BRASIL
The International Journal Of Thermal Processing
Out a Dez 2015
Têmpera por Indução Comando de Válvulas com Distorção Mínima
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Evolução do Teste de Dureza Rockwell 36 Módulo de Fibra Cerâmica para Forno 40
Tecnotêmpera Inaugura Forno a Vácuo 14 A maior e mais conceituada revista da indústria térmica www.revistaIH.com.br • www.industrialheating.com
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OUT A DEZ 2015 NÚMERO 29
CONTEÚDO
ARTIGOS 29
Tratamento Térmico por Indução
Nova Tecnologia de Têmpera do Comando de Válvulas por Indução com Distorção Quase Indetectável Gary Doyon, Dr. Valery Rudnev, John Maher, Randy Minnick, Glen Desmier Inductoheat Inc. - EUA
O tratamento térmico por indução é um método utilizado para endurecer diversas peças automotivas.
36
Caracterização de Materiais & Teste
Evolução do Teste de Dureza Rockwell no Tratamento Térmico John Kraus - Tinius Olsen; Horsham, Pa. - EUA
Hugh e Stanley Rockwell compartilhavam o sobrenome e o interesse em desenvolver um melhor tipo de dureza.
COLUNAS 8 Editorial EUA
Aço Cíclico e Influências Externas
A indústria do aço experimenta ciclos. Sem pesquisar peritos e os dados, os ciclos de baixa parecem ser de cerca de dois anos e são afetados por influências externas, tais como a força das indústrias automobilísticas ou óleo e gás.
10 Editorial Brasil
Fim de Ano
E o ano que agora chega no final deixa mais uma marca em nosso caminho. A partir de agora, devido aos altos custos de impressão e postagem, somos obrigados a publicar a Industrial Heating apenas em meio digital.
16 Siderurgia
Oportunidade
Emissões de CO2: De Ameaça a
Já que as emissões de gás carbônico são inevitáveis, a solução é conviver com elas. A indústria do plástico já começou a encarar esse problema pesquisando rotas de síntese de seus monômeros a partir do gás carbônico.
18 Você Sabia?
Economia para Melhorar o Isolamento Térmico
A intenção deste artigo é auxiliar aqueles que querem avaliar o quanto o isolamento térmico do seu forno pode ser melhorado. 4 OUT A DEZ 2015
Industrial Heating
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Materiais Isolantes/Refratários & Cerâmica
Otimização de Módulo Dobrado de Fibra Cerâmica Refratária para Forno Monty Philips e Mark Jhonson - Divisão Bloco-Z de Distribuição Internacional; Dallas, Texas - EUA
O design de módulos avançou em um esforço para combater problemas como falhas de contração, penetração da água e falhas de fixação do sistema.
Na Capa: Regiões irregulares do comando de válvulas são temperadas por indução (foto cortesia de Inductoheat Inc.)
20 Inovar-Auto Inovar-Auto
Alterações Recentes no
As novidades elencadas pela nova legislação tratam, dentre vários assuntos, dos dispêndios realizados pelas empresas para alcance de relação de consumo nos motores flex.
22 Pesquisa e Desenvolvimento Inovações Tecnológicas
P&D e
O Brasil esconde oportunidades de P&D que só poderiam ser identificadas por líderes hábeis e oportunistas em agregar a enorme diversificação cultural e técnica de um determinado setor.
24 Empresa-Universidade Simulação
Implementação da
Os resultados de se utilizar uma simulação por elementos finitos são comprovadamente efetivos do ponto de vista técnico e financeiro.
26 Doutor em Tratamento Térmico importância do pH
A
O termo pH é utilizado para descrever uma unidade de medida, a qual indica o grau de acidez ou de alcalinidade de uma solução. Ela é medida em uma escala de 0 a 14.
www.revistalH.com.br
OUT A DEZ 2015 5
BRASIL
EQUIPE DE EDIÇÃO BRASILEIRA S+F Editora (19) 3288-0437 ISSN 2178-0110 Rua Ipauçu, 178 - Vila Marieta, Campinas (SP) www.sfeditora.com.br www.revistaIH.com.br
DEPARTAMENTOS 06 Índice de Anunciantes 11 Indicadores Econômicos 12 Eventos
13 Produtos 14 Notícias 44 Participantes Tubotech
ÍNDICE DE ANUNCIANTES Empresa
Página Site
Udo Fiorini Editor, udo@revistaIH.com.br • (19) 99205-5789 Sunniva Simmelink Diretora Comercial, sunniva@revistaIH.com.br • (19) 99229-2137 Mariana Peron Revisão de Textos, redacao@revistaIH.com.br
Alloy Engineering
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www.alloyengineering.com
Busch do Brasil
41
www.buschdobrasil.com.br
Centorr Vacuum
11
www.centorr.com/ih
Durferrit do Brasil Química
17
www.durferrit.com.br
FEIMEC
43
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ESCRITÓRIO CORPORATIVO NOS EUA
Feira da Mecânica
6
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Manor Oak One, Suite 450, 1910 Cochran Road, Pittsburgh, PA, 15220, EUA Fone: +1 412-531-3370 • Fax: +1 412-531-3375 • www.industrialheating.com
G-M Enterprises
5
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Grupo Aprenda
18
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III Seminário de Processos de Tratamento Térmico de Aços
37
www.grupoaprenda.com.br
Kobelco
3
www.kobelco.co.jp/english/
LM Term
25
www.lmterm.com.br
Nova Trading & Consulting
3ª capa
www.novatchk.com
PhoenixTM
35
www.phoenixtm.com.br
Pyromaitre
27
www.pyromaitre.com
Raytek
23
www.raytek.com
RL Metais
34
rodolfolibardi@gmail.com
Rolled Alloys
33
www.rolledalloys.com
Seco Warwick do Brasil
2ª capa
www.secowarwick.com
Steeltech
11
www.steeltechltd.com
TAV Tecnologie Alto Vuoto
4ª capa
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Única Consulting
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Industrial Heating
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OUT A DEZ 2015 7
EDITORIAL EUA
Aço Cíclico e Influências Externas
T
REED MILLER Associate Publisher/Editor +1 412-306-4360 reed@industrialheating.com
endo trabalhado na indústria de aço nos EUA por mais de 25 anos - como fabricante e usuário de aço -, é claro para mim que esta indústria experimenta ciclos. Sem pesquisar peritos e os dados, os ciclos de baixa parecem ser de cerca de dois anos e ocorrem aproximadamente a cada cinco anos. Esse intervalo é afetado por influências externas, tais como a força das indústrias automobilísticas, aeroespaciais ou óleo e gás. A saúde de empresas está atualmente sendo afetada pela crise no setor de petróleo e gás. Quando a indústria entra em um destes ciclos de declínio, os pedidos por proteção ficam mais altos. Provavelmente, isto ocorra porque durante os períodos de baixa demanda, quando o aço está mais abundante (ao redor do mundo), é mais provável que se importe aço para os EUA e para outros países que utilizam o aço com custos mais baixos, o que afeta os fabricantes internos de aço. No início de 2015, a importação de aço dos EUA foi de 32% do mercado, um índice historicamente alto. Como reação a este último ciclo, foram promulgadas novas leis de comércio, as quais pretendem salvar empregos nesta área.
Em Junho, o American Iron and Steel Institute (AISI) aplaudiu a aprovação do projeto de lei (240-190) das contas alfandegárias pela Câmara dos Deputados. O AISI diz que, com este projeto de lei, esperase melhorar as leis do comércio oferecendo mecanismos mais efetivos para limitar as importações de produtos de baixa qualidade e subsidiados pelo mercado americano. O Senado também aprovou este projeto de lei. A ArcelorMittal, a U.S. Steel e outras siderúrgicas domésticas recentemente abriram um processo comercial contra a China, Índia, Coreia do Sul e Taiwan. A apresentação destes tipos de casos de “antidumping” talvez tenha se tornado mais fácil devido à mudança na legislação encorajando a indústria a apresentar mais casos de comércio desleal. No passado, as siderúrgicas eram mais relutantes em apresentar tais casos temendo que não cumprissem os requisitos de prejuízo. A nova legislação diz: “... o ITC (United States International Trade Commission USITC ou também I.T.C., Comissão de Comércio Internacional dos EUA) não pode determinar que não há prejuízo material
NOVIDADE EM 2016! WEBSITE RESPONSIVO 8 OUT A DEZ 2015
Industrial Heating
EDITORIAL EUA ou ameaça de prejuízo material para uma indústria nos Estados Unidos meramente porque aquela indústria é rentável ou porque o desempenho daquela empresa aumentou recentemente.” O CEO da U.S. Steel, Mario Longhi, chamou a mudança de “um primeiro passo importante” para nivelar o campo de jogo contra as importações desleais. O Trans-Pacific Partnership (TPP) é outra proposta de acordo comercial que talvez afete a indústria norteamericana e a segurança dos empregos dos trabalhadores dos EUA. Nós não conhecemos as especificidades do TPP, mas a The Alliance for American Manufacturing (em português, Aliança pela Manufatura Americana) quer que nós peçamos ao congresso norte-americano para garantir que o TPP pare com esta moeda fraudulenta. Eles sugerem que durante, somente, 2013, cerca de 900.000 postos de trabalho americanos foram perdidos devido ao déficit comercial com o Japão e que a sua moeda fraudulenta ajudou no crescimento deste déficit. Eu não posso falar pessoalmente sobre o TPP, mas parece-me estranho que o Presidente Obama e os Republicanos estejam trabalhando juntos nesta legislação. Você decide se levanta alguma bandeira vermelha. Legislação Ambiental
Ao mesmo tempo em que algumas legislações podem ter um impacto positivo sobre a indústria dos EUA e os seus trabalhadores, as legislações ambientais claramente não estão ajudando. Um exemplo é a regulação do ozônio proposta pela EPA (Environmental Protection Agency, Agência de Proteção Ambiental dos EUA). Um representante da NAM
(National Association of Manufacturers, em português Associação Nacional de Manufatura) testemunhou, em uma audiência intitulada “Regra do Ozônio Proposta pela EPA: Impactos Potenciais na Manufatura”, dizendo que “mais de 66% dos fabricantes estão preocupados em como os novos padrões para o ozônio impactarão nos seus negócios”. A NAM está encorajando a EPA e a Casa Branca a manter os padrões atuais para o ozônio. Olhando de uma forma generalista para os impactos da administração Obama na agenda climática, um estudo do início deste ano indicou que as regulações da EPA poderiam eliminar 586.000 postos de trabalho até 2023. Um estudo anterior feito pela Heritage Foundation esboçou as seguintes projeções em relação aos impactos das regulações até 2030: • Perda de 500.000 postos de trabalho na indústria norte-americana; • Perda de 45% dos postos de trabalho nas minas de carvão; • Perda de US$ 2,5 trilhões no PIB dos EUA; • US$ 7.000 (ajustado pela inflação) de perda de renda por pessoa. Como nós incitamos nos leitores no passado, prestar atenção nestes problemas é algo que você deve a si mesmo, aos seus funcionários e à sua indústria. Ser um defensor quando você deveria defender políticas específicas e a indústria dos EUA e se opor a políticas que prometem afetar negativamente a indústria do processamento térmico em altas temperaturas. Se não for você, quem será?
