engenahria de superficie 1

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Seleo de MateriaisSeleo pelos requisitos da superfcie (solicitao na superfcie determinante)

Resistncia a corroso Resistncia ao desgasteProcessamento de superfcies

Seleo pelas propriedades mecnicas:

Resistncia esttica Tenacidade Rigidez Fadiga FlunciaA.S.DOliveira

Seleo de Materiais

Demandas concentradas na superfcie

Engenharia de Superfcie

A.S.DOliveira

Seleo de Materiais

A ENGENHARIA DE SUPERFCIES engloba uma sries de tcnicas com um mesmo objetivo, o de melhorar o desempenho de produtos/componentes.

Permite que a superfcie do componente atenda a exigncias especficas e distintas daquelas exigidas para o substrato.

A.S.DOliveira

Seleo de Materiais

Objetivos:Resistncia ao desgaste Resistncia a corroso, oxidao e/ou sulfatizao Melhorar prop. mec. como resistncia a fadiga ou tenacidade Reduzir perdas por frico Melhorar prop. eltricas Melhorar isolamento trmico Melhorar aparncia

A.S.DOliveira

Seleo de MateriaisAbordagens da Engenharia de Superfcie :Modificao da Superfcie Adio de Camada Superficial

Sem alterao da composio

Hardfacing

Tmpera Fuso Com alterao da composio Processos termoquimicos Implantao inica

Soldagem (processos com fuso do substrato) Asperso trmica (processos sem fuso do substrato) Revestimentos CVD, PVD Filmes finos

A.S.DOliveira

Seleo de MateriaisPreveno

A.S.DOliveira

Seleo de MateriaisTcnicas de Engenharia de Superfcie :Espessura afetada pelas diferentes tcnicas tem de ser considerada na fase de projeto

A.S.DOliveira

Seleo de MateriaisSolicitao na superfcie: corroso

Preveno: Seleo de um outro metal ex: ao ligado ou inoxidvel Alterao do meio pelo uso de inibidores ou dessecadores Controle do potencial eletroqumico pela aplicao de corrente catdicas ou anodicas Aplicao de camada orgnica, metal ou inorgnica (cermico ou vidro)A.S.DOliveira

Seleo de MateriaisSolicitao na superfcie: desgaste Tipos de desgaste de acordo com o movimento relativo: Deslizamento Impacto Rolamento

Deslizamento

Impacto

Rolamento

A.S.DOliveira

Seleo de MateriaisSolicitao na superfcie: desgaste Tipos de contato abrasivo

Modos de eroso

A.S.DOliveira

Seleo de MateriaisEfeito sinrgico entre mecanismos de corroso e de desgaste:um processo amplia os efeitos do outroAbraso:Remove revestimentos e a camada de xido protetora e expem a superfcie do metal, podenso ainda remo ver particulas do metal Forma entalhes microscpicos e identaes favorecendo a corroso eletroquimica Aumenta a rea real exposta a corroso Elimina camadas encruadas/jateadas Promove microtrincas nas materiais frgeis favorecendo o arrancamento de material Elevada deformao plstica encrua asuperfcie e aumenta a susceptibilidade ao ataque quimico

CorrosoProvoca pits que induzem microtrincas As microtrincas nos pits favorecem o arrancamento do metal no impacto Aumenta a rugosidade da superfcie, reduzindo a energia necessria para remover o material por abraso Pode originar hidrognio, absoro e trincamento de aos Ataque selectivo dos contornos de gro e de fases menos nobres, fragilizando o material

Impacto:A deformao plstica torna alguns constituintes mais susceptiveis a corroso Trinca constituintes frgeis, rasga constituintes ducteis formando locais favoraveis para corroso por frestas e arrancamento de material Fornece energia cintica necessria para intensivar o mecanismo de abraso Pressuriza o gua incentivando mecanismos como cavitao, eroso e oxidao do metal protetor Pressuriza gua e gases aumentando temperatura, alterao de fases decomposio ou reao de produtos Aumentando os efeitos do processo corrosivo

A.S.DOliveira

Seleo de MateriaisImportncia do substrato:

Seleo do ao adequadoAos mdio C tempera superficial Aos baixo C cementao Aos ligados nitretao

Adaptao interface- Camada de amanteigamento- Combinao de processos

A.S.DOliveira

Seleo de MateriaisSeleo finalCondies de operao

Seleo do material

Seleo do processo (compatvel com o material e com o substrato)

A.S.DOliveira

Seleo de Materiais

Tcnicas de processamento de superfcies

A.S.DOliveira

Seleo de Materiais

Tempera superficialOs diferentes processos de tempera superficial diferem entre si em funo da fonte de energia usada para austenitizar a superfcie e os meios de resfriamento

Chama Induo

LASER

A.S.DOliveira

Seleo de MateriaisTempera superficialTempera de uma fina camada na superfcie do componente

Caractersticas gerais:Relao tempo-temperatura Transformao em funo do tempo

A.S.DOliveira

Seleo de MateriaisTempera superficialTaxa de aquecimento

Estrutura inicial

A.S.DOliveira

Seleo de MateriaisTempera superficial Tenses residuais: tempera superficial vs tempera plena

