Abril 2008
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Veja detalhes da Feira Furnaces North America 2008
Industrial Heating Chega ao BRASIL A revista número 1 da Indústria de Processamento Térmico
Medição de temperatura – sem fios p.23 Por dentro da AMS 2750 p.28 Combustão - Tecnologia “pulse firing” p.30 Medição de dureza superficial p.33 Uma publicação
• www.industrialheating.com • A maior e mais conceituada publicação da indústria térmica
CUSTO ALTO DE COMBUSTÍVEL? Fale conosco sobre queimadores regenerativos
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Queimadores regenerativos utilizam os fumos quentes para preaquecer o ar de combustão. Trabalhando em pares, um aquece enquanto o outro coleta e armazena calor do ar quente do forno. Esta recirculação dos gases reduz o consumo de combustível bem como a emissão de NOx.
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Abril 2008 • Número 1
DESTAQUES 23
ÍNDICE
Cerâmicas e refratários / Isolantes térmicos
Pesquisa simplificada de uniformidade de temperatura utilizando tecnologia cerâmica na indústria metalúrgica Thomas McInnerney – The Edward Orton Jr. Ceramic Foundation, Westerville, Ohio Daniel H. Herring – The Herring Group, Elmhurst, Illinois. Tratadores térmicos agora possuem uma ferramenta para auxiliá-los a focar no fornecimento uniforme e eficiente de calor a seus produtos, de modo a assegurar qualidade consistente e padronizada.
28
Pirometria para as indústrias globais aeroespaciais e de tratamento térmico comercial
Gases e combustão industriais
Tecnologia "Pulse Firing"
David Pongrance – Hauck Manufacturing Company, Lebanon, Pa. Há mais de vinte anos, a Hauck Manufacturing Company vem fornecendo sistemas de controle de combustão na América do Norte, com muitas instalações de sucesso. A flexibilidade e as vantagens desta tecnologia são analisadas tomando por base a reforma de um forno. Caracterização e teste de materiais
33
06 Web site www.industrialheating.com 08 Editorial
Tratamento térmico
John Gourley – Honeywell Aerospace, Phoenix, Arizona A pirometria como definida pela AMS 27500 criou expectativas para muitos tratadores térmicos. Este artigo traz esclarecimentos sobre o que pode ser um tema desafiador. Treinamento complementar também é uma possibilidade para aqueles que sentem a necessidade de saber mais a respeito.
30
COLUNAS/ SEÇÕES
Metodos e resultados reproduziveis em medição de profundidade de têmpera superficial Peter Bucan – Struers A/S, Copenhagen, Dinamarca Precisão e repetibilidade são fundamentais ao se medir a microdureza dos aços com superfície temperada. Quais são os problemas, e o que pode ser feito para garantir precisão?
Industrial Heating se orgulha de estar no Brasil! O editor Doug Glenn apresenta a revista e traça um breve histórico de nossa publicação. Ele também aborda os projetos atuais e futuros da Industrial Heating. E pede a você, leitor, que nos ajude a tornar esta e as futuras edições brasileiras um sucesso.
10 O doutor em tratamento térmico
A importância da normalização
A normalização proporciona dureza e resistência aos componentes de ferro e de aço. É um processo que melhora a qualidade das peças e exerce um papel importante no controle da variação dimensional nos processos de têmpera e têmpera superficial.
15 Novidades da indústria 22 Eventos da indústria 36 Produtos 38 Literatura técnica 38 Guia de anunciantes Abril 2008
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Veja detalhes da Feira Furnaces North America 2008
Industrial Heating Chega ao BRASIL A revista número 1 da Indústria de Processamento Térmico
Medição de temperatura – sem fios p.23 Por dentro da AMS 2750 p.28 Combustão - Tecnologia “pulse firing” p.30 Medição de dureza superficial p.33 Uma publicação
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IndustrialHeating.com - Abril 2008 5
Há um ano
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ONLINE HOJE White Papers
Veja artigos em inglês que apareceram na edição de abril de 2007 da Industrial Heating visitando nossos arquivos online na internet.
• Produtos tubulares de têmpera e revenimento – ABP Induction
• Desenvolvendo uma estratégia avançada de controle para otimizar os processos de tratamento térmico – Air Products and Chemicals, Inc.
• Está esfriando: o papel do nitrogênio líquido na melhora do desempenho metalúrgico – Air Products and Chemicals, Inc.
• A auditoria da energia: uma poderosa ferramenta com poderosos resultados – Unifrax I, LLC • Em apoio à qualidade do tratamento térmico na indústria aeroespacial – Perfomance Review Institute • Análise de falhas: métodos de teste não-destrutivos – The HERRING GROUP, Inc.
A edição de março está disponível online em formato digital!
O guia de produtos acessórios de abril está dispo-
Basta clicar na capa de março em nosso site para ver a revista completa em formato digital.
nível online em www.industrialheating.com/aftermarket. Este recurso completo oferece uma visão abrangente de peças e serviços de pós-venda. Aqui você pode encontrar empresas que oferecem assistência e produtos acessórios.
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6 IH03084Bea.indd Abril 2008 - IndustrialHeating.com 1
2/19/08 1:06:35 PM
EDITORIAL ®
Pessoas, lugares, produtos e processos Doug Glenn, Editor | 412-306-4351 | doug@industrialheating.com
Chegando ao Brasil
V
ocê talvez já conheça esta publicação, ou talvez não. Mas posso garantir que você nunca viu uma Industrial Heating em português. Esta é a primeiríssima edição, e muito provavelmente não será a última. Só depende de você. Após ler a revista, se tiver interesse em continuar a ver edições em português, por favor, faça duas coisas. Em primeiro lugar, considere negociar com os anunciantes desta edição quando a oportunidade surgir, e não se esqueça de informá-los que você os viu na edição brasileira da Industrial Heating. Se você conhece alguém que trabalha para um dos anunciantes desta edição, dê um telefonema e diga a ele que você viu a edição e o anúncio. Em segundo lugar, escreva ao senhor Udo Fiorini e a mim contando sua opinião sobre esta edição brasileira. Se gostou da revista, gostaríamos de ouvir isso de você. Se você tem sugestões para melhorias, também gostaríamos de saber. Envie seus e-mails para doug@industrialheating. com e udo@aquecimentoindustrial.com.br. O que você pode esperar encontrar nesta e nas próximas edições? A Industrial Heating tem publicado artigos práticos e técnicos sobre tecnologias térmicas de ponta há mais de 75 anos. A revista começou em Pittsburgh, Pensilvânia – por muitas décadas o coração da produção mundial de aço e, ainda hoje, a casa dos Pittsburgh Steelers, nosso time profissional de futebol americano. A sede da U.S. Steel continua em Pittsburgh, e na cidade ainda existe um grande arranha-céu conhecido como U.S. Steel Tower. A Industrial Heating continua sendo publicada fora de Pittsburgh. Há anos, entretanto, com as mudanças da indústria do aço, a revista começou a mudar também, publicando mais do que artigos relacionados ao aço. Hoje, a Industrial Heating publica artigos sobre diferentes processos térmicos, da produção de aço puro e de alumínio ao tratamento térmico. De fato, boa parte dos artigos é focada em tratamento térmico, tratamento de superfícies, materiais de alta temperatura e resistentes à corrosão, materiais de isolamento, controle de processos, processos de indução e vácuo, e diversos outros assuntos relacionados a processamento térmico. Os artigos são técnicos, mas não tão técnicos a ponto de não terem aplicação prática. Nossa equipe editorial se esforça para encontrar tecnologias de ponta que já estejam em uso ou que venham a ser comercializadas num futuro próximo. Até meados de 1990, a Industrial Heating circulava principalmente na América do Norte. Embora tivesse boa reputação internacional, a revista se concentrava em tecnologias e assuntos norte-americanos. A partir de então, a Industrial Heating se tornou verdadeiramente internacional, e nossa circulação global cresceu. No início do século 21, começamos a publicar edições chinesas, no idioma chinês. Atualmente, publicamos até oito edições chinesas por ano. Também estamos presentes na Índia, com quatro edições anuais. O Brasil é um dos três maiores mercados emergentes em processamento térmico no mundo. É nosso desejo oferecer aos engenheiros de processamento térmico no Brasil uma fonte consistente de informação técnica. Conforme mencionei no início desta carta, juntos podemos fazer uma edição brasileira de sucesso. Entre em contato com os anunciantes desta edição informando suas observações concretas, e não se esqueça de enviar e-mails ao Sr. Fiorini e a mim com suas opiniões. IH
Doug Glenn, Publisher
8 Abril 2008 - IndustrialHeating.com