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OUT A DEZ 2015 9
EDITORIAL BRASIL
Fim de Ano
E
UDO FIORINI Editor 19 99205-5789 udo@revistaIH.com.br
10 OUT A DEZ 2015
nquanto escrevo estas linhas somos surpreendidos com o anúncio da deflagração do processo de impeachment de nossa presidente. Embora seja o início da longa sequência de idas e vindas no congresso brasileiro, que tanto pode acabar em sua substituição como em sua continuidade, em qualquer caso o assunto fecha com melancolia um ano que tem de tudo para ser esquecido. Quando revejo meus editoriais deste ano percebo que no início estávamos bastante otimistas, até por causa da nova sede que passamos a ocupar em primeiro de Janeiro de 2015. Outro motivo foi o novo layout da revista, que de tempos em tempos é repaginada e, em 2015, teve uma alteração mais substancial, inclusive com novo logotipo. Estávamos prevendo uma série de seminários ao longo do ano. A programação da nossa divisão Grupo Aprenda previa eventos novos em 2015 e nitretação era um deles. O ano promete, escrevia eu naquela oportunidade. Prometeu surpresas, mas não precisavam ser tão negativas. A chamada de capa da edição Abril a Junho já dava o tom do momento em que passávamos: Bodycote encerra atividades no Brasil. Talvez a notícia com maior impacto em nosso setor nos últimos anos, o fechamento da empresa que outrora possuía a maior unidade de tratamento térmico do hemisfério sul, a unidade de Santo Amaro, então sob o nome Brasimet, deixava o nosso país. Pessoalmente, foi uma edição complicada, pois eu voltava de viagem do maior evento mundial da área de processamento térmico, o conjunto de feiras Thermprocess / Gifa / Metec / Newcast, na Alemanha. Não somente o seminário de nitretação não teve como ser realizado como também o de vácuo foi cancelado. O ano maltratava qualquer programação. As chamadas de capa continuavam a ser negativas: a Aichelin
Industrial Heating
também encerrava no Brasil sua unidade própria. Outras empresas seguiam o mesmo destino, algumas fechavam unidades para reagrupar atividades. Sem indústria não há desenvolvimento, escrevia eu na edição de Julho a Setembro. Referia-me a eventos dos quais havia participado em que essa era a palavra de ordem. Palavras copiadas de Carlos Pastoriza, presidente da ABIMAQ. E o ano que agora chega no final deixa mais uma marca em nosso caminho. A partir de agora vamos publicar a Industrial Heating apenas em meio digital. Primeiro, por ser praticamente impossível conciliar os custos para imprimir e enviar a revista. E, principalmente, pelo crescente número de acessos em nosso site e downloads da edição digital. Em 2016 esses índices serão ainda maiores, pois um novo portal da revista estará no ar. Mas o ano também nos trouxe alegrias. Na área de eventos registramos alguns seminários muito interessantes. Como, por exemplo, o de processos de tratamentos térmicos, realizado nas instalações da Zen, em Brusque (SC). Outros seguiram culminando com o III Seminário de Forjamento, realizado no IPT, em São Paulo. Para 2016 continuamos ambiciosos, 7 eventos estão previstos. Iniciando em Março com o III Seminário de Processos de Tratamentos Térmicos, que dessa vez será realizado nas instalações da FACENS, em Sorocaba (SP). Chamo atenção para as colunas imperdíveis que apresentamos nesta edição: Emissões de CO2: De Ameaça a Oportunidade, de Antonio Augusto Gorni; Economia para Melhorar o Isolamento Térmico, de Claudio H. Goldbach; Alterações Recentes no Inovar-Auto, de Carina Leão; P&D e Inovações Tecnológicas, de Marco Colosio; e Implementação da Simulação, escrita por Alisson Duarte da Silva e Ricardo A. Micheletti Viana. Boa leitura!
Indústria & Negócios
Novidades
INDICADORES ECONÔMICOS NÚMERO DE CONSULTAS
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do mercado de tecnologias térmicas. Foram
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feitas as seguintes perguntas aos cadastrados
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ponto na escala entre -10 a +10. de Julho para Setembro de 2015? Defina um 0,2
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ADVANCEDALLOYS ALLOYS ADVANCED TM
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4) Olhando o futuro próximo, na sua indústria de tecnologias térmicas nos próximos
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30 dias? Defina um ponto na escala entre -10
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ponto na escala entre -10 a +10. opinião, como deve se comportar o mercado da
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2) O número de pedidos de clientes mudou de Julho para Setembro de 2015? Defina um
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3) Como mudou a sua carteira de pedidos
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1) O número de consultas de clientes um ponto na escala entre -10 a +10.
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FUTURO
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em nosso banco de dados: mudou de Julho para Setembro de 2015? Defina
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feita com os nossos leitores quanto à tendência (de crescimento ou diminuição) dos números
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Confira o resultado da pesquisa de opinião
abr a jun/15
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a +10.
TM
Câmara Contínuo Prensa a Quente
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Todos os tipos de fornos a vácuo de processamento térmico em alta temperatura PRODUÇÃO E LABORATÓRIO
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OUT A DEZ 2015 11
Indústria & Negócios
Novidades
EVENTOS Março 17-18
Agosto 17-18
III Seminário de Processos de Tratamento Térmico de Aços - Facens, Sorocaba (SP) www.grupoaprenda.com.br
III Curso de Introdução ao Tratamento Térmico e Metalografia Eaton, Valinhos (SP) www.grupoaprenda.com.br
Abril 18-22 23º Congresso IFHTSE Savannah, Georgia - Estados Unidos www.ifhtse.org
Maio 02-06 FEIMEC - Feira Internacional de Máquinas e Equipamentos - São Paulo Expo Exhibition & Convention Center, São Paulo (SP) www.feimec.com.br
Maio 17-21 31ª Feira Internacional da Mecânica Pavilhão de Exposições do Anhembi, São Paulo (SP) www.mecanica.com.br
Junho 01-02 III Curso de Manutenção e Segurança em Fornos Industriais Eaton, Valinhos (SP) www.grupoaprenda.com.br
Junho 07-09
Agosto 29-Setembro 02 VII SEMa - Semana da Engenharia de Materiais São Carlos (SP) facebook.com/visema2014
Setembro 13-16 Metalurgia 2016 Expoville - Centro de Convenções e Exposições, Joinville (SC) www.metalurgia.com.br
Setembro 26-30 ABM Week Rio Centro, Rio de Janeiro (RJ) www.abmbrasil.com.br/abmweek2016/
Novembro 10-11 II Curso Prático: Metalografia e Tratamentos Térmicos e Termoquímicos UNIMEP, Campus Santa Bárbara D´Oeste (SP) www.grupoaprenda.com.br
ExpoAlumínio São Paulo Expo Exhibition & Convention Center, São Paulo (SP) www.expoaluminio.com.br
Novembro 30-Dezembro 01
Junho 20-21
2017 - Outubro 03-05
I Seminário de Fusão por Indução SENAI, Osasco (SP) www.grupoaprenda.com.br
Tubotech - Feira Internacional de Tubos, Válvulas, Bombas, Conexões e Componentes São Paulo Expo Exhibition & Convention Center, São Paulo (SP) www.tubotech.com.br
Agosto 16-19 Interplast Pavilhões da Expoville, Joinville (SC) www.interplast.com.br 12 OUT A DEZ 2015
Industrial Heating
IV Seminário de Tecnologia do Forjamento Eaton, Valinhos (SP) www.grupoaprenda.com.br
A S+F Editora não se responsabiliza por alterações em data, local e/ou conteúdo dos eventos.
Indústria & Negócios
Novidades
PRODUTOS Pirômetro 2 cores / Razão de alta performance
Geradores de gás endotérmico
Infratemp
Atmosphere Engineering Company
A Infratemp lança no mercado brasileiro o termômetro infravermelho 2 cores ou razão de alta performance Endurance Series. Os pirômetros desta série oferecem uma solução robusta para processos industriais que necessitam maior qualidade do produto, redução de taxas de rejeição, maximização de produtividade e economia de energia. Possuem a opção de ter uma câmera de vídeo Ethernet, além de mira laser e mira LED, que possibilitam ver o local exato da medição. O grande diferencial da Endurance Series é a linha SpotScan™, um acessório que permite o escaneamento de uma área maior de medição, transformando o pirômetro em um line scanner. Os sensores podem ser alimentados via Poe e possuem diversas saídas de comunicação, entre elas Ethernet.
