijão” do próximo século.
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Aplicação Industrial
Formação eletroquímica – é utilizada na usinagem de cavidades de todos
os tipos,inclusive nas cavidade de furos cilíndricos.
Rebarbação eletroquímica ou Polimento eletroquímico- as peças
geralmente são aplicadas por outros processos,tantos tradicionais como
não tradicionais e somente o acabamento final é feito é feito pelo processo
eletroquímico.As taxas de remoção de material nessas aplicações
geralmente são pequenas quando comparadas com as taxas da formação
eletroquímica.
Retificação eletroquímica – se enquadra dentro dos processos híbridos.As
ferramentas utilizadas nesse processo são rebolos condutores.
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Decapagem
Decapagem eletrolítica: O processo é baseado na transferência de
elétrons entre materiais com diferença de potencial elétrico (anodos e
catodos). O material a ser decapado é imerso em um banho em tanques
com eletrodos que recebem corrente contínua de retificadores. Além disso,
durante o processo o banho eletrolítico (uma solução de sulfato de sódio)
gera ácido sulfúrico em quantidades controladas.
Eletropolimento: Tem o mesmo princípio da decapagem eletrolítica: um
item a ser eletro-polido é exposto a um eletrólito que, com a passagem de
corrente, dissolve partículas de metal da superfície da peça, sendo que as
saliências são dissolvidas mais rapidamente que as depressões. Oferece a
vantagem, porém, de também poder ser aplicado em regiões localizadas.
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Decapagem - Vantagem _ Têm procedimentos simples e rápidos.
_ Não apresentam as dificuldades do trabalho com produtos químicos,
como questões de segurança e de tratamento de efluentes.
_Pode ser aplicado em peças de qualquer tamanho.
_Por gerar tensões de compressão na superfície do material (jateamento de
granalhas), melhora a resistência à corrosão sobtensão.
_Podem ser facilmente automatizados para produções seriadas.
_Adaptam-se muito bem a peças de qualquer geometria.
_Podem ser aplicados na fábrica ou em campo (na forma de pasta ou gel).
Não altera mecanicamente a superfície do material tratado.
_Apresenta excelente repetitividade, permitindo a padronização de
processos.
Fico a disposição para dúvidas no ATPS
Bons Estudos
DEUS os abençoe
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