Manor Oak One, Suíte 450, 1910 Cochran Road, Pittsburgh, PA 15220 – Tel: 412-531-3370 Fax: 412-531-3375 – www.industrialheating.com Doug Glenn Editor – 412-306-4351 doug@industrialheating.com EQUIPE DE EDIÇÃO / PRODUÇÃO Reed Miller Editor – M.S. Eng. Met. reed@industrialheating.com - 412-531-3370 Bill Mayer Editor Associado, bill@industrialheating. com - 412-306-4350 R. Barry Ashby Editor em Washington Dan Herring Editor Técnico Colaborador Dean Peters Editor Colaborador Beth McClelland Gerente de Produção, beth@industrialheating.com - 412-306-4354 Brent Miller Diretor de Arte, brent@industrialheating. com - 412-306-4356 Fernando Cézar Passos Jornalista Responsável BR Mtb 14.766 DESENVOLVIMENTO DE MERCADO Christine A. Baloga Diretora de Desenvolvimento de Mercado Corporativo Kristine Klieman Coordenadora de Desenvolvimento de Mercado Katie Jabour Gerente Multimídia Catherine Ronan Gerente de Auditoria de Mercado Corporativo Para informações sobre assinaturas ou serviços, entre em contato com o Atendimento ao Consumidor pelo telefone (847) 763-0534 ou fax (847) 763-9538 ou e-mail: IH@halldata.com REPRESENTANTES DE PUBLICIDADE Kathy Pisano Diretora de Publicidade kathy@ industrialheating.com - Tel: 412-306-4357, fax 412531-3375 Becky McClelland Gerente de Classificados Larry Pullman Gerente de Vendas das Costas Leste e Oeste 317 Birch Laurel, Woodstok, GA 30188 Toll free: 1-888-494-8480 ou 678-494-8480 Fax: 888-494-8481 – larry@industrialheating.comSteve Roth Gerente de Vendas do Centro-Oeste, 847-256-3040, Fax: 847-256-3042 – chicagosales@ industrialheating.com Patrick Connolly Representante de Vendas na Europa Patco Media – London, 99 Kings Road, Westcliff, Essex (UK) SSO 8PH, (44) 1-702-477341, Fax: (44) 1-702-477599 – europesales@industrialheating.com Mr. V. Shivkumar Representante de Vendas na Índia, reach4india@rediffmail.com Mr. Arlen LUO NEWSTEEL Media, 25 Fen Xiang, 100081 Xin Xiang, Beijing 100081, China, Tel: +86 10 8216 0062; Fax: 86 10 8216 0061; ad.steel@263.net Becky McClelland Orçamentos de Reimpressão, 412-306-4355 Susan Heinauer Gerente de Publicidade Online, susan@industrialheating.com - 412-306-4352 DIRETORES CORPORATIVOS Edição Timothy A. Fausch Edição David M. Lurie Edição John R. Schrei Desenvolvimento de Mercado Christine A. Baloga Tecnologia da Informação David P. Brown Finanças Lisa L. Paulus Recursos Humanos Rita M. Fournia Conferências e Eventos Scott Wolters Produção Vincent M. Miconi Guias Nikki Smith Criação Michael T. Powell Marketing Douglas B. Snwek Clear Seas Research John Thomas Impresso no Brasil por Vox Editora BNP Media ajuda as pessoas a terem sucesso nos negócios com informação de qualidade
O DOUTOR EM TRATAMENTO TÉRMICO
rial H
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Daniel H. Herring | 630.834.3017 | heattreatdoctor@industrialheating.com
TH
A importância da normalização Por que normalizar? A normalização proporciona dureza e resistência aos componentes de ferro e de aço. Além disso, ajuda a reduzir tensões internas (fig. 1) induzidas por operações como forjamento, fundição, usinagem, estampagem ou soldagem. Também melhora a homogeneidade microestrutural e a resposta a tratamentos térmicos (por exemplo, recozimento ou têmpera) e melhora a estabilidade ao proporcionar uma “memória térmica” para os processos com menor temperatura subseqüentes. Peças que requerem máxima tenacidade e aquelas sujeitas a impacto são geralmente normalizadas. Quando grandes seções transversais são normalizadas, também são revenidas para reduzir tensões e controlar de modo mais preciso as propriedades mecânicas. A normalização é tipicamente executada a fim de: • melhorar a usinabilidade • melhorar a estabilidade dimensional • modificar e/ou refinar a estrutura de grãos • produzir uma microestrutura homogênea • reduzir bandeamento • melhorar a ductilidade • proporcionar uma resposta mais consistente quando da têmpera ou têmpera superficial Como exemplo, muitas peças de máquinário são normalizadas antes da usinagem, de modo que, durante a têmpera ou têmpera superficial subseqüentes, mudanças dimensionais como crescimento, encolhimento ou arqueamento sejam melhor controladas. Os períodos de encharque em temperatura para a normalização são geralmente de uma hora por polegada de área de seção
transversal, mas não menos de duas horas à temperatura. É importante lembrar que a massa da peça ou da carga podem ter uma influência significativa na taxa de resfriamento e, portanto, na microestrutura resultante. Peças finas resfriam mais rápido e são mais duras após a normalização do que peças mais grossas. Por outro lado, após o resfriamento em forno em um processo de recozimento, a dureza das partes mais finas e mais grossas é praticamente a mesma. Aços de baixo carbono geralmente não requerem normalização. Se esses aços forem normalizados, no entanto, não sofrerão nenhum dano. Peças fundidas com espessura de parede e tamanho de partes relativamente uniformes são usualmente recozidas em vez de normalizadas. Outras peças fundidas, especialmente aquelas que tenham uma forma complexa ou partes finas e grossas interconectadas e, portanto, sujeitas a altos níveis de tensão residual, se beneficiam da normalização. A microestrutura obtida com a normalização depende da composição dos fundidos (que determina sua dureza) e a taxa de resfriamento. Como funciona A normalização do aço (fig. 2) é realizada por meio do aquecimento a aproximadamente 38ºC acima da temperatura critica superior (Ac3 ou Acm) seguido do resfriamento a ar à temperatura ambiente, ou não mais que a tensão de 1 bar usando nitrogênio se o processo estiver sendo executado em um forno a vácuo. A normalização é geralmente considerada sob um ponto de vista térmico e microestrutural. Em termos térmicos, a normalização é a austenitização seguida de um resfriamento relativamente lento. Em termos microestruturais, as áreas da microestrutura que contêm cerca de 0,80% de carbono são perlíticas, enquanto áreas de baixo carbono são ferríticas.
1400
1000 800 600
Austenita (γ - ferro)
Têmpera
Normalização Têmpera e revenido a 550˚C Normalizado Recozido
400 200 0 0 5 10 15 20 25 30 35 Deformação nominal, %
Fig. 1. Tensões induzidas por tratamento térmico (SAE 1045)[1]
10 Abril 2008 - IndustrialHeating.com
Temperatura ➞
Tensão nominal, MPa
1200
γ + Fe3C
a+γ
a + Fe3C
a + Fe3C Aço hipoeutetóide
Aço hipereutetóide 0.83
Fig. 2. O processo de normalização[2]
%C
2.00
50
•
TH
45 40
Alongamento, % em 2 pol. Comprimento de segurança
•
rial H
35 30
Conclusão A normalização é um processo que melhora a qualidade da peça e exerce um papel importante no controle da variação dimensional durante o processo de têmpera e têmpera superficial. A normalização deve ser feita sempre que a estabilidade dimensional seja importante ou quando se espera que o material seja submetido a níveis significativos de tensão durante as operações de fabricação. A normalização ajuda a evitar muitos problemas causados pelo tratamento térmico. IH Referências 1. Rapid Product Deployment Research Centre (http:rpdrc.ic.polyu.edu.hk) 2. School of Engineering Technologies, Farmingdale State College (www.lu.farmingdale.edu)
12 Abril 2008 - IndustrialHeating.com
Recozimento
20 15 10
Normalização
5 0 0
0.5 1 Concentração de carbono, % C
1.5
Fig. 3. Normalização e ductilidade [2] 180 Resistência elástica, 1.000 psi
160 Normalização
140 120 100
Recozimento
80 60 40 20 0 0
0.5 1 Concentração de carbono, % C
1.5
Fig. 4. Normalização e resistência elástica[1] 120 Tensão de escoamento, 1.000 psi
Efeitos da normalização sobre as propriedades físicas O recozimento e a normalização não apresentam diferença significativa quanto a ductilidade dos aços de baixo carbono. Entretanto, conforme a concentração de carbono aumenta, o recozimento se mantém, em relação a uma propriedade tal como alongamento, em cerca de 20%. Por outro lado, a ductilidade dos aços de alto carbono normalizados continua a cair ao nível de 1-2% (fig. 3). A resistência elástica (fig. 4) e a tensão de escoamento (fig. 5) dos aços normalizados são mais altas do que dos aços recozidos. A normalização e o recozimento não apresentam uma diferença significativa na resistência elástica e na tensão de escoamento dos aços de baixo carbono. Contudo, os aços de alto carbono normalizados apresentam resistência elástica e tensão de escoamento muito mais altos do que aqueles que são recozidos. Aços de baixo e médio carbono produzem níveis de dureza similares quando normalizados ou recozidos. No entanto, quando aços de alto carbono são normalizados, eles mantém níveis mais altos de dureza do que aqueles que são recozidos (fig. 6).
25
100
Normalização
80 60 Recozimento
40 20 0 0
0.5 1 Concentração de carbono, % C
1.5
Fig. 5. Normalização e tensão de escoamento[1] 350 300 Dureza Brinell, BHN
Normalização ou recozimento A normalização difere do recozimento pelo fato de que o metal é aquecido a uma temperatura mais alta e então removido do forno para resfriamento ao ar, em vez do resfriamento no forno. Para muitos engenheiros industriais, há muita confusão sobre quando especificar normalização e quando determinar recozimento. Existe uma razão lógica para isso porque, em muitos casos, os procedimentos para normalização e recozimento são os mesmos. Por exemplo, aços com teor de carbono muito baixo podem ser quase completamente recozidos aquecendo-se acima da faixa de transformação e resfriando ao ar. Na normalização, a taxa de resfriamento é mais lenta do que na operação de têmpera e revenimento, mas mais rápida que a utilizada no recozimento. Como resultado desta taxa de resfriamento intermediária, as peças possuirão dureza e resistência um pouco maiores do que se recozidas, mas um pouco menores do que se temperadas e revenidas. A taxa de resfriamento mais lenta significa que partes normalizadas não serão tão tensionadas quanto as partes temperadas. Deste modo, a normalização é um tratamento no qual um aumento moderado em resistência é obtido sem causar um aumento de tensão.
Normalização
250 200
Recozimento
150 100 50 0 0
0.5 1 Concentração de carbono, % C
Fig. 6. Normalização e dureza[1]
1.5
o
ário
Três décadas e ainda andando forte
Forno a vácuo com carregamento vertical pelo fundo com área livre de 3250mm de diâmetro x 2100mm de altura, para tratar peças de titânio de 7 toneladas a 1315°C, equipado com uma câmara quente all-metallic.
Parabéns aos clientes G-M e aos empregados G-M Presidente Em mais de 32 anos a G-M ENTERPRISES desenvolveu, projetou e fabricou fornos a vácuo e fornos de recobrimento VPA no estado da arte, com performance e qualidade superior, para atender os requisitos demandados pelo mercado. Suresh Jhawar e os empregados da G-M gostariam de agradecer às empresas e clientes que nos apoiaram e contribuíram para o sucesso apresentado nas últimas três décadas.