O MicroGenTM é um avançado gerador endotérmico. Ele combina o sistema de controle de injeção EndoInjectorTM com o recente desenvolvimento da empresa, a tecnologia de alta eficiência ReactionCoreTM que reduz os custos de operação e manutenção produzindo endogás de alta qualidade para seus fornos de tratamento térmico. É equipado com sensores para monitorar o ponto de orvalho, metano residual e o consumo de energia. Possui interface touchscreen de design customizado que permite fácil acesso da operação e conta com registro gráfico sem papel rastreando a performance do gerador e atendendo aos requisitos de auditoria. marcio@atmoseng.com
Equipamento para têmpera por indução 3MI Indução
www.infratemp.com.br
Registradores de temperatura com sondas flexíveis Omega Engineering
A Omega Engineering lançou no Brasil os Registradores de Dados da série OM-CP-HITEM140X2-FP. Os aparelhos são produzidos em aço inoxidável e oferecem duas sondas remotas flexíveis com capacidade para medir até 350ºC com grande exatidão (± 0,1ºC). Leves e finas, as sondas são oferecidas em uma combinação de isolamento PFA flexível e de aço inoxidável dobrável. Deste modo, permitem o monitoramento simultâneo e podem ser usadas para o mapeamento de forno, mensuração de temperatura de superfície, validação autoclave e processos de esterilização. As sondas flexíveis são ideais para monitoramento de temperatura dentro de pequenos frascos, tubos de ensaio e outras aplicações delicadas ou de pequeno diâmetro em dezenas de atividades industriais, laboratoriais ou de P&D (Pesquisa e Desenvolvimento). br.omega.com
www.3mi.ind.br
A 3MI produz equipamentos para têmpera conforme necessidade de cada cliente, trazendo a solução para cada aplicação. A empresa fabrica equipamentos com potência de 5 a 500KW e várias faixas de frequência, cada uma para sua aplicação, como eixos, engrenagens e peças especiais.
Bombas de vácuo de parafuso a seco Busch do Brasil
As bombas de vácuo de parafuso a seco COBRA Semicon são eficientes quando utilizadas em processos exigentes, como a produção de semicondutores, módulos solares e LCD planos. Equipadas com motores de alta eficiência, oferecem excelente desempenho energético. O design simples incorpora os já comprovados perfis de parafusos Busch e podem receber a montagem de um Roots diretamente sobre seu flange, tornando o equipamento um gerador de vácuo potente, confiável e de baixo índice de manutenção. www.buschvacuum.com/br/pt
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OUT A DEZ 2015 13
Indústria & Negócios
Novidades
NOTÍCIAS Danieli fornece QST Package
Tecnotêmpera inaugura forno a vácuo
Nucor Yamato Steel (NYS), maior produtora de vigas e estacas pesadas nos EUA, selecionou a Danieli para fornecer um pacote tecnológico de têmpera e autorrevenimento (QST - Quenching and Self-Tempering) em sua usina de Blytheville, Arkansas, EUA. O processo QST envolve refrigeração intensiva aplicada a toda a superfície da secção após a laminação, aumenta as propriedades mecânicas das vigas com quantidades reduzidas de ligas caras (como vanádio e nióbio) e atinge os graus de qualidade superior com uma estrutura de grão fino, excelente soldabilidade, elevado limite de elasticidade aparente e resistência à baixa temperatura. A tecnologia permitirá a joint venture entre a Nucor e Yamato Kogyo Co. Ltd. obter economias de custos de processo e material.
A Tecnotêmpera, empresa com sede em Guaramirim (SC), inaugurou em 11 de Dezembro mais um forno a vácuo horizontal para tratamento térmico de nitretação. O equipamento fabricado pela Seco Warwick do Brasil possui o processo ZeroFlow nitretação com baixo consumo de amônia (redução de 70% do consumo se comparado à nitretação convencional). O evento contou com a presença de clientes, fornecedores, funcionários e amigos da empresa.
Novo ciclo de três anos para THERMPROCESS As feiras THERMPROCESS, GIFA, METEC e NEWCAST estão trocando de um ciclo de quatro anos para um de três anos. Assim, a próxima realização das principais feiras internacionais de tecnologia de fundição, metalurgia, equipamento de processamento térmico e fundidos terá lugar de 26 a 30 de junho de 2018, em Düsseldorf, Alemanha. Com este ciclo mais curto, a Messe Düsseldorf está acompanhando as mudanças nos ciclos de inovação dentro da indústria.
AZ Armaturen do Brasil começa a fornecer serviços de fundição ao mercado A fabricante de válvulas especiais AZ Armaturen do Brasil começa a disponibilizar para o mercado serviços de fundição de peças, inicialmente em microfusão, fundição de precisão ou por cera perdida. A companhia coloca à disposição dos clientes um amplo know-how adquirido nos últimos 5 anos, período no qual produzia peças microfundidas apenas para consumo próprio, para a matriz na Alemanha, bem como para as outras unidades do grupo em diversos países. “Para atender a rigorosos padrões de qualidade, montamos nossa fábrica nos moldes alemães, com os equipamentos mais modernos do mercado, materiais da mais alta qualidade e pontualidade na entrega”, informa Alexander Schmidt, diretor da AZ Armaturen do Brasil. O foco são peças de alta complexidade, de engenharia, superligas, inox, alto e baixo carbono, Monel, Hastelloy, entre outros. 14 OUT A DEZ 2015
Industrial Heating
Da esquerda para a direita: Thomas Kreuzaler, Managing Director SECO/WARWICK do Brasil; Vitor Luiz Possenti, Sócio Executivo da Tecnotêmpera; Luciane Bachel, Sócia da Tecnotêmpera; Amando Sievert, Sócio da Tecnotêmpera; Udo Fiorini, Editor da revista Industrial Heating no Brasil, em frente ao novo forno
Termomecanica investe R$ 42 milhões em modernização de suas fábricas em 2015 Os investimentos programados pela Termomecanica em 2015 serão, até o final do ano, 100% realizados. Ao todo, R$ 42 milhões estão sendo aplicados na modernização das duas unidades industriais em São Bernardo do Campo (SP), destinados à aquisição de novos equipamentos, com o apoio da agência de promoção de investimentos Investe São Paulo, ligada à Secretaria de Desenvolvimento Econômico, Ciência, Tecnologia e Inovação do Estado de São Paulo. Realizado em diversas etapas, o projeto priorizou a qualidade e a produtividade das linhas de fornos contínuos para fabricação de produtos como barra chata horizontal de latão e bronze fosforoso e das linhas de tubos extrudados. “O suporte da Investe SP foi fundamental para o sucesso das negociações com diferentes órgãos do Governo Estadual que viabilizaram novos estudos do Governo para a concessão de benefícios fiscais à atividade. Sem estas intermediações realizadas pela agência seria extremamente complicado viabilizar o projeto”, explica a presidente Regina Celi Venâncio.
Indústria & Negócios
Novidades
NOTÍCIAS USP E UFSCar organizam VII Semana da Engenharia de Materiais
Michelin e Fives criam joint venture para impressão 3D em metal
A VII Semana da Engenharia de Materiais (SEMa) será realizada de 29 de agosto a 2 de setembro de 2016, em São Carlos/SP. O evento é organizado por meio de parceria dos cursos de Engenharia de Materiais e Manufaturas da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC/USP) e Engenharia de Materiais da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar). O encontro objetiva que estudantes, professores e profissionais da área compartilhem aprendizados e integrem conhecimentos. Além disso, abre oportunidades para negócios e elimina as barreiras entre universidade e mercado de trabalho. A sétima edição irá abranger todas as áreas de materiais por meio de palestras, debates, minicursos e visitas técnicas.
As empresas Michelin e Fives criaram uma JV destinada a desenvolver e comercializar máquinas industriais e instalações de produção em escala global por intermédio da tecnologia de fabricação aditiva de metal (impressão 3D em metal). Com sede na França, Fives Michelin Additive Solutions será de 50% para cada empresa. A JV irá oferecer às empresas de setores automotivo e aeroespacial uma solução completa, desde a concepção e fabricação de máquinas e linhas de produção completas para oferta de serviços. Michelin desenvolveu seu conhecimento na fabricação aditiva em metal por vários anos para produzir, em escala industrial, partes de moldes que não são executáveis utilizando meios tradicionais de produção.
Oerlikon vendeu segmento de vácuo para Atlas Copco
23º IFHTSE - 18 a 22 de Abril, em Savannah, estado de Georgia, nos EUA
Oerlikon, uma empresa de tecnologia global, assinou acordo para vender sua unidade Leybold Vacuum à Atlas Copco por aproximadamente $ 514 milhões de dólares. A transação deverá ser concluída em meados de 2016. A venda permitirá à Oerlikon, com sede na Suíça, focar seu portfólio e alocar recursos e gestão às suas áreas estratégicas de crescimento. A alienação de seu segmento de vácuo, que fornece bombas de vácuo e componentes, à Atlas Copco marca a 13ª transação estratégica do grupo desde 2010. Atlas Copco, que é baseada na Suécia, tem uma forte posição e ampla experiência nos setores de vácuo e compressores.