Superfcie expande devido transformao martenstica; para manter a continuidade o ncleo tracionado para acompanhar a superfcie externaNcleo Tenaz

O ncleo do componente que no foi aquecido, tende a manter a continuidade do material puxando a superfcie externa para as dimenses iniciais, provocando assim uma tenso de compresso

A.S.DOliveira

Seleo de Materiais

Tempera por ChamaAplicao direta de uma chama (combusto de uma mistura gasosa com oxignio ou ar)sobre a superfcie do componente.A temperatura elevada at a regio da transformao da austenita. A temperatura correta determinada pela cor do ao, e depende da experincia do operador. A profundidade de endurecimento pode ser aumentada pelo prolongamento do tempo de aquecimento. Podem ser atingidas profundidades de at 6,3 mm.

A.S.DOliveira

Seleo de MateriaisTempera por ChamaESCOPO E APLICAES Componentes com dimenses to grandes que tornem o aquecimento convencional em forno e tempera impraticveis ou economicamente inviveis.

Tratamento de uma pequena rea ou seo da pea ou quando o tratamento trmico da pea como um todo prejudicial. Rigor dimensional da pea impraticvel, difcil de obter ou controlar com os processos convencionais. Utilizao de materiais menos nobres (mais baratos), levando a uma reduo do custo total quando comparado com outras tcnicas

A.S.DOliveira

Seleo de MateriaisTempera por ChamaProcessos estacionrio e progressivo

Processo rotativo

A.S.DOliveira

Seleo de MateriaisTempera por Chama

Processo rotativo

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Seleo de MateriaisTempera por ChamaPROCESSAMENTO Condies da superficie:interferncia com o aquecimento e tempera: superaquecimento localizado, inicio de trincas, dureza no uniforme.Condio da superfcie Costuras, dobras ou sobreposies de componentes processados mecanicamente Efeito aps tempera Aquecimento localizado (podendo nos casos mais graves ocorrer fuso superficial), com consequente crescimento de gro, fragilizao, e elevada tendncia a trincar

Poros de solidificaoIncrustaes decorrentes de tratamentos anteriores Efeito isolante no aquecimento, resultando em aquecimento e tempera no uniforme. Pontos macios na superfcie

Ferrugem Descarbonetao Soldagens de materiais dissimilares Quando muito severo, o material no responde tempera, no endurecendo Regio soldada e material de base reagem de forma diferente ao tratamento de tempera; solda pode quebrar exigindo operaes de re-soldagem ou sucateamento do componente

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Seleo de MateriaisTempera por ChamaPROCESSAMENTO - Fatores relevantes:

Pr-aquecimento Meio de temperaTempera rotativa

Tempera estacionria

Tempera rotativa

Efeito na profundidade de temperaTempera progressiva

A.S.DOliveira

Seleo de MateriaisTempera por ChamaPROCESSAMENTO - Fatores relevantes:

Revenido por chama Dureza da camada tratadaDepende do teor de C; maior temperabilidade maior profundidade

Controle dimensional:maior controlo que nos processos de tempera convencionais, depende:tamanho e geometria da pea rea e profundidade aquecida, temperabilidade do ao meio de tempera

Seleo do materialaos temperveis (fundidos ou deformados) e ferros fundidos

A.S.DOliveira

Seleo de MateriaisTempera por ChamaSeleo do material:

Aos carbono: 0.37 a 0.5%C mais usados, sees de at 13mm podem ser 100% temperadasos mais recomendados so 1042 e 1045, excepto: - Ao 1045 no tempera com um dado meio de tempera. - Quando necessria uma maior profundidade de tempera. - Aplicaes onde a resistncia ao desgaste o principal item, aconselhvel aumentar o teor de carbono para0.6%C ou mais. - Quando se necessita um meio de tempera mais severo para atender as exigncias de dureza superficial, resultando em trincas superficiais, ento deve-se selecionar um ao de maior temperabilidade - maior teor de carbono ou elementos de liga.

Aos liga- Elevada resistncia do ncleo de componente, obtida por tratamento trmico antes da tempera por chama - O peso e geometria das peas, possibilidade de distoro e de trinca, exclui os aos carbono - Alguns aos ligados so adquiridos com maior facilidade do que alguns aos carbono(ex: ao com elevado teor de carbono e mangans)A.S.DOliveira

Seleo de MateriaisTempera por ChamaSeleo do material:

Ferros Fundidos:- Ferros fundidos cinzentos, ducteis, e maleveis perlticos, com teores de carbono combinado entre 0.35% e 0.8%, tero a mesma resposta que os aos. - Abaixo de 0.35% de carbono combinado os ferros fundidos no repondem ao tratamento devido falta de capacidade da austenita para dissolver a grafita durante os curtos tempos de aquecimentos envolvidos no processo de tempera superficial (por isso o FF malevel com todo o C na forma de grafita no utilizavel). - Acima de 0.8% de carbono combinado, apresenta fragilidade e susceptibilidad