Fornos que realmente funcionam Para mais informações, contate-nos. G-M Enterprises 525 Klug Circle, Corona, California 92880, USA Phone 951-340-GMGM (4646) • Fax: 951-340-9090
NOVIDADES DA INDÚSTRIA
Novidades na área de equipamentos Fornos personalizados A Despatch Industries (Minneapolis, Minnesota) anunciou a venda de dois fornos de solubilização para a fábrica de estruturas de aviões da Goodrich Corporation. Os fornos serão usados para tratamento térmico de componentes de alumínio que a Goodrich fornece à indústria aérea comercial. Eles são necessários para acomodar um aumento na capacidade de tratamento térmico nas novas instalações da Goodrich em Mexicali, no México, e dispõem de sistemas de aquecimento a gás indireto com câmaras úteis medindo 2,75 m de largura x 3,35 m de comprimento x 2,44 m de altura. Cada forno é fornecido com um carro de carga móvel, um tanque de têmpera em glicol e um tanque de enxágüe em água. Ambos utilizam um sistema de gerenciamento de têmpera e um sistema de recuperação de glicol. www.despatch.com
Fornos para laminadores Steckel LOI Inc. (Cannonsburg, Pensilvânia) firmou um contrato com a Maghreb Steel, de Marrocos, para fornecer equipamentos para os fornos de um laminador Steckel fornecido pela SMS Demag. Os fornos de laminação Steckel serão totalmente automatizados e equipados com queimadores de ar quente e baixo teor de NOx. A entrega está prevista para o terceiro trimestre de 2008. www.loiinc.com
Linha de recozimento A ThyssenKrupp Stainless USA fechou um contrato com a SMS Demag de fornecimento completo de uma linha de decapagem e recozimento de laminados a quente para suas instalações em Calvert, Alabama. Esta linha é parte integral de um novo laminador a frio para aço inoxidável que está sendo construído pela ThyssenKrupp. O principal propósito da linha, projetada para uma produção anual de 750 mil toneladas, é fabricar laminados a quente para a produção de laminados a frio. Os laminados a quente também serão utilizados para a produção de tubos e canos. www.sms-group.com
IndustrialHeating.com - Abril 2008 15
NOVIDADES DA INDÚSTRIA
Fornos a vácuo G-M Enterprises da Corona, Califórnia recebeu um pedido de dois fornos a vácuo verticais com carregamento inferior, modelo WF 502-B vertical, de um fabricante de motores de aviões nos Estados Unidos. Cada forno tem uma área de trabalho de 2100 mm de diâmetro por 1500 mm de altura, e a construção de sua parte inferior em molibdênio TZM suporta cargas de cerca de 2.260 kg a 1300ºC. A configuração dos fornos inclui cinco pontos de controle de temperatura para certificação de uniformidade de temperatura conforme os requerimentos AMS 2750D. O primeiro forno foi entregue em dezembro de 2007, e o segundo deve ser entregue em junho. A câmara quente é toda equipada com os suportes dos elementos de aquecimento em dois pontos, incluindo saídas de distribuição de gás de resfriamento em molibdênio, sistema patenteado pela G-M. São equipados com um sistema de recirculação de gás externo preparado para têmpera de 1 bar com um soprador de 200 HP e um trocador de calor com capacidade de 4 milhões de BTU/hora www.gmenterprises.com Fornos de reaquecimento tipo vigas caminhantes (walking beam) A Core Furnace Systems (CORE) de Pittsburgh, Pensilvânia, concluiu a configuração de um forno do tipo walking beam de 300 toneladas/hora para reaquecer tarugos no laminador a quente da WCI Steel, em Warren, Ohio. O novo forno substituiu três fornos de reaquecimento
16 Abril 2008 - IndustrialHeating.com
do tipo empurrador, é equipado com queimadores de baixo NOx de última geração. A CORE também projetou e forneceu o pacote completo de controle e automação, que contempla um avançado sistema de controle térmico do tipo Nível 2. www.corefurnace.com Fornos a vácuo A Eurothermtech (Varsóvia, Polônia) forneceu um forno a vácuo à GE Marmara Technology Center, na Turquia. O forno tem uma área de trabalho de 400 x 400 x 600 mm e uma câmara quente que alcança até 1350ºC. Equipado com uma bomba de difusão Varian e um controlador Stange SE 607 com uma interface de computador ECM. A instalação foi concluída em março. Juntamente com o forno, a Eurothermtech enviou acessórios, tais como sistema de resfriamento a água, tanque de armazenamento de gás, grade de molibdênio e um registrador multiponto Honeywell. www.eurothermtech.com
NOVIDADES DA INDÚSTRIA
Forno oxicombustível A Ovako Hofors Works (Suécia) firmou um contrato com o The Linde Group para o fornecimento de um novo forno rotativo equipado com um sistema oxicombustível, sistema REBOX®. O forno terá um papel importante na produção de materiais da Ovako para o mercado crescente de equipamentos eólicos. A Divisão Linde Gas, do The Linde Group, entregará o projeto chave na mão,, incluindo capacidade garantida, níveis de emissão e qualidade. A entrega está agendada para fevereiro de 2009. www.linde.com
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NEGÓCIOS AMETEK adquire Newage Testing Instruments AMETEK, Inc. adquiriu a Newage Testing Instruments, fabricante de equipamentos de teste de dureza usado em uma ampla gama de indústrias como aeroespaciais, defesa e de exploração de petróleo. A Newage se torna parte da AMETEK Measurement & Calibration Technologies (M&CT), uma divisão da Electronic Instruments Group da AMETEK. A incorporação da tecnologia de teste de dureza da Newage permite que a AMETEK atenda à crescente demanda pela medição de materiais extremamente finos, peças pequenas e microestruturas na superfície de materiais, com aplicações no teste de metais, cerâmicas e materiais compostos. www.ametek.com Thermal Technology agora oferece tecnologia SPS A Thermal Technology de Santa Rosa, Califórnia, agora está produzindo sinterização por plasma (SPS). SPS é um processo de ultra-alta tecnologia para compactação/sinterização de baixa temperatura, alta velocidade. É similar à tecnologia de prensagem a quente, mas em vez de usar calor radiativo, passa a corrente pulsante DC de alta amperagem diretamente pelo material de amostra, produzindo propriedades incomparáveis de ligação de partículas. Os benefícios da SPS incluem: prensagem única, completa capacidade de densidade, porosidade controlável, crescimento de grãos e controle de microestrutura excepcionais, sinterização e ligação das fases seca e úmida, alta homogeneidade, pó de processamento pronto ou semi pronto, e materiais funcionalmente graduados. www.thermaltechnology.com
IndustrialHeating.com - Abril 2008 17
NOVIDADES DA INDÚSTRIA
Selas conclui projetos A Selas Heat Technology Co. LLC concluiu a instalação de dois projetos em sua sede em Montgomeryville, Pensilvânia. A empresa agregou uma nova estufa, concluída em dezembro de 2007, para aumentar a capacidade da produção dos queimadores de cerâmica. Além disso, concluiu a montagem de uma oficina de usinagem para torneamento, laminação e trituração de carcaças fundidas para a produção de componentes de alta precisão usados em queimadores e sistemas de combustão. www.selas.com Kaiser Aluminum irá investir US$14 milhões e abrir nova planta Kaiser Aluminum Corporation anunciou que sua diretoria aprovou US$14 milhões em investimentos adicionais para aprimorar e expandir as capacidades de extrusão de suas instalações em Tulsa, Oklahoma e Sherman, Texas, e planejar futura melhoria de condição ao complexo de fundição em suas instalações em Trentwood (Spokane, Washington). Além disso, a empresa anunciou planos de adicionar uma usina de extrusão e fundição de metais brutos em Kalamazoo, Michigan. A nova usina, na qual a Kaiser está gastando mais US$120 milhões, é parte de um programa de investimento para melhorar as capacidades e a eficiência das utilizações de barras, suportes, tubos sem emendas e tubos extrudados e sem emendas. www.kaiseral.com Ipsen aumenta capacidade de produção de câmaras quentes A Ipsen dobrou sua capacidade de produção de câmaras quentes para fornos à vácuo por meio de expansão. O projeto iniciou com a expansão de sua produção de câmaras quentes na usina de Souderton, Pensilvânia. Antes da expansão, a Ipsen estava produzindo de seis a oito câmaras por mês em sua fábrica em Rockford, Illinois. Agora em Souderton, a empresa está apta a
18 Abril 2008 - IndustrialHeating.com
atingir o dobro da capacidade de produção. Além disso, uma parte da fábrica Ipsen Ceramics em Pecatonica, Illinois, está atualmente sendo usada para a produção de grandes câmaras de aquecimento personalizadas. www.ipsenusa.com Alcoa irá ampliar Baie Comeau e unificar negócios Alcoa A Alcoa fechou um acordo com o governo de Quebec para um contrato de energia renovável para fornecer os três fundidores de alumínio da empresa na província – Baie Comeau, Becancour e Deschambault – até o ano 2040. O acordo também permite que a Alcoa invista US$1,2 bilhão para aprimorar e expandir a produção de Baie Comeau para 548 mil toneladas métricas por ano (tmpa). A Alcoa anunciou que unificou seus negócios Wheel Products (Rodas) e Auto and Truck Structures (Estruturas de Automóveis e Caminhões) para formar uma nova unidade de negócio – chamada Wheel and Transportation Products (Rodas e Transportes).
NOVIDADES DA INDÚSTRIA
Nucor compra The David J. Joseph Company A Nucor Corporation anunciou que concluiu a aquisição da SHV North América, a qual possui 100% da The David J. Joseph Company e afiliadas, por aproximadamente US$1,44 bilhão. A David J. Joseph Company, que tem sido revendedora de sucata para a Nucor desde 1969, é hoje uma subsidiária totalmente pertencente à Nucor e manterá sua sede em Cincinatti, Ohio. A Nucor espera que a aquisição contribua para a valorização das ações da empresa já em 2008. A David J. Joseph Company tem cinco principais negócios – Serviços de Revenda (Brokerage Services), Processamento de Sucata (Scrap Processing), Serviços de Laminação e Industriais (Mill and Industrial Services), Serviços de Trilhos (Rail Services) e Peças Automotivas de Auto-serviço (Self Service Auto Parts). Em 2007, a empresa revendeu mais de 20 milhões de toneladas de sucata e cerca de 250 mil toneladas de materiais não-ferrosos. Laboratory Testing se expande A Laboratory Testing de Hatfield, Pensilvânia, concluiu uma expansão de 1.115 m2. Os planos para agregar testes de novos materiais, testes não-destrutivos e serviços de calibragem estimularam a decisão de ampliar as instalações. O aumento do prédio irá abrigar o laboratório de calibragem da empresa e permitirá que a oficina de usinagem tenha o dobro do tamanho. O espaço adicional dará lugar a novos equipamentos e um depósito maior para manusear ma-
20 Abril 2008 - IndustrialHeating.com
teriais de grandes dimensões de maneira mais eficiente. www.labtesting.com Warren Steel inicia produção Warren Steel Holdings (WSH) anunciou que, após reforma de um ano, a empresa deu início à produção e está aberta a negócios. As operações da WSH, sob os atuais proprietários e equipe gerencial, tiveram início no final de 2006 em Warren, Ohio. A empresa é agora uma oficina de fundição e operação de fundição totalmente funcionais e de alta qualidade, produzindo barras cilíndricas de aço carbono e de aço fundido ligado. Em pleno funcionamento, a WSH, que é hoje certificada conforme os padrões de qualidade ISO 9001/2000, é capaz de produzir 105 toneladas de metal fundido a cada 55 minutos, com uma capacidade anual estimada em cerca de 800 mil toneladas de produtos fundidos. www.warrensteelholdings.com American Titaniun planeja construir nova planta American Titanium Works LLC (ATW) de Chicago, Illinois, está planejando construir uma
NOVIDADES DA INDÚSTRIA
nova usina integrada de produção de titânio de qualidade mundial nos Estados Unidos. A usina incluirá fornos de fundição por arco plasma e fusão a arco em vácuo, além de um laminador projetado e construído para a laminação de chapas de titânio ligado e comercialmente puro. Uma ampla gama de equipamentos de condicionamento e acabamento de titânio também estará disponível para garantir qualidade e reduzir tempos de produção. A usina irá incorporar tecnologias próprias e inovações de processos, permitindo que a ATW converta uma grande variedade de materiais em lingotes, cilindros e tarugos de vários tamanhos ligados e comercialmente puros. Acerinox e Nisshing Steel irão instalar laminador para aço inoxidável A Acerinox SA and Nisshin Steel anunciaram que irão construir uma nova usina para a produção de aço inoxidável na Malásia. A usina integrada de produção de aço inoxidável terá uma capacidade de fundição de 1 milhão de toneladas métricas por ano, e 600 mil toneladas por ano de produção laminada a frio. A
planta será instalada em Johor Bahru, Malásia, próxima ao mar. O investimento total estimado é de U$1,5 bilhão. ArcelorMittal planeja nova planta no Egito ArcelorMittal recebeu uma licença da Autoridade de Desenvolvimento Industrial do Ministério de Comércio e Indústria do Egito para construir uma usina de aço no país. A empresa deu um lance vencedor de aproximadamente US$60 milhões. Sob os termos da licença, a fábrica produzirá 1,6 milhões de toneladas métricas de aço, usando tecnologia de redução direta e 1,4 milhão de toneladas métricas de tarugos por meio de um forno elétrico a arco. A construção da usina, localizada perto da costa norte do Mar Vermelho, terá início em 2009.
www.arcelormittal.com
Notas Breves • A NSL Analytical Services expandiu sua capacidade de teste com a instalação de espectrômetro por plasma indutivamente acoplado (ICP) e plasma indutivamente acoplado / massa (ICP/MS). • A Applied Test Systems (Butler, Pensilvânia), fabricante de equipamentos de teste de materiais e produtos de aquecimento, comprou dois prédios industriais em East Butler, Pensilvânia, por mais de US$2 milhões. • A Allied Mineral Products é hoje proprietária da AMETSA, sua unidade de produção e venda de refratários na África do Sul. • A Struers está oferecendo cursos de treinamento e educação online em www.struers.com. • A Radix Wire anunciou a disponibilidade de fios isolados com silicone projetados para atender ao novo padrão NEMA HP 6.