A ASM Heat Treating Society e a Federação Internacional de Tratamento Térmico e Engenharia de Superfícies (IFHTSE - International Federation of Heat Treatment and Surface Engineering) criaram para 2016 uma parceria nos EUA para realizar um evento focado em Processamento Térmico, Tratamento Térmico e Engenharia de Superfícies. Este evento reunirá especialistas internacionais de todo o mundo para apresentar as últimas inovações e pesquisa em Processamento Térmico e Engenharia de Superfícies. Historicamente, o evento foca tratamento térmico de ligas ferrosas e não ferrosas. No entanto, com novos avanços em materiais compósitos, manufatura aditiva, tribologia e engenharia de superfícies, a ciência e a arte de processamento térmico assumiram uma importância vital para os altos requisitos de desempenho, custo e qualidade. A conferência será realizada de 18 a 22 de Abril, nas dependências do Hyatt Regency Savannah Hotel, na cidade de Savannah, no estado de Georgia, nos EUA. Do Brasil já estão inscritos vários apresentadores, como por exemplo Lauralice Canale, USP São Carlos; Luiz Carlos Casteletti, USP - Escola de Engenharia de São Carlos; Alexandre da Silva Rocha, UFRGS; Danilo Assad Ludewigs, Durferrit Brasil entre outros. Chairman da conferência é o Dr. Scott MacKenzie, da Houghton International. Para mais informações, acesse: www.asminternational. org/web/ifhtse.
POSCO adquire forno de recozimento vertical A Fives fornecerá um forno de recozimento vertical de alto desempenho para a nova linha de galvanização por imersão a quente na planta de Gwangyang da POSCO, na Coreia do Sul. O forno é necessário para produzir as mais avançadas variantes de aço de alta resistência. A Fives vai projetar e fornecer o seu forno de recozimento vertical, de última geração, incluindo a patenteada tecnologia Flash Cooling de resfriamento e o mais recente sistema de combustão por tubos radiantes ADVANTEK 2.0 de operação com gás de coqueria. POSCO, uma das maiores fabricantes de chapas automotivas do mundo, lançou a construção dessa sua sétima linha de galvanização contínua na sua maior e mais moderna fábrica em Gwangyang.
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OUT A DEZ 2015 15
SIDERURGIA
Emissões de CO2: De Ameaça a Oportunidade
A
ANTONIO AUGUSTO GORNI agorni@iron.com.br www.gorni.eng.br Engenheiro de Materiais pela Universidade Federal de São Carlos (1981); Mestre em Engenharia Metalúrgica pela Escola Politécnica da USP (1990); Doutor em Engenharia Mecânica pela Universidade Estadual de Campinas (2001); Especialista em Laminação a Quente. Autor de mais de 200 trabalhos técnicos nas áreas de laminação a quente, desenvolvimento de produtos planos de aço, simulação matemática, tratamento térmico e aciaria.
16 OUT A DEZ 2015
pós um período de exuberância nos primeiros anos do novo milênio, promovido pelas maciças importações que a China fazia para sustentar seu crescimento, a siderurgia mundial entrou numa crise crônica após o crack de 2008. Surgiu então a tempestade perfeita: à prolongada recessão mundial se juntou a conclusão do amplo programa de expansão da capacidade siderúrgica chinesa, ao mesmo tempo em que o crescimento do país arrefecia. Isso transformou a China num agressivo exportador de aço, invertendo completamente seu papel no mercado siderúrgico mundial. A superoferta derrubou o preço dos produtos siderúrgicos, colocando em apuros as usinas menos eficientes, especialmente na Europa. Curiosamente, um dos países mais afetados por essa tendência foi a Grã-Bretanha, justamente o berço da siderurgia moderna. As usinas inglesas perderam pujança após a II Guerra Mundial, sendo transformadas num conglomerado que foi sucessivamente estatizado, privatizado, unido com a siderúrgica holandesa Hoogovens e, finalmente, incorporado pela Tata Steel - um evento com grande significado histórico, já que esta é a principal siderúrgica da Índia, a principal ex-colônia inglesa. Ainda assim, o declínio continuou, pois a Tata decidiu desativar uma das principais usinas inglesas, localizada em Teeside, em função de sua inviabilidade econômica. A planta conseguiu alguma sobrevida ao ser adquirida pela siderúrgica tailandesa SSI mas, com a falência desta empresa, ocorrida há alguns meses atrás, seu destino parece estar selado. Nada é tão ruim que não possa piorar ainda mais, e a mais nova ameaça à siderurgia do Velho Mundo vem agora do imposto ambiental que a Comunidade Europeia irá cobrar pelas emissões de gás carbônico, visando a combater o efeito estufa. No caso das usinas inglesas, isso
Industrial Heating
significará um acréscimo de 30 libras esterlinas (algo em torno de 47 dólares) por tonelada de aço produzida em 2030, quando a legislação estiver plenamente em vigor, o que poderá ser a sentença de morte para a siderurgia inglesa. Uma fração significativa das emissões de gás carbônico na siderurgia ocorre durante a transformação do minério em ferro metálico. O minério de ferro é um óxido e a extração do metal requer a separação entre o oxigênio e o ferro. A forma mais viável de se fazer isso consiste em aquecer o minério sob altas temperaturas na presença do carbono, o qual “rouba” o oxigênio do ferro. Disso resulta o gusa líquido, uma liga metálica ferro-carbono, e monóxido de carbono gasoso, que geralmente é reaproveitado como combustível, sendo finalmente transformado em gás carbônico. Além disso, há outras fontes secundárias desse gás, como o refino do gusa nos conversores LD e o uso de combustíveis à base de carbono para reaquecimento de semiprodutos para a laminação a quente, tratamento térmico, etc. Estima-se que 50% do carbono usado na siderurgia se transforme em emissões de gás carbônico. Há algumas alternativas para se amenizar esse quadro. Uma delas consiste na substituição do carbono pelo hidrogênio na redução do minério de ferro, mas essa alternativa ainda não consegue competir com o processo convencional. Outra consiste na reciclagem da sucata de aço usando fornos elétricos, suprimindo as operações de redução do minério e as correspondentes emissões de gás carbônico. Também é possível suprimir as emissões decorrentes da fusão da carga metálica se a eletricidade usada no forno não for gerada em termelétricas. Mas não é possível produzir todo o aço consumido no mundo dessa forma. Em primeiro lugar, não haveria sucata em quantidade suficiente para atender à demanda. Além disso, as sucessivas reciclagens do aço, sem diluição com ferro
SIDERURGIA primário, acabam elevando os teores de elementos residuais prejudiciais à sua qualidade, tais como arsênico, zinco, estanho, antimônio e cobre. Já que as emissões de gás carbônico são inevitáveis, a solução é conviver com elas. A indústria do plástico já começou a encarar esse problema, pesquisando rotas de síntese de seus monômeros a partir do gás carbônico. Trata-se de uma tarefa ingrata, já que o CO2 é extremamente estável do ponto de vista químico, requerendo quantidades substanciais de energia para que possa ser usado como reagente. Mas esse problema pode ser resolvido - por exemplo, usando-se as sobras de eletricidade gerada em usinas eólicas nos momentos em que há muito vento, mas pouca demanda de energia. É o que vem propondo o projeto CO2RRECT, que vem sendo desenvolvido há alguns anos na Alemanha por um consórcio constituído pela Covestro (antiga Bayer MaterialScience), Siemens e RWE Power. Na área siderúrgica pode-se citar um projeto que vem sendo desenvolvido pela LanzaTech e Primetals Technologies, o qual tem como objetivo transformar o gás carbônico gerado nas siderúrgicas em etanol e outros insumos orgânicos por um processo de fermentação promovido por
Líder mundial em tecnologia de banhos de sais
micro-organismos. Parece o mundo perfeito: a mesma usina que produz o aço usado em automóveis sintetiza o combustível para movê-los! Além disso, o álcool também pode ser usado como insumo para a indústria química - como de fato já foi usado na síntese de etileno no Brasil, primeiro pela Union Carbide na década de 1950 e, mais recentemente, pela Braskem. Conforme sua configuração, esse processo também poderá produzir outras matérias-primas para a indústria química, tais como ácido acético, acetona, isopropanol, butanol, isopreno, etc. Esse novo processo, denominado GasFerm, já vem sendo testado desde 2008 numa planta piloto da BlueScope Steel situada na Nova Zelândia. Duas instalações entraram em operação semicomercial nas usinas chinesas de BaoSteel e Shougang em 2012, as quais produzem 400 m³ de combustível por ano. A primeira unidade europeia para produção de bioetanol a partir de gases siderúrgicos deverá ser implementada na usina de Ghent da ArcelorMittal, com capacidade de produção de 47.000 toneladas anuais, requerendo o investimento de 87 milhões de euros. Sua operação deverá se iniciar em 2017.
- Sais para tratamentos térmicos e termoquímicos (nitretação, cementação, carbonitretação, têmpera, revenimento, recozimento, martêmpera, austêmpera,...) de metais ferrosos e não-ferrosos - Sais para transferência de calor - Sais para vulcanização de borracha - Sais para limpeza de superfícies metálicas - Produtos para oxidação negra a quente e a frio - Pastas para solda-brasagem - Pastas protetivas contra cementação e nitretação gasosa - Polímeros para têmpera e resfriamento de metais - Catalisadores de níquel para geradores endotérmicos e dissociadores de amônia - Granulados para cementação sólida - Produtos para boretação
DURFERRIT DO BRASIL QUÍMICA LTDA Av. Fábio Eduardo Ramos Esquivel, 2.349 - Centro - Diadema - SP Tel.: (11) 4070 7236 / 7232 / 7226 - Fax: (11) 4071 1813 www.durferrit.com.br www.revistalH.com.br
OUT A DEZ 2015 17
VOCÊ SABIA?
Economia para Melhorar o Isolamento Térmico
A
CLAUDIO H. GOLDBACH chg@perfiltermico.com.br www.perfiltermico.com.br www.termia.net Engenheiro Químico com pós em Gerenciamento Ambiental na Indústria, ambos pela UFPR. Atualmente, é Diretor da Perfil Térmico Aquecimento e Isolamento Industrial Ltda. e da Termia Technology Corporation.
bordamos no último artigo o quão cara é a energia aqui no Brasil. Dentre as medidas recomendadas para o uso eficiente da energia está a avaliação do isolamento térmico do equipamento, o qual é um dos principais componentes dos equipamentos para processamento térmico. Além de manter a energia do processo, tem ainda a função de proteção pessoal. A intenção deste artigo é auxiliar aqueles que querem avaliar o quanto o isolamento térmico do seu forno pode ser melhorado. Primeiramente, a coleta de dados. Estas quatro informações deverão ser coletadas: 1. Temperatura da face fria (carcaça) do equipamento, em regime; 2. Área externa do equipamento; 3. Custo da energia; 4. Tempo de operação do equipamento, em regime. A temperatura pode ser avaliada por câmeras termográficas ou radiômetros. Como normalmente há variações significativas de temperatura ao longo da superfície, é importante considerar as áreas em que estas ocorrem. Ou seja, ao final do levantamento das informações 1 e 2, tem-se uma tabela com duas colunas: temperatura (em graus
Celsius) e área em que acontece (em metros quadrados). A soma das áreas deve ser a área total do equipamento. Com a ajuda do gráfico abaixo (Fig. 1.) obtêm-se as perdas térmicas relativas às temperaturas de face fria. Por exemplo, 80 ºC de face fria equivale a 615 W/m2 de perda térmica. Estas perdas térmicas formam a terceira coluna do levantamento. A quarta coluna é então calculada, multiplicando-se a perda térmica pela área em que ela ocorre. A perda térmica total do equipamento é a soma das perdas térmicas das áreas e sua unidade é W. O próximo passo é calcular o impacto financeiro desta perda térmica, a qual é dada pela multiplicação da perda térmica total pelo custo da energia (em R$/MWh) pelo tempo de operação do equipamento. E, finalmente, para se estimar o quanto o equipamento poderia estar gastando, sugerimos considerar a temperatura de 60 º C como referencial (350 W/m 2). Exemplificando: um forno contínuo de tratamento térmico de aços tem 6 m x 2 m x 2 m, com duas aberturas de 0,5 m 2. O custo da energia na planta é 350 R$/MWh e o forno opera 10h/dia, 240 dias/ano. A partir da termografia, do cálculo das áreas e do gráfico,
2000 1800
Perda Térmica [W/m 2]
1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0
0
20
40
60
80
Temperatura de face fria [ºC]
Fig.1. Temperatura de face fria x perda térmica 18 OUT A DEZ 2015
Industrial Heating
100
120
140
160
VOCÊ SABIA? se obtém a tabela ao lado. Portanto, o custo desta perda térmica é: Custo real = 37.785 W x 350 R$/MWh x 10 h/dia x 240 dias/ano = R$ 317.394/ano. Considerando um isolamento bem dimensionado em perfeito estado de conservação, teríamos face fria de 60 º C (350 W/m2), ou seja: Custo previsto = 350 W/m 2 x 55 m2 x 350 R$/MWh x 10 h/dia x 240 dias/ano = R$ 161.700/ano Ou seja, uma economia percentual de aproximadamente 50% e absoluta de R$ 155.694/ano. Considerando que o isolamento deste forno custa R$110.000, e que o isolamento durará no mínimo 5 anos, tem-se um excelente retorno sobre o investimento.
Tabela.1. Cálculo de perda térmica Temperatura
Área
Perda térmica por área
Perda térmica
ºC
m2
W/m2
W
70
10
475
4.750
80
20
615
12.300
90
15
765
11.475
100
10
926
9.260
55
37.785
01-02 III CURSO DE MANUTENÇÃO E Jun SEGURANÇA DE FORNOS 20-21 I SEMINÁRIO DE FUSÃO POR INDUÇÃO Jul 17-18 III CURSO DE INTRODUÇÃO AO TRATAMENTO Ago TÉRMICO E METALOGRAFIA 10-11 II CURSO PRÁTICO: METALOGRAFIA E Nov TRATAMENTOS TÉRMICOS E TERMOQUÍMICOS 30 Nov 01 Dez
IV SEMINÁRIO DE TECNOLOGIA DO FORJAMENTO
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EVENTOS 2016
17-18 III SEMINÁRIO DE PROCESSOS DE Mar TRATAMENTO TÉRMICO DE AÇOS
OUT A DEZ 2015 19
INOVAR-AUTO
Alterações Recentes no Inovar-Auto
O
CARINA LEÃO carina.leao@inventta.net www.inventta.net Graduada em Direito com especialização em Gestão Corporativa de Tributos. Gerente de projetos da Inventta+bgi, atuando há mais de sete anos com a gestão da inovação tecnológica em empresas de grande porte, principalmente, no setor automotivo. Atua na coordenação das atividades do Grupo de Estudos Especial de Inovação (GTE Inovação) na AEA.
Programa de Incentivo à Inovação Tecnológica e Adensamento da Cadeia Produtiva de Veículos Automotores, mais conhecido como InovarAuto, sofreu alterações importantes em 22 de outubro de 2015, com a publicação do Decreto n.º 8.544/2015. As novidades elencadas pela nova legislação tratam, dentre vários assuntos, dos dispêndios realizados pelas empresas para alcance de relação de consumo nos motores flex, possibilidade de mudança de compromisso originalmente assumido no pedido de renovação de habilitação em 2015, possibilidade de utilização dos dispêndios de P&D e engenharia que excedem os limites em períodos subsequentes, atingimento do limite de importação de 2014 com as aquisições realizadas em 2015, fabricação por encomenda, mudança na tabela TIPI para os produtos classificados nos códigos NCM 8703.32.10 e 8703.33.10, no período de 01.01.2015 a 31.12.2017 e a partir de 01.01.2018. Dispêndios em P&D e Engenharia - Alcance de Relação de Consumo Motores Flex O novo Decreto inseriu dispositivo ao Decreto nº 7.819/2012 (que regulamenta a Lei do Bem), considerando como dispêndios de P&D e Engenharia aqueles realizados pelas empresas habilitadas ao Inovar-Auto para alcance de relação de consumo nos motores flex, entre etanol hidratado e gasolina, acima de 75%, sem prejuízo da eficiência energética da gasolina nesses veículos. Ainda serão definidos os termos, limites e condições para o cômputo desses dispêndios por ato do Ministério de Estado do Desenvolvimento, Indústria e Comércio Exterior - MDIC.