IndustrialHeating.com - Abril 2008 21
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ABRIL 14-17 Congresso Mundial 2008 da Sociedade de Engenheiros Automotivos (Society of Automotive Engineers – SAE); Detroit, Michigan,EUA www.sae.org/congress
MAIO 5-8 AISTech 2008 –Conferência e Exposição de Tecnologia em Ferro e Aço; Pittsburgh, Pensilvânia, EUA www.aist.org 6-9 HIP ’08 – Conferência Internacional sobre Prensagem Isostática a Quente (Hot Isostatic Pressing – HIP); Huntington Beach, Califórnia, EUA www.hip2008.com 7-9 Conferência Européia de Tratamento Térmico 2008 – Inovação no tratamento térmico para competitividade industrial; Verona Itália. www.aimnet.it/echt2008.htm 17-20 CastExpo 2008, patrocinada pela Sociedade Americana de Fundição (American Foundry Society – AFS) e pela Associação Norte-Americana de Moldagem por Alta Pressão (North American Die Casting Association – NADCA); Atlanta, Geórgia, EUA. www.castexpo.com 27-30 Metallurgy Russia 2008 – Feira Internacional de Metalurgia, Equipamentos, Tecnologia em Maquinário e Produtos; Moscou, Rússia. www.metallurgy-tube-russia.com 27-30 Tube Russia 2008 – Feira Internacional de Tubos e Canos; Moscou, Rússia. www.metallurgy-tube-russia.com 28-30 Aluminium China 2008 – Feira de Importação e Exportação da China; Guangzhou, China. www.aluminiumchina.com
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22 Abril 2008 - IndustrialHeating.com Untitled-2 1
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29-30 Simpósio de Nitretação – Conferência Técnica Internacional, promovida pela Nitrex Metal Inc.; Montreal. www.nitriding.info
JUNHO 3-6 Metal & Metallurgy China 2008; Shanghai, China. www.mm-china.net 8-12 MPIF/APMI 2008 – Congresso Mundial de Metalurgia do Pó e Materiais Particulados; Gaylord National Hotel, Washington, D.C., EUA www.mpif.org 8-12 7a Conferência Internacional sobre Tungstênio, Refratários e Materiais Duros; Washington, D.C. www.mpif.org
Cerâmicas e Refratários/Isolantes
Pesquisa Simplificada de Uniformidade de Temperatura Utilizando Tecnologia Cerâmica na Indústria Metalúrgica Thomas McInnerney – The Edward Orton Jr. Ceramic Foundation, Daniel H. Herring – The Herring Group Os tratadores térmicos têm procurado maneiras de simplificar os levantamentos de uniformidade de temperatura. Usando tecnologia comprovada, desenvolvida pela indústria cerâmica, isso agora é uma realidade. Com a ênfase atual na importância de atender aos requisitos da AMS 275OD, CQI-9 e Nadcap, as indústrias de tratamento térmico, brazagem e sinterização têm agora uma ferramenta para ajudá-las a focar na distribuição uniforme e eficiente de calor para seus produtos a fim de assegurar qualidade consistente com repetibilidade.
H
á muitos anos a indústria cerâmica sabe que se pode obter encolhimento previsível por vários materiais não metálicos, inorgânicos, quando expostos a quantidades conhecidas de energia térmica. Essa tecnologia oferece uma opção simples e econômica para a medição e o registro da temperatura (Fig. 1). Vários tipos de dispositivos cerâmicos de medição de temperatura são comumente usados na indústria cerâmica.[1] Desenvolvimento do Produto para Tratamento Térmico, Brazagem e Sinterização Começando com misturas de produtos conhecidas na indústria cerâmica, foram
desenvolvidas e testadas várias misturas de materiais inorgânicos para determinar as mais apropriadas para os ciclos de aquecimento e resfriamento rápidos usados na indústria metalúrgica. Também era necessário investigar as várias atmosferas de forno usadas nas indústrias de tratamento térmico, brazagem e sinterização, incluindo ar, várias misturas de hidrogênio/nitrogênio, gás endotérmico e exotérmico, e até gases usados para têmpera a vácuo de pressão parcial e a alta pressão de gás (até 20 bar). A seleção de materiais também levou em conta a necessidade de evitar a contaminação do trabalho ou do forno por uma atmosfera com contaminantes indesejados liberados por compostos inorgânicos. Em resultado disso, foram investigadas várias misturas de materiais, e a melhor mistura
foi escolhida para se obter o melhor desempenho na ampla variação de temperaturas necessária para atender às exigências da indústria metalúrgica. O produto de disco cerâmico desenvolvido é chamado de TempTab®.[2] Depois de determinadas as misturas, o tamanho e a forma do dispositivo de medição foram cuidadosamente escolhidos para facilitar o uso e maximizar a capacidade de resistir a choques térmicos das taxas de aquecimento rápido e têmpera (Fig. 2). O método escolhido de moldagem foi a prensagem a seco devido à possibilidade de controlar o tamanho e a densidade do produto terminado. Depois de prensado, o produto é seco adicionalmente a fim de remover a água de processamento e daí calcinado para remover o aglutinante usado
25.10
Distância, Distance,mm mm
25.60 26.10 26.60 27.10 27.60 790 840 890 940 990 1040 1090 1140 Temperatura, °C˚C Temperature,
Fig. 1. Relação típica entre temperatura e dimensão final para dispositivos cerâmicos de medição de temperatura
Fig. 2. Forma final do TempTab®, visto resfriando ao ar IndustrialHeating.com - Abril 2008 23
Cerâmicas e Refratários/Isolantes
durante a moldagem, a água com ligação química e outros produtos voláteis, resultando em um produto sem evolução de contaminantes na exposição posterior à temperatura. Cada lote é então analisado para desenvolver uma tabela de consulta única de temperaturas (Fig. 3) que apresente as características de encolhimento nas matérias-primas. A localização do disco cerâmico em uma carga ou forno pode ser marcada com um identificador simplesmente usando um marcador que resista a altas temperaturas ou, em muitos casos, um Sharpie®. Depois do término do processo de tratamento térmico, os discos são recolhidos e medidos (em milímetros, até duas casas decimais) usando um micrômetro digital e um gabarito calibrador (Fig. 4). As medições são feitas na dimensão mais larga do disco e daí convertidas a uma temperatura TempTab usando a tabela de consulta fornecida com cada lote. A exatidão da temperatura pode ser medida dentro de +/- 5,5°C. Portanto, variações de temperatura dentro do forno podem ser facilmente detectadas e quantificadas. Os discos TempTab são fáceis de usar, e o operador do forno pode fazer veriTempo em temperatura 10 Minutos 30 Minutos 60 Minutos Temp. C mm Temp. C mm Temp. C mm 1150 25,45 1150 25,25 1150 25,21 1145 25,55 1145 25,28 1145 25,25 1140 25,60 1140 25,31 1140 25,28 1135 25,66 1135 25,34 11,35 25,32 1130 25,72 1130 25,37 1130 25,36 1125 25,78 1125 25,43 1125 25,39 1120 25,85 1120 25,49 1120 25,43 1115 25,92 1115 25,53 1115 25,47 1110 26,00 1110 25,57 1110 25,50 1105 26,03 1105 25,61 1105 25,54 1100 26,06 1100 25,66 1100 25,58 1095 26,10 1095 25,72 1095 25,62 1090 26,13 1090 25,80 1090 25,65 1085 26,16 1085 25,86 1085 25,69 1080 26,20 1080 25,92 1080 25,73 1075 26,25 1075 26,00 1075 25,76 1070 26,30 1070 26,04 1070 25,80 1065 26,32 1065 26,09 1065 25,84 1060 26,35 1060 26,13 1060 25,87 1055 26,38 1055 26,17 1055 25,91 1050 26,40 1050 26,21 1050 25,95 1045 26,42 1045 26,26 1045 25,98 1040 26,44 1040 26,28 1040 26,02 1035 26,46 1035 26,29 1035 26,06 1030 26,48 1030 26,31 1030 26,09 1025 26,50 1025 26,33 1025 26,13 1020 26,52 1020 26,35 1020 26,17 1015 26,54 1015 26,37 1015 26,21 1010 26,56 1010 26,39 1010 26,24 1005 26,59 1005 26,41 1005 26,28 1000 26,61 1000 26,43 1000 26,32 995 26,64 995 26,45 995 26,35 990 26,66 990 26,47 990 26,39 985 26,68 985 26,49 985 26,43 980 26,70 980 26,52 980 26,46 975 26,72 975 26,54 975 26,50
ficações de uniformidade de temperatura em cada lote, quando tiver problemas ou antes de um levantamento formal de uniformidade de temperatura. Pode-se criar gráficos de controle de processo estatístico para cada forno, para cada número de peça executado ou para cada tipo de carga. Desse modo, os discos servem como um dispositivo de aviso antecipado para detectar variações de temperatura e determinar as tendências (Fig. 5). Os discos TempTab, contudo, não se destinam a ser usados como dispositivos de calibração de termopares. O fato de que esses discos cerâmicos podem ser colocados com a carga ou ao lado dela é muito conveniente porque é possível fazer levantamento de uniformidade de temperatura sem interromper a produção normal. Para fazer uma verificação de uniformidade de temperatura, é preciso só colocar os discos TempTab em locais de interesse dentro do forno, como você colocaria normalmente termopares de arraste se fizesse um levantamento. Diversidade de Equipamentos Os discos TempTab foram usados com sucesso para criar perfis de temperatura e Tempo em temperatura 10 Minutos 30 Minutos 60 Minutos Temp. C mm Temp. C mm Temp. C mm
970 26,74 970 26,57 970 26,53 965 26,76 965 26,60 965 26,56 960 26,79 960 26,64 960 26,59 955 26,82 955 26,66 955 26,61 950 26,84 950 26,69 950 26,64 945 26,87 945 26,72 945 26,67 940 26,90 940 26,74 940 26,70 935 26,92 935 26,77 935 26,72 930 26,95 930 26,81 930 26,75 925 27,00 925 26,84 925 26,78 920 27,05 920 26,87 920 26,81 915 27,11 915 26,91 915 26,83 910 27,16 910 26,95 910 26,86 905 27,21 905 26,98 905 26,89 900 27,26 900 27,06 900 26,92 895 27,32 895 27,15 895 26,95 890 27,37 890 27,19 890 26,97 885 27,38 885 27,23 885 27,00 880 27,39 880 27,28 880 27,03 875 27,40 875 27,31 875 27,06 870 27,41 870 27,34 870 27,08 865 27,42 865 27,37 865 27,11 860 27,43 860 27,41 860 27,14 855 27,45 855 27,44 855 27,17 850 27,46 850 27,45 850 27,20 845 27,47 845 27,46 845 27,22 840 27,48 840 27,47 840 27,25 835 27,49 835 27,48 835 27,28 830 27,51 830 27,49 830 27,31 825 27,52 825 27,50 825 27,33 820 27,53 820 27,52 820 27,36 815 27,54 815 27,53 815 27,39 810 27,55 810 27,54 810 27,42 805 27,56 805 27,55 805 27,44 800 27,57 800 27,56 800 27,47 795 27,58 795 27,57 795 27,50
Fig. 3. Tabela específica por lote para relacionar a dimensão final à temperatura
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levantamentosdeuniformidadedetemperatura em fornos com esteira transportadora (Fig. 6). Também foram usados para aço com brazagem (soldadura forte), aço inoxidável, cobre e até ligas de latão em várias atmosferas, incluindo amônia dissociada e outrasatmosferasdenitrogênio/hidrogênio fornecidas em cilindros, carretas de cilindros e tanques. Essas formas de cerâmica foram testadas em fornos de têmpera integrada, tratando engrenagenseoutrostiposdecomponentes críticos em têmpera, cementação e carbonitretação. São usados para fornecer uma indicaçãodauniformidadedetemperatura dentro da carga de um lote maior. Discos cerâmicos são bem apropriados para a sinterização de produtos de metal em pó e foram testados em campo, em fornos com esteiratransportadoraemváriasvelocidades de operação. Isso forneceu, por exemplo, uma indicação da uniformidade de temperatura ao longo da esteira, além de picos de temperatura nas peças. Usados em fornos do tipo empurrador, esses discos ajudam a determinar o trabalho térmico associado à distribuiçãoadequadadeenergiatérmicaao longo do tempo. Os discos também mostraram ser confiáveisemlevantamentosdeuniformidadede temperatura em fornos a vácuo de câmara única, dupla (Fig. 7) ou múltipla, para várias aplicações, incluindo cementação a vácuo a baixa pressão de peças automotivas com têmpera de nitrogênio a alta pressão. Diversidade de Aplicações Estudo de caso 1 – Brazagem (Solda Forte) e Recozimento de Latão, Cobre e Aço Inoxidável Em uma grande planta de recozimento e
Fig. 4. Ferramenta digital de medição de dimensão
Fig. 5. Posição típica do TempTab® numa carga de forno