20 OUT A DEZ 2015
Industrial Heating
Renovação de Habilitação - Mudança de Compromisso Será permitida, excepcionalmente na renovação da habilitação realizada no ano de 2015, a possibilidade de alteração dos compromissos assumidos (P&D, engenharia e programa de etiquetagem veicular) a pedido da empresa habilitada. Nesse caso, a empresa que solicitar a alteração do compromisso originalmente assumido deverá se comprometer a manter até 31/12/2017 (fim do programa) os percentuais previstos na legislação para ano de 2013, em relação ao requisito alterado, a saber: • Dispêndios em pesquisa e desenvolvimento: Percentual de 0,15% incidente sobre a receita bruta total de venda de bens e serviços, excluídos os impostos e contribuições incidentes sobre a venda; • Dispêndios em engenharia, tecnologia industrial básica e capacitação de fornecedores: Percentual de 0,5% incidente sobre a receita bruta total de venda de bens e serviços, excluídos os impostos e contribuições incidentes sobre a venda; • Aderir a programa de etiquetagem veicular - Percentual de 36% dos modelos comercializados pela empresa, a serem etiquetados. Dispêndios com P&D e Engenharia - Utilização dos Excedentes que Superam os Limites Foi incluído dispositivo ao artigo 12 do Decreto n.º 7.819/2012 permitindo que os dispêndios com P&D e Engenharia que superam os limites estabelecidos poderão ser utilizados nos meses subsequentes até 31/12/2017. Habilitação: Projeto de Investimento, Novas Plantas ou Projetos Industriais -
INOVAR-AUTO Importação de Veículos em 2015 O artigo 13 do Decreto n.º 7.819/2012 prevê que as empresas habilitadas na modalidade projeto de investimento, novas plantas ou projetos industriais poderão apurar crédito presumido de IPI correspondente ao resultado da aplicação da alíquota de 30% sobre os veículos importados pela empresa. O §2º dispõe que a quantidade de veículos importados no ano-calendário, que dará direito à apuração do crédito presumido, fica limitada a 1/24 da capacidade de produção anual prevista no projeto de investimento aprovado multiplicado pelo número de meses restantes do anocalendário, incluindo-se o mês de habilitação. O novo decreto inseriu o §7º ao artigo 13 do Decreto n.º 7.819/2012, permitindo que, excepcionalmente para o ano-calendário 2014, o limite de que trata o §2º (1/24 da capacidade de produção anual) poderá ser atingido por importações realizadas a qualquer momento durante o anocalendário de 2015. Insumos Estratégicos e Ferramentaria - Produtos Fabricados por Encomenda O Decreto n.º 7.819/2012 previa que uma empresa fabricante de insumos estratégicos e ferramentaria, habilitada ao Inovar-Auto, poderia abater do IPI devido na saída créditos presumidos relativos às aquisições de insumos estratégicos e ferramentaria utilizados no produto encomendado por outra empresa habilitada ao programa. Com a nova redação do §8º, do artigo 14, do Decreto n.º 7.819/2012, no caso de encomenda de insumos estratégicos e ferramentaria à empresa habilitada ao Inovar-Auto, a empresa fabricante do produto encomendado não poderá abater do IPI devido na saída créditos presumidos relativos às aquisições de insumos estratégicos e ferramentaria. Em razão dessa alteração, todo o texto do artigo precedente (14-A) foi ajustado para prever a utilização do crédito presumido de IPI sobre os insumos estratégicos e ferramentaria adquirido pela empresa encomendante. Além disso, dispõe sobre os procedimentos de estorno de crédito e elaboração de memórias de cálculo por parte da empresa fabricante e demais controles por parte da empresa encomendante. Redução de IPI - Fabricação de veículos por encomenda O novo Decreto prevê a possibilidade de redução da alíquota
do IPI na saída do industrial para o encomendante, na hipótese de fabricação de veículos por encomenda, desde que ambas estejam habilitadas ao Inovar-Auto. Além disso, o inciso II do Artigo 22 do Decreto n.º 7.819/2012 já previa a aplicação da redução de alíquotas do IPI aos produtos importados diretamente por empresa habilitada ao Inovar-Auto, por encomenda ou por sua conta e ordem, até o limite, por ano-calendário: a) do que resultar da média aritmética da quantidade de veículos importados pela referida empresa nos anoscalendário de 2009 a 2011; ou b) de quatro mil e oitocentos veículos, caso a operação de que trata a alínea “a” resulte em valor superior. Assim, o novo Decreto passou a permitir que o saldo da quota de importação que não puder ser utilizado em 2014 possa ser utilizado ao longo de 2015. Eficiência Energética - Possibilidade de Alteração de Metas Segmentos Específicos O Decreto nº 7.819/2012 dispõe que para se habilitar ao Inovar-Auto, a empresa deverá comprometer-se a cumprir, até 1º outubro de 2017, a exigência de consumo energético menor ou igual ao valor máximo (CE1). Com o novo Decreto, o Anexo II, que trata das metas de eficiência energética, passa a vigorar acrescido do item 14, que prevê que para os veículos destinados a segmentos específicos de mercado, dentre eles, veículos de alta performance, veículos com tração 4x4 e veículos picapes não derivadas de automóveis, o MDIC poderá alterar as metas de que trata o compromisso. Essa alteração, também, se dará por ato específico. Alteração de Alíquota de IPI - Veículos Descritos na Nota Complementar 87 (NC 87-5) Por fim, houve alteração no texto da NC 87-5, do Anexo IX, com mudança dos veículos descritos no enquadramento da incidência de IPI. O texto do novo Decreto muda as características dos veículos classificados para incidência de IPI, de 45% até final de 2017 e 15% a partir de 2018, ao incluir veículos com diferentes pesos em ordem de marcha máximo e aplicação. Foram mantidos os veículos com código TIPI 8703.32.10 e 8703.33.10, ou seja, veículo com motor a diesel com potência entre 1.500 cm³ e 2.500 cm³ de até 6 passageiros e veículo com motor a diesel com potência acima de 2.500 cm³ de até 6 passageiros. www.revistalH.com.br
OUT A DEZ 2015 21
PESQUISA E DESENVOLVIMENTO
P&D e Inovações Tecnológicas
C
MARCO ANTONIO COLOSIO marcocolosio@gmail.com Diretor de Associação e Atividades Estudantis da SAE BRASIL. Chairperson do Simpósio SAE BRASIL de Materiais Novos e Nanotecnologia. Engenheiro Metalurgista e Doutor em Materiais pelo Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - USP. Professor titular do curso de Engenharia de Materiais da Fundação Santo André, lecionando diversas disciplinas na área da Metalurgia. Colaborador e associado da SAE BRASIL com mais de 29 anos de experiência no setor automotivo nos campos de especificações de materiais, análise de falhas e inovações tecnológicas.
22 OUT A DEZ 2015
aro leitor, o Brasil esconde oportunidades de P&D que só poderiam ser identificadas por líderes hábeis e oportunistas em agregar a enorme diversificação cultural e técnica de um determinador setor, e é a partir desta afirmação que foco esta coluna em um caso recente de sucesso no Brasil, em contraste aos nossos padrões culturais. Inicialmente, afirmo que o governo americano é um forte incentivador de estudos colaborativos entre as montadoras de veículos em parcerias com institutos e universidades, mas o mais interessante é que as montadoras, concorrentes entre si, conduzem trabalhos em forma de consórcios colaborativos. Poderíamos dizer que esta situação dificilmente seria praticada em nosso país, até que uma iniciativa de três anos, finalizada em parte até setembro, deste ano, na USP, mudou a nossa visão de história; não intenciono fazer marketing deste trabalho, e sim avaliar como um observador que acompanhou os seus desdobramentos, para no final concluir a possibilidade de fazermos deste exemplo outros de sucesso, e para isto pretendo analisar a estratégia adotada e aceita pelo governo e participantes. Partindo de uma legislação brasileira para melhorar o consumo de combustíveis em nossos motores Flex de combustão interna, beneficiando-se de incentivos fiscais, e ofertar produtos melhores ao consumidor, levaram a criação de um consórcio nacional denominado Triboflex, composto por montadoras, universidades, fornecedores e a Petrobras, e apoiado pela modalidade de fomento BIOEN da FAPESP, com foco principal em aspectos tribológicos, até então pouco estudados em nosso país devido à escassez de equipamentos avançados laboratoriais, como os tribômetros e interferômetros 3D. Trata-se de um projeto alicerçado nos pilares de eficiência energética,
Industrial Heating
meio ambiente e a durabilidade do produto como fator de competitividade. A pergunta que fica neste momento é como isto foi viabilizado e, portanto, inicio este debate indicando as necessidades particulares de cada um dos participantes como o motivador principal desta união. O caráter deste tipo de P&D baseia-se na identificação dos interesses particulares como a parte mais importante na formação do grupo, seguidos pela identificação de um estudo focado, as competências técnicas dos envolvidos e o potencial laboratorial presente para avaliação experimental. Fica evidente que a verdadeira proposta estava atrelada em um dilema clássico, a pura necessidade de se conhecer algo a mais a respeito de motores Flex, a qual nossas matrizes automotivas são incapazes de nos disponibilizar. A regra de sucesso adotada foi a associação dos professores, alunos bolsistas como mão de obra para geração de conhecimento, a utilização da estrutura laboratorial presente nas instituições públicas e a viabilização de recursos das empresas e identificação de temas de interesses focados precisamente nos objetivos coletivos dos participantes e, neste sentido, partir para a criação de células de estudos para condução de temas em específicos, interligados com a proposta principal do estudo. No caso do Triboflex, houve a separação de dois campos de P&D, materiais e lubrificantes, nos quais vários grupos começaram a trabalhar focando temas específicos, mas dentro da mesma matriz de interesse, todos orquestrados principalmente pela gestão de um líder, Prof. Amilton Sinatora, idealizador e responsável pelo consórcio. Entendo que o gerenciamento direto de uma proposta tem que gerar a motivação da iniciativa, que através de um conhecimento de causa opina-se a favor dos
PESQUISA E DESENVOLVIMENTO interesses técnicos, identificando objetivos que deverão ser perseguidos e também as diferenças culturais e necessidades de cada setor. Interessante abordar que a confidencialidade não foi um tema crítico ao desenrolar dos estudos, porque, quando não existe praticamente conhecimento em uma área, fica impossível classificá-lo ou protegê-lo; de uma forma mais clara: primeiro precisamos conhecer para onde podemos ir para, depois, escolher o caminho a seguir. Este consórcio atuou claramente na primeira parte. Diante de todas estas observações, destaco a real importância do potencial de estudo dentro das universidades e institutos, mas sempre guiados pela relevância das metas da nossa indústria e, por fim, o governo como fomentador deste empreendimento. Avaliando o lado de custos deste tipo de iniciativa, identifico que os valores desembolsados pelas empresas neste caso específico não equivalem nem aos custos anuais de contratação de um engenheiro, e as horas dedicadas ao P&D não passam de reuniões mensais para acompanhamento dos projetos, algo que se justifica facilmente dentro de uma organização, e funcionários das empresas são envolvidos em estudos de Stricto Sensu, gerando um maior grau de
motivação e compromisso aos temas, e, em adicional, durante a etapa de qualificação destes alunos, percebe-se a participação formal de responsáveis pelo consórcio no sentido de opinar a favor do enquadramento do tema para os objetivos do projeto. Diante destes fatos de P&D mostrados anteriormente que são raros em nosso meio, finalizo esta coluna afirmando que o real diferencial brasileiro não está na forma que o governo, empresas e institutos atuam, e sim na motivação de líderes que conseguem agregar e direcionar estes grupos, sendo os verdadeiros impulsionadores de P&D, preparados naturalmente para a características adversas de nosso país. Parabéns para este time do Triboflex, motivo de orgulho para o Brasil. Obrigado e até a próxima. Referências [1] Link do site do projeto: www.bv.fapesp.br/pt/auxilios/35174/desafios-tribologicos-em-motores-flex-fuel/
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OUT A DEZ 2015 23
EMPRESA-UNIVERSIDADE
Implementação da Simulação
A
ALISSON DUARTE DA SILVA alissonds@ufmg.br www.jmatpro.com Professor Adjunto dos Departamentos de Engenharia Mecânica e Metalúrgica da PUC Minas e do Departamento de Engenharia de Materiais da UFMG. Coordenador do curso de “Implementação da Análise de Custos e da Simulação de Processos de Fabricação” da PUC Minas. Agente Sul-Americano das empresas SORBIT Valji D.O.O. (cilindros de laminação) e JMatPro (simulação e previsão de propriedades de materiais).
s simulações computacionais de processos metalúrgicos de fabricação ficaram incubadas por décadas nas universidades. Métodos de cálculo numérico, como elementos finitos, volumes finitos, entre outros, começaram a ganhar força no final do século passado com o advento da evolução dos processadores virtuais. Ainda assim, fatores como o alto custo de aquisição dos programas comerciais, a escassez de mão de obra qualificada para a correta condução de simulações e tentativas ineficazes de implementação na indústria fizeram com que o parque industrial sul-americano se atrasasse no uso dessas tecnologias, resultando em maior dificuldade de inovação e aumento de custo de desenvolvimento frente a empresas globais. Os resultados de se utilizar uma simulação por elementos finitos, por exemplo, em processos de conformação mecânica e também de tratamento térmico são comprovadamente efetivos do ponto de vista técnico e financeiro. Porém, a implementação dessas soluções de simulação não é algo intuitivo e confortável para as empresas. Essa atividade leva tempo
e necessita metodologia e acompanhamento específicos, além de dedicação e adaptação para que se tenha o retorno desejado do investimento. Caso contrário, não havendo uma implementação criteriosa, dificilmente haverá continuidade do trabalho e a consequência é o descrédito na simulação e o desuso dessas ferramentas, implicando na perda do investimento e impedindo o aprimoramento da metodologia de trabalho de uma empresa. A implementação da simulação, a princípio, pode gerar a falsa impressão de que substituirá os profissionais de try-out e até mesmo de desenvolvimento de processo, causando desconforto entre os setores e a não colaboração entre eles. Mas, na realidade, os programas computacionais não possuem a tecnologia de solucionar problemas ou escolher a melhor estratégia de processo. Existem, no máximo, algumas rotinas que testam diversas situações para se identificar a sensibilidade do processo em relação à variação de determinados parâmetros de entrada. Ainda assim, nesses casos, é necessário dispor de experiência prática
RICARDO A. MICHELETTI VIANA ramviana@gmail.com Engenheiro Sênior na Vesta Engenharia, graduado em Engenharia Mecânica na Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG). Especialista em simulação de processo de estampagem, atualmente dedica-se às atividades de pesquisa do processo de estampagem na empresa, simulações de estampagem convencional e à quente e acompanhamento de try-out. Tendo grande experiência adquirida no suporte técnico, desenvolvimento, treinamento e prestações de serviços na mesma área. 24 OUT A DEZ 2015
Simulação de processo
Método Numérico
Ciência dos materiais
Processo de fabricação
Análise de custo
Correlação entre áreas e/ou disciplinas variadas na simulação do processo
Industrial Heating
EMPRESA-UNIVERSIDADE para configurar esses parâmetros e até mesmo para controlálos em prática. Mas, afinal, como identificar processos passíveis de serem assistidos por simulação computacional e vislumbrar as possibilidades rentáveis de sua aplicação, direcionando e focando o uso da ferramenta virtual? O sucesso da implementação industrial passa, necessariamente, pela análise estratificada do custo de todo o processo produtivo da empresa. Essa tarefa deve ser executada em sinergia com os diferentes setores, pois, quando atrelado a conhecimentos teóricos e à experiência técnica, potencializa as possibilidades de sucesso. As universidades começaram a perceber o mercado. Por exemplo, um curso pioneiro de aperfeiçoamento, intitulado Implementação da Análise de Custos e da Simulação nos Processos de Fabricação, será ofertado no primeiro semestre de 2016 para profissionais de todas as áreas. Essa tendência mostra que a universidade passou a enxergar além da necessidade pura e simples do conhecimento teórico, focando também na estruturação de uma visão econômica do profissional e no desenvolvimento de habilidades voltadas ao planejamento e à gestão do uso de ferramentas tecnológicas.
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OUT A DEZ 2015 25
DOUTOR EM TRATAMENTO TÉRMICO
A Importância do pH
E
DANIEL H. HERRING +1 630-834-3017 dherring@heat-treat-doctor.com Presidente da empresa The Herring Group Inc., especializada em serviços de consultoria (tratamento térmico e metalurgia) e serviços técnicos (assistência em ensino/treinamento e processo/ equipamentos). Também é pesquisador associado do Instituto de Tecnologia de Illinois dos EUA, no Centro de Tecnologia de Processamento Térmico.
ra uma vez, em uma distante aula de ciências, muito distante, na qual o assunto do pH era discutido. Sabíamos muito pouco naquela época do quão importante essas duas simples consoantes, combinadas de uma forma estranha, seriam importantes para os nossos sistemas de água, os quais resfriam os nossos equipamentos de tratamento térmico. Vamos aprender mais.
A Molécula de Água Todas as substâncias são feitas de milhões de minúsculos átomos. Esses átomos formam pequenos grupos chamados de moléculas. Na água, por exemplo, cada molécula é feita de dois átomos de hidrogênio (H) e um átomo de oxigênio (O), Fig.1. A fórmula para uma molécula de água é H 2O (para formar um composto estável, são necessários dois átomos de hidrogênio para cada átomo de oxigênio).
Tabela 1. Quadro de pH[2] Concentração de íons de hidrogênio comparada com a água destilada
Introdução ao pH O termo pH é utilizado para descrever uma unidade de medida, a qual indica o grau de acidez ou de alcalinidade de uma solução. Ela é medida em uma escala de 0 a 14. O termo pH é derivado de “p” (símbolo matemático do logaritmo negativo) e do “H” (o símbolo químico do hidrogênio). A definição formal de pH é o logaritmo negativo da atividade iônica do hidrogênio. E é expressa matematicamente pela fórmula: pH = - log [H+]
Assim, o pH fornece uma forma de expressar o grau de atividade de um ácido ou de uma base em termos da atividade iônica do seu hidrogênio. O valor do pH de uma substância é diretamente relacionado pela relação das concentrações de íons de hidrogênio [H+] e de íons de hidroxila [OH-]. Se a concentração Tabela 2. Requisitos típicos da água para sistemas abertos[2]
Nível de pH
Exemplos de solução neste pH
Descrição
Valor
Dureza (carbonato de cálcio)
7 - 10 grãos/galão[a]
10.000.000
pH=0
Ácido de bateria, ácido fluorídrico forte
(120 - 170 ppm)
10 ppm
1.000.000
PH=1
Ácido clorídrico secretado pelo estômago
Sólidos suspensos totais
10 ppm
100.000
pH=2
Suco de limão, ácido gástrico, vinagre
Sólidos dissolvidos totais
200 ppm
10.000
pH-3
Grapefruit, suco de laranja, refrigerante
Ferro
0,3 mg/litro
1.000
pH=4
Chuva ácida, suco de tomate
100
pH=5
Bebidas à base de água, café preto
Alumínio
0,05 - 0,2 mg/litro
10
pH=6
Urina, saliva
Cobre
1,0 mg/litro
1
pH=7
Água pura
Odor
Limite do número de odor 3
1/10
pH=8
Água do mar
Condutância
≤ 300 µS/cm
1/100
pH=9
Bicarbonato de sódio
1/1.000
pH=10
Leite de magnésia
1/10.000
pH=11
Solução de Amônia
1/100.000
pH=12
Água com sabão
1/1.000.000
pH=13
Alvejantes, limpadores para fornos
1/10.000.000
pH=14
Desentupidor líquido para ralos
26 OUT A DEZ 2015
Industrial Heating
Temperatura máxima da água 31°C (entrada) Pressão do sistema de ≤ 3,5 psig drenagem Notas: [a] Grãos por galão é definido como 64,8 mg (1 grão) de carbonato de cálcio por 3,79 litros (1 galão americano) ou 17,1 ppm. [b] Para melhor eficiência do resfriamento e longevidade do componente, a água fornecida deveria ser tratada para prevenir corrosão e carepas (controlados pelo ensaio de fosfonato, faixa de 15 – 20 ppm), formação de escória, surgimento de algas e outros agentes biológicos e similares.
DOUTOR EM TRATAMENTO TÉRMICO Tabela 3. Requisitos típicos da água para sistemas hidrônicos fechados[4] Parâmetro
Condições ótimas
Comentários
Proteção de congelados com 30 a 50% glicol
Abaixo de 20% pode promover o crescimento de bactérias. Acima de 50% irá reduzir significativamente a habilidade de transferência de calor. Pode ocorrer infiltração de glicol em O-rings e selos.
Inibidor de corrosão
[A]
Sem a adição de nitritos ou molibdatos inibidores, se iniciará a corrosão de compostos metálicos e eventualmente vazamentos.
pH
9 a 10,5
Um pH abaixo de 9,0 promoverá a corrosão de aço e acima de 10,5 a corrosão de latão e de cobre.
Condutividade
A condutividade acima de 3.500 µS/cm fará com que a água se 700 a 3.200 µS/cm torne fisicamente abrasiva e danificará os O-rings. A adição de aditivos químicos à água irá aumentar a condutividade.
Dureza
100 a 300 ppm A água artificialmente mole pode ser agressiva ao sistema. (5,8 a 17,5 grãos/ É recomendado o uso de água que não seja mole. Não utilize galões americaágua destilada ou purificada. nos)
Bactéria/mofo
Nenhum
O crescimento de bactérias causará erosão dos selos e o depósito de lodo bacteriano irá obstruir o sistema. As bactérias podem atacar os O-rings e causar falha prematura. A adição de glicol acima de 20% matará qualquer bactéria.