brazagemcom22fornosdeesteiratransportadora, os discos TempTab e outras formas demediçãodetemperaturaporcerâmicaforamcolocadosnaesteirajuntocomoproduto à medida que este ia para a forno (Fig. 8). O tempo de permanência dentro do forno foideaproximadamente40minutoscomas peças expostas à temperatura máxima por aproximadamente10minutos.Dependendo da largura da esteira, foram colocados dois ou três discos na esteira – à esquerda, à direita e ao centro, se necessário. Depois de passarem pelo processo, os discos foram medidos e a tabela de consulta usada para determinar a temperatura máxima (pico) a queforamexpostosemvistadalocalização. Como esperado em uma operação bem feita, a uniformidade de temperatura de muitas dos fornos era relativamente próxima, dentro de ± 5,5°C. Mas esses testes revelaram que vários fornos tinham grandes diferenças de temperatura ao longo da esteira, em um caso chegando a 50°C. A descoberta dessa grande diferença mostrou ao engenheiro de processos que ele precisava trabalhar imediatamente com seu grupo de manutenção para descobrir e corrigir a fonte da variação de temperatura, e ele alertou o engenheiro de qualidade para fazer testes mais detalhados no produto que estava sendo feito nesses fornos específicos. Usar discos no início de cada turno forneceu um registro da energia térmica que estava sendo aplicada ao produto, e isso foi usado como ferramenta diagnóstica
Fig. 6. Típico forno de brazagem com esteira transportadora de malha (Fotografia cortesia de C.I.Hayes)
para localizar problemas. O uso desse produto pode alertar o pessoal quanto a problemas com temperatura ou ajudar ao se tentar resolver problemas com taxas de rejeição mais altas do que o normal. Estudo de caso 2 – Brazagem de Aço Inoxidável Foramfeitostestesdecontaminaçãodoprodutoempequenoscomponentesdeaçoinoxidávelposicionadosemchapasdegrafiteatravés defornoscomesteiratransportadoranasquais opontodeorvalhooperacionaldaatmosfera de amônia dissociada estava na faixa de -45 a -50°C.Alémdedeterminaratemperaturamáximaatingidaduranteaoperaçãodebrasagem, foiavaliadacuidadosamenteacontaminação
das peças por meio de espectroscopia fotoeletrônica de raios X (XPS). Esse método de análise revelou que os discos TempTab não causaram nenhum tipo de contaminação da superfície das peças. Estudo de caso 3 – Recozimento de Aço Inoxidável Os discos cerâmicos foram testados em um tratamentotérmicocomercialemumforno avácuodedicadoaorecozimentobrilhante de peças automotivas de aço inoxidável. Os discosforamcolocadosjuntocomtermopares anexados a um coletor de dados a várias temperaturas, e os dados resultantes mostraram boa correlação com as leituras dos termopares.Osdiscosforamamarradosnas peças e ao redor delas, em uma pilha de cin-
Fig. 7. Aplicação típica em forno a vácuo (Fotografia cortesia de Specialty Heat Treating, Inc.) IndustrialHeating.com - Abril 2008 25
Cerâmicas e Refratários/Isolantes
Fig. 8. Vários dispositivos cerâmicos de temperatura ao lado de peças em produção
cobandejasconectadasusadasparamanter no lugar as peças a serem recozidas. O forno foiaquecidoeaspeças,carregadasnacâmara de vácuo. Depois de submetidas a vácuo, as peças foram mantidas sob temperaturas de 950°C por três horas. A temperatura foi
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Fig. 9. Discos TempTab® colocados perto de termopares na carga de trabalho
baixadarapidamenteusandotêmperadenitrogênioa2bardepressão.Asdiferençasde temperatura foram idênticas em ambos os métodos de teste, e foi encontrado um diferencial menor de 1°C de um ponto a outro.
Estudo de caso 4 – Têmpera de Aço para Ferramentas Foramfeitostestesemdoisfornosidênticos de câmara única a vácuo que processavam aços da série M (M2, M3 tipo 1 e 2, M7 e M42), série T (T-1, T-15) e aços especiais
para ferramentas (ASP 23, ASP 30, CPM M4, REX 23, REX 76) em temperaturas entre 1.120°C e 1.270°C para verificar a integridade do disco em função da receita de processo, configuração da carga, taxa de rampa, configurações de pressão parcial, temperatura de austenitização e gravidade da têmpera (nitrogênio a 5 e 6 bar). Os discos não foram afetados por mudanças em qualquer das variáveis do processo. Os resultados desses testes comprovaram que executar um levantamento de uniformidade de temperatura antes da data programada era desnecessário, e foi obtida boa correlação com os dois termopares rotineiramente colocados junto com cada carga de trabalho. Estudo de caso 5 – Sinterização de Metal em Pó Um grande fabricante de componentes sinterizados para motores automotivos
fez testes para verificar a uniformidade de temperatura de ponta a ponta, bem como os valores de picos de temperatura em fornos de esteira transportadora tanto de câmara aberta como muflados. Foi avaliado o impacto da deslubrificação e das mudanças no ponto de orvalho da atmosfera em função da localização dentro do forno. Os discos não foram afetados, e a comparação com levantamentos padrão de uniformidade de temperatura mostrou excelente correlação. Conclusão Não se pode deixar de enfatizar a importância do controle de temperatura em tratamento térmico, brazagem e sinterização. Os levantamentos de uniformidade de temperatura em fornos já foram e sempre serão necessários, mas nunca foram tão simples quanto agora. Os discos TempTab® oferecem o primeiro modo
realmente simples e acessível de monitoramento do processamento térmico em base diária. A detecção adiantada de problemas permite mais tempo para avaliar a melhor ação corretiva a ser tomada e ajuda a promover a manutenção preventiva. Embora esses discos não substituam totalmente os levantamentos de uniformidade de temperatura, são muito capazes de fornecer um registro do histórico de temperatura dentro do forno, sem interrupção da programação de produção e sem incorrer em custos adicionais. IH Referências 1. The Edward Orton Jr. Ceramic Foundation (www.ortonceramic.com) 2. Discos cerâmicos TempTab® (www.temptab.com) Para mais informações: Entre em contato com Jim Litzinger, diretor de desenvolvimento de negócios da The Edward Orton Jr.,
IndustrialHeating.com - Abril 2008 27
Tratamento Térmico
Pirometria para as Indústrias Globais Aero espaciais e de Tratamento Térmico Comercial John Gourley - Honeywell Aerospace, Phoenix, Arizona, EUA
A pirometria, como definida pela AMS 2750D, criou expectativas para muitos tratadores térmicos. Este artigo fornece esclarecimentos sobre o que pode ser um assunto desafiador. Se você acha que necessita maior conhecimento, sugerimos procurar treinamento complementar.
O
dicionário Webster’s Third New International Dictionary of the English Language Unabridged, copyright 2002, tem a seguinte definição de pirometria: “Técnicas e métodos de medição de altas temperaturas: esp: a arte de usar um pirômetro.”1 Seosseusnegóciosenvolvemotratamento térmico ou o uso de metais com tratamento térmico,seráinteressanteparavocêaleitura deste artigo. Em primeiro lugar, a definição do dicionário acima deixa muito a desejar como definição aplicável à indústria de tratamento térmico. Os dispositivos e instrumentos usados para medir temperaturas segundo o AMS 2750D são termopares (sensores) altamente calibrados e outros instrumentos que convertem força eletromotriz (FEM) em leituras reconhecíveis de temperatura. Além disso, essas leituras FEM podem ser usadas para medir, registrar monitorar e controlar a entrada de temperatura em um forno de tratamento térmico. Pirômetros, embora sejam úteis, não são incluídos para medições de temperatura na AMS 2750D. Em segundo lugar, os sensores usados no tratamento térmico de metais são usados para medir temperaturas de -263°C até mais de 1.700°C. De modo que amediçãodealtastemperaturasnãoéúnica aplicação. N. do T.: “processo de medir as altas temperaturas; ciência que estuda as altas temperaturas; conjunto de técnicas utilizadas para medir altas temperaturas” (Dicionário Houaiss); “Arte de avaliar as altas temperaturas.” (Novo Dicionário Aurélio)
28 Abril 2008 - IndustrialHeating.com
Exatidão e Risco A faixa de tolerância de temperatura para o tratamento térmico de metais varia de +/- 3°C para certas ligas de alumínio a +/- 14°C para muitos outros grupos de ligas, como aço, titânio, cobalto e níquel. Metais com tratamento térmico ou processados fora da faixa de tolerância especificada estão sujeitos a rejeição ou, na pior das hipóteses, a serem descartados. Se as peças processadas custarem várias dezenas de milhares de dólares, esse erro pode ser extremamente dispendioso. Evitar Riscos e a AMS 2750 Como controlar o equipamento de tratamento térmico para evitar esses riscos? Um modo é aplicar os requisitos da AMS
Fig. 1. Linha de fornos de têmpera integral
2750D. Mas você talvez diga: “A AMS 2750D é tão difícil de entender e está sujeita a várias interpretações.” Há requisitos de calibração não só para os sensores, mas também para os instrumentos. Além disso, temos de realizar testes de precisão do sistema (TPSs) e levantamentos de uniformidade de temperatura (LUTs). Como assegurar que estamos fazendo os testes e levantamentos corretamente e com a freqüência requerida? Entender a AMS 2750 Uma das melhores maneiras de entender a AMS 2750D é lê-la toda — pelo menos uma vez — para ter uma idéia do que você entende e o que não. Destaque os parágrafos que parecem mais incompreensíveis. Daí,
pegue a especificação e leve-a com você ao chão de fábrica e escolha um dos fornos de tratamento térmico (Fig. 1). Olhe do lado de fora do forno e tente localizar os pontos pelos quais os sensores entram nele. Se o forno estiver frio, abra a porta ou tampa e tente determinar onde ficam os sensores do lado de dentro. Se o forno estiver operando, espere até a carga sair dele e, se possível, olhe dentro dele (Fig. 2). Deve haver pelo menos dois sensores dentro, um para o controle de temperatura excessiva e outro para o controlador de temperatura do forno. Se só houver dois, é uma instrumentação do Tipo D (Parágrafo 3.3.1.4 da AMS 2750). Se houver mais de dois, o forno pode ser multizona ou equipado com instrumentação Tipo A, B ou C (Parágrafos 3.3.1.1 a 3.3.1.3). Depois de determinar o “Tipo” de instrumentação, tente determinar a “Classe” do forno olhando os registros de TPS e LUT. Depois de determinar a classe e tipo da instrumentação, as Tabelas 1 a 9 começarão a fazer mais sentido. A Tabela 10 é especialmenteimportanteporquedizquanto tempo dura um período de calibração ou intervalo de teste. É extremamente importante testemunhar na prática um TPS e um LUT. Isso
vai ajudá-lo a entender melhor o tamanho das zonas de trabalho do forno, os instrumentos de teste em campo, tipos de sensor, fatores de correção, instrumentação do forno e como verificamos se o forno está realmente operando dentro dos requisitos da AMS 2750D. Conclusão Vocêprovavelmenteaindateráváriasquestões sobre pirometria, mas posso garantir que você vai entender a AMS 2750D melhor do que entendia. IH John Gourley é um dos principais engenheiros do Departamento de Engenharia de Materiais e Processos da Honeywell Aerospace em Phoenix, Arizona, EUA. John serviu como presidente do Nadcap Heat- Treat Task Group de janeiro de 2003 a julho de 2005. Atualmente trabalha como instrutor da eQualLearn ensinando pirometria a profissionais de tratamento térmico, engenharia e qualidade. Para mais informações: sobre os cursos eQuaLearn, incluindo a Introdução à Pirometria, Auditoria Interna e Ação Corretiva sobre a Raiz do Problema, mande um e-mail para eQuaLearn@sae.org ou ligue para + 1 724 772 6893.
Perguntas Mais Freqüentes (FAQs) – AMS 2750D
P
Há várias interpretações sobre o sentido de “número máximo de usos ou tempo máximo passado em uso, o que ocorrer primeiro” (parágrafo 3.1.8.5) ao se referir à vida de termopares de carga de metal base não descartável. Qual é a definição de tempo máximo passado em uso?
R
O “tempo máximo em uso” começa no primeiro uso. O tempo máximo passado em uso (quando especificado) é o número de dias corridos a partir do primeiro uso, independentemente do número de ciclos de temperatura.
P
O parágrafo 3.2.6.1 afirma que “qualquer limitação ou restrição da calibração deve ser indicada na etiqueta”. Quais são alguns exemplos que indicam a intenção desse requisito?
R
Os exemplos podem incluir uma faixa limitada de temperatura ou canais limitados de um “data logger” ou gravador multiponto devido a questões de calibração. Se o espaço na etiqueta não permitir alistar as limitações, é aceitável uma anotação do tipo “Veja Relatório” na etiqueta.
P
O parágrafo 3.4.2.1 declara que a freqüência do TPS pode ser reduzida em um passo se “dois sensores em cada zona de controle são do Tipo N, R ou S”. Se o sensor de temperatura excessiva é N, R ou S, é necessário um TPS para qualificação do sensor de temperatura excessiva como sensor N, R ou S adicional para esse fim?
R
Sim. Se os sensores vão ser usados para a base de redução de freqüência, o TPS será necessário em ambos os sensores na freqüência especificada.
Fig. 2. Forno a vácuo de carregamento frontal, aberto
FAQs fornecidas pela Nadcap, o programa de credenciamento e auditoria de produtos e processos especiais da indústria aeroespacial global. Para mais informações sobre o Nadcap, visite www. pri-network.org IndustrialHeating.com - Abril 2008 29
Gases Industriais/Combustão
Tecnologia “Pulse Firing” Melhorias no Sistema de Combustão na empresa Superior Forge David Pongrance – Hauck Manufacturing Company, Lebanon, Pensilvânia Hauck Manufacturing Company já fornece sistemas de combustão “pulse-firing” na América do Norte por mais de 20 anos, com inúmeras instalações bem sucedidas. O “pulse firing” foi introduzido inicialmente na Europa pela Kromschroder, há mais de 30 anos.
C
omponentes de controle de alto desempenho são essenciais para todos os sistemas de combustão “pulse firing”. Devido ao aumento nos custos dos combustíveis e crescentes preocupações com a qualidade do produto, tem aumentado muito a demanda por sistemas de combustão “pulse firing” em anos recentes para atender a esses desafios. Além disso, melhores tecnologias de controle usando sistemas baseados em CLP estão sendo incorporadas para aumentar o desempenho e a flexibilidade de novos e modernos sistemas de combustão “pulse firing”. Em meados de 2005, a Hauck, junto com a Robbins Industrial Furnace Company (antes “The Furnace Works”), propôs um sistema de combustão “pulse firing” único para a Superior Forge and Steel Corporation (Superior) em Lima, Ohio. Esse sistema seria usado em um projeto de melhorias de um forno de tratamento térmico do tipo vagoneta.
O forno foi projetado pela The Furnace Works, Inc. (TFW) de Sheffield,, Ohio. A TFW foi fundada em 1994 para fornecer soluções inovadoras para aplicações industriais em refratários e isolamentos térmicos para fornos. A companhia também fornece serviços, incluindo projeto e fabricação de sistemas de combustão como também projeto e construção de fornos novos. A TFW foi reorganizada como Robbins Industrial Furnace em janeiro de 2007. A Superior Forge é uma companhia com certificação ISO 9000 fundada em 1991. O principal produto da companhia é cilindro de laminação de aço forjado e temperado para laminação a frio de materiais ferrosos e não ferrosos. Também fabrica outros produtos como lingotes comerciais, forja especializada, tratamento térmico e usinagem. A companhia também tem instalações em Pittsburgh e New Castle, Pensilvânia. O projeto previa a reconstrução de uma forno de aproximadamente 10 m de comprimento x 4,5 m de largura x 5
m de altura. O projeto incluía uma nova vagoneta, revestimento de fibra cerâmica, modificação na tubulação de gases e um novo sistema de combustão. Uma carga típica consiste em cilindros de aço de vários tamanhos com pesos entre 27.000-59.000 quilos. Os ciclos necessários de tratamento são muito longos, sendo que os ciclos comuns duram quatro dias ou mais. A temperatura máxima do forno é de 980°C. A uniformidade de temperatura de +/- 5,5°C, por todo o ciclo de aquecimento, era necessária para obter a qualidade metalúrgica requerida para o aço. O ciclo de tratamento térmico do produto prevê aquecimento da carga da temperatura ambiente para 980°C com vários e longos patamares a diferentes temperaturas, seguidos por um ciclo controlado de resfriamento. Um ciclo de aquecimento típico é mostrado na Figura 2. O Desafio O desafio era fornecer um sistema de combustão que atendesse às exigências de uniformidade de temperatura com uma
1000
Temperatura, ˚C
750
500
250
0 0 20 40 60 80 100 120
Fig. 1. Forno de tratamento térmico tipo vagoneta
30 Abril 2008 - IndustrialHeating.com
Tempo decorrido, h
Fig. 2. Ciclo típico de aquecimento
Fig. 3. Tela de controle do “pulse firing”
carga que devido a seu peso poderia variar drasticamente tanto quanto ao aquecimento como ao resfriamento do ciclo térmico. Um sistema “pulse firing” padrão não tinha flexibilidade suficiente para esta função, devido à ampla variedade de exigências de entrada em horários diferentes do ciclo, com longos períodos de patamares em temperatura, em especial a temperaturas mais baixas. Tenha em mente que o forno agora com fibra cerâmica e com pouca perda de calor. É difícil manter a uniformidade de temperatura no forno durante um longo ciclo de patamar com demanda de entrada de calor muito baixa. A solução era fornecer um sistema de combustão “pulse firing” com controle de calor/frio. Os queimadores acionariam o sistema “pulse firing” estequiometricamente, com ar em excesso ou baseado apenas na demanda de temperatura. É necessária uma freqüência mínima de acionamento para manter a uniformidade no forno. Visto que não haveria energia saindo dos queimadores durante um período de baixa demanda, a uniformidade seria alcançada. Se não fosse usada uma filosofia de controle para tratar essa condição, a uniformidade da temperatura do forno e a qualidade do produto seriam comprometidas. Para conseguir isso, foi fornecido um sistema de controle “pulse firing” baseado em CLP. Cada zona tinha quatro entradas de termopares. O cliente podia selecionar que termopar usar para controlar ou usar
Fig. 4. Queimador SVG ao nível da soleira do forno
uma média dos dados dos quatro termopares com base na configuração da carga Sistema de Controle de Pulso Hauck O sistema era composto de 12 queimadores Hauck SVG 125 e componentes necessários de controle arranjados em três zonas com controle de “pulse-firing”. O SVG 125 tinha capacidade medida de 1.023.000 BTU/h. Os queimadores estavam dispostos para disparar da parte superior de um lado do forno e também perto do nível da soleira no lado oposto, para maximizar a transferência convectiva de calor do forno. O “pulse firing” é um tipo especial de ligação de controle cruzado utilizando modulação de freqüência em vez de amplitude modulada. Uma válvula solenóide de ar Kromschroder em cada queimador, com configuração de fluxo mínimo e máximo ajustável, substitui a típica válvula pneumática modulada. A baixa entrada de gás é determinada por um desvio no regulador de pulso ou ao redor dele. Cada queimador é ligado em chama baixa. Cada vez que a solenóide de ar é energizada, o queimador muda da operação de “chama baixa” para “chama alta” . Isso usa ao máximo os benefícios da ação de arrastro e agitação dos queimadores de alta velocidade. Também, face ao fato que as tubulações de ar e combustível para cada queimador são idênticas, mudar a seqüência de pulso ou até mover um queimador de uma zona para outra é realizado eletronicamente.
Os benefícios do “pulse firing” incluem • Até 30% de economia em combustível • Melhora na transferência de calor por convecção • Excelente uniformidade de temperatura • Baixa emissão de NOx • Versatilidade do esquema de controle • Ciclos de aquecimento e resfriamento • Modulação melhorada • Controle alto-baixo ou liga-desliga Projeto de Sistemas de Controle de Pulso Devido ao aumento de ciclos de liga-desliga que forma o coração do “pulse firing”, as válvulas de controle de alto desempenho são importantes para assegurar a repetibilidade e durabilidade, com bom custo-benefício. As válvulas solenóides e ar e os reguladores de pulso Kromschroder são projetados e classificados para milhões de ciclos. O teste típico em fábrica é para uma expectativa de vida de 20 milhões de ciclos. Cada queimador SVG de alta velocidade está equipado com uma válvula pneumática solenóide de pulso. A pressão de ar no queimador tem ligação cruzada com o regulador da taxa de pulsação. A válvula solenóide de ar é energizada durante o ciclo de pulso por aproximadamente seis segundos. Durante a duração do pulso, o queimador opera à sua melhor pressão de projeto de chama alta. Após terminar a duração do pulso, o queimador retorna à sua posição em fogo baixo. Isso assegura a utilização do efeito máximo desejado do queimador de alta velocidade. IndustrialHeating.com - Abril 2008 31
Gases Industriais/Combustão
Gás
Ar
Solenóide pneumático Regulador de pulso
Para os queimadores
Orifício limitador
Fig. 5. Projeto típico de controle de “pulse firing”
O regulador da taxa de pulsação é projetado para manter a taxa de ar/combustível antes, durante e depois da duração do pulso. Para ilustrar as exigências de desempenho das válvulas, um forno operando 16 horas por dia durante 300 dias precisaria que a válvula de ar e o regulador da taxa pulsassem mais de 2.800.000 vezes.
32 Abril 2008 - IndustrialHeating.com
O sistema de aquecimento/resfriamento incorporado no controle do “pulse firing” permite que o sistema de combustão alcance excelente uniformidade de temperatura e modulação do sistema por todo o ciclo de aquecimento e resfriamento. O forno está em operação há aproximadamente 24 meses, e a Superior Forge está muito satisfeita com o desempenho.
Levantamentos de temperatura mostram que a uniformidade alcançada é melhor do que os +/- 5,5°C exigidos. Conclusão Os queimadores de alta velocidade da Hauck combinados aos componentes de controle de alto desempenho da Kromschroder ficaram à altura dos desafios apresentados pelos longos ciclos de aquecimento/resfriamento exigidos pela Superior Forge. Os objetivos de uniformidade de temperatura e qualidade de produto foram alcançados com essa aplicação única da tecnologia “pulse firing”. IH
Para mais informações entre em contato com representante da Hauck no Brasil: SAUDER EQUIPAMENTOS INDUSTRIAIS LTDA Rua Plínio Schimitd, 200 Pque Itararé 06900-000 Embu Guaçú – SP Fone (11) 4661-8000 Fax(11) 4662-1000 www.sauder.com.br e-mail : vendas@sauder.com.br
Caracterização e Teste de Materiais
Métodos e resultados reproduzíveis em medição de profundidade de têmpera superficial.
Peter Bucan – Struers A/S, Copenhagen, Denmark precisão e repetibilidade são vitais ao se medir a microdureza de aços com superfície temperada. Quais são os problemas e o que pode ser feito para assegurar a exatidão?
F
az-se a têmpera na superfície do aço para aumentar a resistência e as propriedades de desgaste do material. Um dos pré-requisitos para têmpera é possuir suficiente conteúdo de carbono e liga. Se o conteúdo de carbono for suficiente, o aço pode ser temperado diretamente. Se não, a superfície da peça tem de ser enriquecida com carbono ou nitrogênio usando técnicas de têmpera com tratamento de difusão. As peças de aço temperadas em geral são usadas para aplicações de movimento ou rotação onde se exige alta resistência a desgaste e/ou força, como engrenagens ou peças de motor, bombas e bicos injetores, etc. Visto que a têmpera torna o aço quebradiço, e é desejável manter a ductilidade no núcleo do material, é necessário controlar a profundidade da têmpera — por isso o termo superfície temperada. Preparação Metalográfica da Amostra antes do Teste de Têmpera A superfície – em cuja seção transversal será feita a medição – deve ser polida até estar suficientemente lisa para permitir medições corretas da indentação de microdureza (Vickers ou Knoop, cargas ≤1 kgf). Nesse caso, deve-se tomar precauções para evitar danificar as margens da amostra, como o arredondamento das beiradas, superaquecimento e mudanças na superfície. Para assegurar um resultado de teste reproduzível, é importante que a prepara-
ção metalográfica seja feita de modo controlado, com parâmetros de preparação – superfície lixada e polida, velocidade rotacional, dosagem abrasiva, força, tempo de preparação – estritamente sob controle. Para cada aplicação, recomenda-se o desenvolvimento de um método de preparação padrão, definido e usado durante a preparação metalográfica a fim de evitar a variação na superfície da amostra. A tabela 1 mostra um método recomendado de preparação metalográfica de peças cementadas adequadas para testes de dureza e exames metalográficos.
Procedimento A profundidade da superfície temperada pode ser avaliada por meio de uma série de indentações de dureza, e isso é descrito em várias normas, como DIN 50190, ISO 4507 e ISO 2639. A profundidade da superfície temperada (profundidade da camada) é a distância da superfície da amostra até uma posição dentro da amostra onde a dureza cai para certo valor – o “limite de dureza”. O procedimento aplicável depende do tratamento usado na superfície, como cementação, indução ou têmpera por chama, ou nitretação.
Tabela Peças Cementadas — método recomendado de preparação Table 1.1.Carburized parts, recommended preparation method
Superfície Surface
Passo Step
1/4
2/4
3/4
4/4
Tipo Type
MD-Piano 220
MD-Allegro
MD-Dac
MD-Nap
300
150
150
150
DiaPro Allegro/Largo
DiaPro Dac
DiaPro Nap B
3
3
3
6
10
14
25/150
Speed (RPM) Velocidade (RPM) Abrasivo Abrasive
Lubrificante Lubricant
Suporte Holder
Tipo Type Pré-Nível Pre-Level Nível Level Tipo Type
Água Water
Pré-Nível Pre-Level Nível Level Força Force (N) (N) Direção Direction
40/240
30/180
30/180
>>
>>
>>
>>
Velocidade Speed
150
150
150
150
Tempo (min.) Time (min.)
1:00
4:00
4:00
1:00
Número de montagem: Struers DuroFast,Sample Tamanho da amostra demm montagem: 30 Grinding/polishing mm de diâmetro, Numberdeofamostras: samples:6,6,Resina Mounting resin: Struers DuroFast, Mount size: 30 diameter, Equipamento de lixar/polir: Struers TegraPol-31, TegraForce-5,TegraDoser-5, da amostra: Struers MAXCY, equipment: Struers TegraPol-31, TegraForce-5, TegraDoser-5, Sample Detentor holder: Struers MAXCY, Ø300 mm Ø300 mm
IndustrialHeating.com - Abril 2008 33
Caracterização e Teste de Materiais
A profundidade de dureza de materiais com superfície temperada é comumente calculada assim: Peças cementadas • Métodos usados: HV0.1-HV1/HV5 • Limite de dureza = 550HV (50HRC) • Profundidade de dureza da camada, CHD = Distância da superfície até o ponto onde a dureza é de 550HV Peças tratadas por indução / têmpera por chama • Métodos usados: HV1, (HV0.5-HV5) • Limite de dureza = 80% x (mínima) dureza superficial • Profundidade de dureza da camada, Rht = Distância da superfície até o ponto onde a dureza é de 80% da dureza (mínima) da superfície Peças nitretadas • Métodos usados: HV0.3-HV2 • Limite de dureza = Dureza do núcleo + 50HV. • Profundidade de dureza da camada, Nht = (Máx.) Distância da superfície até o ponto onde a dureza é de 50HV1 acima da dureza do núcleo Desafios quanto a testes e soluções de profundidade de dureza da camada Algumas aplicações exigem que os pontos de teste sejam colocados sobre uma área relativamente grande. Isso acontece em medições Nht (profundidade de camada nitretada), em que é necessário medir a dureza do núcleo a fim de determinar o limite de dureza. Isso também acontece em soldas, onde uma série de pontos de teste é em geral colocada em uma distância de vários centímetros. Soluções em que se pode ver a amostra inteira de uma vez – em um campo de visão – tornarão, portanto, a tarefa mais fácil e melhorar muito o procedimento de teste. Modelos Se você costuma realizar testes de dureza em amostras similares, pode definir modelos que simplificarão e automatizarão o processo todo. Depois de criado, um modelo permite preparar fácil e rapidamente os testes. A Figura 1 ilustra como se pode usar um modelo com a câmera de visão geral do testador para preparar e executar uma série de testes com muita facilidade. Nesse exemplo, 10 séries de testes (as linhas vermelhas T numeradas de 1-10) estão sendo aplicados à peça sob teste. As linhas azuis e verdes são linhas de ajuda que permitem que você posicione facilmente sua série de testes. A vantagem disso é a capacidade de repetição. O operador não precisa configurar nada. A padronização do procedimento é garantida independentemente do operador. Operadores sem muito treinamento são assim capazes de fazer testes sofisticados de dureza com facilidade. Espaçamento de Endentação Automática Ao fazer medições de profundidades de camada, você em geral precisa determinar um espaçamento fixado (em μm) entre suas en34 Abril 2008 - IndustrialHeating.com
Figura 1. Posicionamento da série de teste usando a câmera de visão geral
dentações, independentemente do fato de que o tamanho das suas endentações muda ao longo da camada. O Duramin-A300 oferece uma capacidade única de espaçamento automático de endentação, permitindo que o espaçamento seja ajustado de acordo com o tamanho real de endentação (p.ex., 3x a endentação diagonal). O espaçamento entre cada endentação é calculado individualmente, assegurando que o espaçamento aumente à medida que a endentação aumentar em tamanho. O resultado são endentações adequadamente espacejadas (sem risco de que uma endentação influencia a outra), resultando numa projeção suave e exata da curva de profundidade da camada. Iluminação No controle de qualidade, é vital que seus parâmetros de inspeção estejam sob controle. Sem um procedimento de teste repetível e reproduzível seu controle de qualidade perde o valor e a credibilidade. Em testes de superfície temperada, a iluminação é apenas um de vários fatores que afetam o valor de dureza medida. A intensidade de iluminação influencia quão grandes/pequenas as endentações de Vickers, Brinell e Knoop aparecem na tela. É essencial controlar esse parâmetro para assegurar testes repetíveis e reproduzíveis. A Figura 2 é um exemplo aleatório que mostra o valor de dureza medido da mesma endentação de Vickers com diferentes iluminações e ajustes de contraste. O valor de dureza medido varia de 219 a 202HV1 – uma diferença de quase 10%. Isso mostra claramente a importância de ter parâmetros de iluminação sob controle. Além disso, muitos sistemas de tese de dureza se baseiam num sistema de iluminação halogênica. A típica lâmpada halogênica tem uma vida operacional relativamente curta. A questão aqui é que a intensidade de iluminação se degrada constantemente à medida que a lâmpada envelhece. Para evitar isso, os testadores modernos usam iluminação por LEDs, que produzem iluminação de intensidade constante durante sua vida útil. Esse é um outro fator que influencia a confiabilidade e capacidade de ser reproduzido do seu teste.
Figura 2. Variações no valor de dureza devido a diferentes iluminações
Avaliação dos Resultados Ao avaliar os resultados dos testes, pode ser interessante repassá-los estatisticamente. Uma possibilidade é avaliar o índice de capacidade do processo, o chamado Cp. O Cp mede a capacidade de um processo atender a seus limites especificados. É a proporção entre a variabilidade exigida e real do processo. Cp = (LSE - LIE) / (6 x σ) σ= Desvio padrão; LSE = Limite Superior de Especificação; LIE = Limite Inferior de Especificação; μ = Valor médio A capacidade do processo é uma medida da habilidade de um processo produzir resultados consistentes – nesse caso o processo de têmpera da superfície. Cp<1 indica um processo que está produzindo consideráveis produtos em não conformidade. Cp=1 indica um processo que está atingido os requisitos, mas inclui alguns produtos em não conformidade. Cp>1 indica um processo que está sob controle e, assim, produz muito poucos produtos em não conformidade. O Cp é melhor quando os resultados se dispersam uniformemente ao redor do alvo de controle, a linha central. Se os dados se distribuem uniformemente acima ou abaixo da linha de controle, o índice Cpk deve ser considerado. O Cpk leva em conta a chamada excentricidade do processo. O Cpk é o menor dos seguintes:
Figura 3. Estatística de profundidade de dureza da camada Todos os exemplos e imagens são tirados do Testador de Dureza Struers Duramin-A300. Revisão da tradução: gentileza de Giorgina V. Karolyi, da empresa Sultrade Comércio Importação e Exportação Ltda de São Paulo, representante da empresa Struers no Brasil. Tel: (011) 5182 7522
Visite Industrial Heating online em: www.industrialheating.com
(LSE - μ) / (3 x σ) ou (μ - LIE) / (3 x σ) A Figura 3 mostra a estatística Cpk para uma série de medições CHD. Resumo Muitos fatores influenciam o procedimento e os resultados dos testes de dureza. Eles estão, entre outros, relacionados à qualidade da superfície do material, o instrumento e o procedimento usados. Portanto, é crucial que o máximo número desses fatores seja mantido sob controle. Existem muitas soluções hoje que podem controlar esses fatores e que são adequados para aplicações e necessidades diferentes.
ABERTO PARA NEGÓCIOS 24h/7d IndustrialHeating.com - Abril 2008 35
PRODUTOS
Forno contínuo Wisconsin Oven O forno contínuo aquecido eletricamente pode desempenhar alivio de tensão no fechamento de calotas a uma taxa de produção máxima de
270 kg de peças por hora. O forno é projetado para aquecer peças até 600ºC. Tem uma câmara de aquecimento de 750 mm de largura por 2.750 mm de comprimento e 300 mm de altura e uma temperatura de operação máxima de 750ºC. O sistema de aquecimento é projetado com uma potência de 180 kW e contempla elementos de aquecimento tubulares com revestimentos de Incolloy com controle SCR. O soprador de recirculação tem capacidade de 18 mil CFM a 15 HP e fornece fluxo de ar de baixo para cima. www.wisoven.com Scanner infravermelho de varredura linear Raytek O scanner infravermelho de varredura linear de alta velocidade MP150 permite uma solução para medição de temperatura sem contato, rápida e completa para processos de fabricação modernos e em alta velocidade. O MP150 contempla os mais modernos mecanismos eletrônicos, óticos, de comunicação e de espelho.
Um aspecto fundamental apresentado por esta tecnologia é uma velocidade de varredura de até 150 Hz. Outra característica única do MP150 é a capacidade de comunicação Ethernet TCPI/ IP instalada. O usuário se conecta diretamente ao scanner sem necessidade de qualquer controlador ou caixa de conexão. Cada unidade também tem uma linha laser interna que indica a linha de visão exata do scanner. www.raytek.com
36 Abril 2008 - IndustrialHeating.com
Sistema de detecção ultra-sônico UE Systems O sistema de detecção ultra-sônico Ultraprobe 3000 é um inspeção versátil que permite reduzir a perda de energia e parada. O Ultraprobe 3000 pode influenciar a conservação perdas de ar comprimido e de vapor, assim como purgadores mento digital, completamente equipado com uma faixa de e dinâmica, tem um painel de exibição com um gráfico de mentos, que exibe o nível de sensibilidade, a localização do o número de localização do dado armazenado e o nível de oferece 400 posições de memória. www.uesystems.com
instrumento de diminuir tempos de de energia localizando defeituosos. O instrusensibilidade ampla barras de 16 segdado armazenado, bateria. Também
Feltro de carbono e grafite Morgan AM&T Os produtos isolantes de feltro de grafite e carbono baseados em rayon da Morgan AM&T são projetados para fornos de resistências e de indução que operam sob condições de vácuo ou gás inerte. Os fornos que incorporam este isolante podem atingir temperaturas de funcionamento de até 3000ºC, sob ambientes inertes de vácuo. Os feltros de grafite WDF são ideais para fornos a vácuo ou temperaturas de processo acima de 2000ºC. Os feltros de carbono VDG têm maior resistência à oxidação do que a maioria dos feltros de carbono. São oferecidos em espessuras que variam de 3 a 25 mm. www.morganamt.com Materiais de alta temperatura Metallized Carbon Corporation O MetcarGrade 2500, para temperaturas de operação entre 370º e 540ºC, é ideal para aplicações em geral e em alta temperatura onde os lubrificantes convencionais poderiam falhar. O Metcar 9800 destina-se a instalações de temperatura extrema, entre 540º e 600ºC, tais como fornos, secadores, transportadores contínuos de alta temperatura e dampers. Tratados com um inibidor de oxidação especialmente formulado, estes rolamentos e arruelas de pressão oferecem resistência à oxidação bastante superior, sem prejuízo de suas propriedades auto-lubrificantes. www.metcar.com Revestimento de nitreto Aremco Products O Pyro-Paint™ 634-BNSC é um novo revestimento preenchido com nitreto de boro de alta temperatura e não molhável, usado para proteger superfícies refratárias e de metal contra a corrosão causada por alumínio, magnésio, vidro, plástico e sal fundidos, em aplicações a 850ºC. É particularmente eficiente na resistência a metais não-ferrosos. O Pyro-Paint™ 634-BNSC é aplicado com mais freqüência em estruturas fundidas tais como crisóis, conchas, tinas e tubos de difusão. Proporciona uma interface altamente lubrificada e quimicamente resistente entre um material fundido e a estrutura refratária subjacente, resultando em aumento da vida útil do sistema. www.aremco.com Gravador de imagens infravermelho sem contato Cedip Infrared Systems O sistema ALTAIR Li oferece imagens de alta qualidade da tensão em materiais e estruturas sob condições de carga dinâmicas, temporárias ou aleatórias. O ALTAIR Li usa uma câmera infravermelha que fornece imagens térmicas da área sob investigação a rápida taxa de fotogramas. Estas imagens térmicas são convertidas em imagens de tensão de campo completas sem nenhum contato com a superfície do material. As imagens de tensão de campo completas são produzidas em tempo real usando o efeito termo-elástico. O ALTAIR Li é usado para aplicações incluindo medição de tensão, teste de limite de fadiga, estudos termomecânicos e experimentos de previsão de danos. www.cedip-infrared.com
Sistemas Isolantes Foamfrax® Isolantes Foamfrax® reduzem o custo de operação de seu forno
Isolantes Foamfrax oferecem uma maneira rápida e fácil para atualizar o isolante térmico existente em seu forno, resultando em excepcional economia de energia. Ele pode ser aplicada por jateamento diretamente sobre metal, refratário ou fibra, eliminando a necessidade de demolição total. Pode ser instalado a uma velocidade de até 300 placas m/h,
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reduzindo dramaticamente o tempo de parada. Em numerosas aplicações de isolantes Foamfrax, ficou demonstrado uma substancial melhora de performance térmica, com substancial economia de custos de energia quando instalado sobre superfícies refratárias existentes. Melhore a eficiência
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LITERATURA TÉCNICA
Aquecimento por indução O livro Handbook of Induction Heating (Guia do aquecimento por indução) oferece tabelas, diagramas, gráficos e fórmulas prontos para usar, para uma rápida orientação sobre projetos de sistemas de aquecimento por indução. Também contém inúmeras fotografias, estudos de caso, diretrizes úteis e recomendações práticas. Este guia de 796 páginas explica o fenômeno eletromagnético e de transferência de calor que ocorrem durante o aquecimento por indução. www.crcpress.com Tratamento térmico O livro Heat Treater’s Guide: Practices and Procedures for Nonferrous Alloys (Guia do tratador térmico: práticas e procedimentos para ligas não-ferrosas) permite que você tenha acesso a informações acreditadas sobre como realizar aquecimento térmico para a as ligas ferrosas mais comumente utilizadas. Este livro de 669 páginas traz informações adicionais sobre composições, nomes comerciais, nomes comuns, especificações, formas de produtos disponíveis e aplicações mais comuns. Um glossário dos termos citados em relação às ligas também está incluído. O livro traz ainda artigos sobre tratamento térmico de outras ligas não-ferrosas, tais como cobre-berílio, metais refratários e outros. www.asminternational.org Metalurgia / Ligas O livro Elements of Metallurgy and Engineering Alloys (Elementos de metalurgia e ligas de engenharia) combina uma apresentação completa dos conceitos físicos e mecânicos da metalurgia com um levantamento prático de todos os metais importantes, suas ligas e suas propriedades de engenharia. Também contém um breve panorama das estruturas
metálicas, imperfeições, deformação e transformação de fase. Este livro de 350 páginas será valioso para profissionais como designers, engenheiros de materiais e técnicos. www.asminternational.org Metalurgia do pó O livro Introduction to Power Mettalurg, The Process and its Products (Introdução à metalurgia do pó, o processo e seus produtos) – 6a edição – inclui novas imagens e textos relacionados aos componentes do metal em pó, métodos de produção, as potencialidades de utilização da metalurgia do pó e os tipos de produtos e aplicações que se beneficiam deste processo de fabricação. Este livro de 32 páginas contém também informações sobre técnicas de fabricação de pó, além de detalhes sobre como as peças sinterizadas são produzidas e sobre métodos de moldagem de pó alternativos, tais como a Moldagem por Injeção de Metal (Metal Injection Molding – MIM). www.epma.com
GUIA DE ANUNCIANTES
Página 15 20 6 2 16 27 39 17 7 32 11 Contra-capa 19 26 14 9 22 21 3 13 4 37 18 22
Empresa ABP Induction AGI Automação e Gerenciametno Industrial Ltda. BeaverMatic, Inc. Bloom Engineering Combustherm Montagem e Comércio de Equipamentos Industriais Ltda. Datapaq Inc. Dry Coolers Inc. East Coast Induction, Inc. Eclipse Combustion Engefor Engenharia Indústria e Comércio Ltda. G-M Enterprises Inductotherm Group Brasil Ltda. Termotech Industrial Heating Equipamentos e Componentes Ltda. Metallum Eventos Ltda. MetalTrend Equipamentos Industriais Ltda. Proceq USA Inc. Rad-Con SBS Corporation Solar Manufacturing Surface Combustion Inc. Unifrax WS Thermal Process Technology Inc. ZIRCAR Refractory Composites Inc.
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Resfriamento Inteligente Comece a contabilizar sua economia
REGRA NÚMERO 1. ESCOLHA A TECNOLOGIA DE REJEIÇÃO DE CALOR MENOS ONEROSA
Trocador de calor resfriado ao ar.
Quando escolher um sistema de resfriamento, considere seu clima e a temperatura máxima de operação do seu equipamento para atingir a maior eficiência. Temperaturas mais baixas dos fluídos aumentam o consumo da energia empregada e os custos operacionais. TIPO
CUSTO OPERACIONAL
TEMPERATURA
Resfriado a Ar
$
40°C
Evaporativo
$$
30°C
Chiller
$$$$
20°C
Torre de resfriamento, evaporativa, com sala integrada
REGRA NÚMERO 2. USE SISTEMAS HÍBRIDOS PARA ECONOMIZAR ENERGIA
Chiller (resfriamento mecânico)
Combine diferentes tipos de sistemas para atingir a melhor composição, com cada um economizando o máximo de energia possível. O resfriador “free” mostrado ao lado elimina a necessidade do compressor, no caso de utilização em clima de inverno rígido, economizando energia, esforço e desgaste do chiller.
AIR-COOLED CHILLER CHILLER AR AIR M
M
TROCADOR DE CALOR "FREE COOLER" RESFRIADO AOHEAT AR AIR-COOLED (FREE) EXCHANGER AIR AR
MM
AIR AR M M
Evaporator
Evaporador
Outro exemplo híbrido é a utilização de um trocador de calor resfriado ao ar com uma torre evaporativa, usada somente no verão. Economia substancial em água, químicos e eletricidade.
Termostatic Válvula Valve Control
Termostática
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BOMBA
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REGRA NÚMERO 3. PROCURE A EXPERIÊNCIA DE ESPECIALISTAS. AUMENTE SEU LUCRO. call
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