Notas: Inibidores de molibdato (100 a 150 ppm) ou nitrito (800 a 1.200 ppm)
[A]
Fig.1. A molécula da água
Fig.2. Ácidos e bases
Ácidos
Base
Fig.3. Problemas com a água que levaram ao acúmulo de “lama” e bloqueio do fluxo de água no resfriamento superior de forno de têmpera integrado
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DOUTOR EM TRATAMENTO TÉRMICO de íons de hidrogênio for maior do que a concentração de íons de hidroxila, o composto é ácido e o valor do pH é menor do que 7. Se a concentração de íons de hidroxila for maior do que a concentração de íons de hidrogênio, o composto será básico e o pH será maior do que 7. Se houver quantidades iguais de íons de hidrogênio e de íons de hidroxila presentes, o material é neutro e o seu pH é de 7. Ácidos e bases têm, respectivamente, íons livres de hidrogênio e de hidroxila. Desde que a relação entre os íons de hidrogênio e a de íons de hidroxila seja constante para um dado conjunto de condições, cada um pode ser determinado, conhecendo-se o outro. Assim, a medição do pH pode ser feita em ambos, ácidos ou alcalinos, ainda que por definição seja a medição seletiva da atividade do íon de hidrogênio. Como o pH é uma função logarítmica, a mudança de uma unidade de pH representa uma mudança de dez vez na concentração de íons de hidrogênio (ou seja, de ambos os íons de hidrogênio e os íons de hidroxila em diferentes valores de pH, Tabela 1). Perceba que cada decréscimo no pH de uma unidade de pH significa uma aumento de 10 vezes na concentração de íons de hidrogênio. A concentração de íons de hidrogênio em uma solução é muito importante para as coisas vivas. Isso se deve ao fato de que os íons de hidrogênio são positivamente carregados e eles alteram a carga do ambiente de outras moléculas em solução. Ao se aplicar diferentes forças nas moléculas, as moléculas podem ter sua forma normal modificada. Uma substância que aumenta a concentração de íons de hidrogênio (diminui o pH) quando adicionada à água é chamada de ácida. A substância que reduz a concentração de íons de hidrogênio (aumenta o pH) é chamada de base. Finalmente, algumas substâncias permitem que as soluções resistam às mudanças de pH quando adicionados ácidos ou bases. Tais substâncias são chamadas de tampão.
tampas de fornos poço, fornos contínuos com jaquetas para resfriamento com água, resfriamento superior ou lateral de câmaras, portas internas ou bobinas de chapa, geradores endotérmicos, selos (por exemplo, selos de óleo em fornos de soleira rotativa) e água de reposição para sistemas de água para nomear alguns. As exigências de qualidade da água são frequentemente definidas de forma diferente para sistemas abertos (Tabela 2) e fechados (Tabela 3). Os sistemas abertos são tipicamente mais problemáticos porque a questão da qualidade da água varia. A água é frequentemente classificada como “mole” ou “dura” dependendo do seu teor de mineral. A água mole tem uma dureza ideal de aproximadamente 120 ppm. A água dura, em geral, resulta na formação de depósitos minerais, os quais podem levar a bloqueios no sistema de água (Fig.3). Além disso, devemos nos assegurar de que a água sendo descartada das nossas operações de tratamento térmico esteja limpa e atenda aos padrões da EPA (Environmental Protection Agency, em português, Agência Ambiental Americana). Finalmente, nós devemos estar especialmente atentos para evitar contaminação cruzada de outras fontes na fábrica (por exemplo: polímeros, óleos de têmpera, reagentes químicos, etc.).
Ácidos e Bases na Água Quando um ácido é vazado dentro da água, ele faz com que seja cedido H+ (íon de hidrogênio) para a água (Fig.2). Quando uma base é vazada dentro da água, ela fornece OH- (íon de hidroxila) para a água.
[3] Mr. Gary S. Berwick, Manager Air Cooled Systems, Dry Coolers
Qualidade da Água nos Locais de Tratamento Térmico A água é utilizada na maioria das nossas empresas de tratamento térmico para uma variedade de finalidades. Os exemplos podem incluir o resfriamento com água de rolamentos em circuladores de ar e rolos, selagem nas 28 OUT A DEZ 2015
Industrial Heating
Conclusão Como tratadores térmicos, se dermos por certo os nossos sistemas de água e fornecimento de água, podemos ter como resultado surpresas inesperadas, com tempos de parada indesejados e reparos caros. Isso vem para mostrar a importância daquelas duas pequenas consoantes que vêm juntas. Referências [1] Herring, Daniel H., Science Basics: pH, white paper, 2004; [2] Re-impresso de staff.jccc.net/PDECELL/chemistry/phscale.html; Inc., comunicação particular; [4] Water Quality in Hydronic Systems, INFO 29, pp. 1-2, Heat Link Group (www.heatlinkgroup.com); [5] Herring, Daniel H., Atmosphere Heat Treatment, Volume II (em preparação).
Referências [1] Link do site do projeto: www.bv.fapesp.br/pt/auxilios/35174/desafios-tribologicos-em-motores-flex-fuel/
TRATAMENTO TÉRMICO POR INDUÇÃO
Nova Tecnologia de Têmpera do Comando de Válvulas por Indução com Distorção Quase Indetectável Gary Doyon, Dr. Valery Rudnev, John Maher, Randy Minnick, Glen Desmier Inductoheat Inc. - EUA O tratamento térmico por indução é um método utilizado para endurecer diversas peças automotivas, entre elas o comando de válvulas, que faz parte do grupo de peças críticas do motor/transmissão. Agora, uma nova tecnologia torna possível essa têmpera por indução do comando de válvulas com distorção quase indetectável[1, 2]
O
comando de válvulas controla o tempo e a velocidade de abertura e fechamento das válvulas de entrada e saída do motor. Ele é composto por diversos conjuntos de cames e mancais (Fig.1). A quantidade de cames, os seus tamanhos, perfis, posicionamento e orientação dependem do tipo de comando de válvula e especificações do motor. A Fig.2 exibe exemplos de diversos formatos de cames. Os comandos de válvulas são normalmente fabricados com ferros fundidos cinzento e nodular, bem como com aços de médio carbono[1]. Durante a sua operação, o came poderá girar milhões de ciclos, os quais provocarão stress de contato
Fig.1. Exemplos de eixos comando de válvula automotivos www.revistalH.com.br
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TRATAMENTO TÉRMICO POR INDUÇÃO
e desgaste consideráveis. Uma boa combinação de força e resistência ao desgaste é essencial para os cames que precisam de uma têmpera por indução das superfícies de trabalho. No entanto, além da força e resistência ao desgaste, os comandos de válvulas também precisam ser reforçados para oferecer uma performance sem vibração e silenciosa. Tratamento Térmico por Indução dos Comandos de Válvulas Conforme os requerimentos de produção e geometria do comando de válvulas, os eixos poderão receber tratamento térmico por indução usando: - Scan para têmpera de pontos isolados do came, ou; - Têmpera estática ou de um ponto isolado de um único came ou diversos deles. Os projetos de têmpera por indução vertical e horizontal são usados por diferentes fabricantes. O tempo de aquecimento é de aproximadamente 3-8 segundos, variando conforme o tipo de material, geometria e microestrutura prévia. Os tempos de aquecimento mais curtos são necessários para microestruturas que se encontram em estado revenido, temperado e normalizado. As frequências de 3 kHz a 40 kHz são normalmente utilizadas conforme a geometria do comando de válvulas e profundidade da peça. Scan de Têmpera O scan de têmpera é normalmente utilizado em quantidades de produção relativamente baixas e cames um pouco grandes. Os cames poderão ser girados durante o tratamento térmico, 30 OUT A DEZ 2015
Industrial Heating
dependendo das especificações do processo. Quando os cames forem endurecidos por scan sem rotação, a face de aquecimento do indutor poderá ser usinada para acomodar melhor a geometria do came e compensar adequadamente os efeitos da proximidade eletromagnética. Neste caso, serão necessárias algumas providências para fornecer uma orientação apropriada do came em relação ao indutor. A excelente flexibilidade dos indutores do scan permite a têmpera de cames de diversos comprimentos/ larguras com pouco consumo de energia, pois apenas uma pequena parte do came será aquecida por um indutor com uma face de cobre relativamente estreita. Este processo também é frequentemente utilizado para endurecer grandes cames (exemplo, cames de embarcações e trens). Um algoritmo complexo controla a “taxa de consumo de energia versus scan”, e o uso de um indutor de posicionamento compensará os efeitos finais. As principais limitações de aplicação da têmpera por scan em comandos de válvulas na indústria automobilística estão relacionadas às baixas capacidades de produção decorrentes do processamento individual de cada came e algumas dificuldades na obtenção dos padrões de dureza desejados para os cames posicionados mais próximos, devido à possibilidade de efeito de retorno de têmpera localizado indesejável ou até mesmo o retêmpera de cantos de cames já endurecidos. Além disso, há geralmente uma probabilidade de aparecimento de um respingo de têmpera e a formação de estruturas diversas, as quais podem compreender
Fig.2. Geometrias de lóbulos de cames
uma mistura de martensita e produtos de transformação superiores (por exemplo, estruturas de bainita e perlita). Têmpera de Pontos Isolados Ao contrário da têmpera por scan, o procedimento de aquecimento de pontos isolados de diversos cames é normalmente utilizado em comandos de válvulas com superfície de têmpera de tamanho médio e pequeno, com cames de tamanho e formato similares, e também com a mesma ou muito próxima folga axial entre eles [1,2]. Os comandos de válvulas são girados durante a têmpera por indução. Para aumentar a produtividade, diversos cames recebem tratamento térmico simultaneamente. Um número proporcional de indutores de uma única volta é conectado eletricamente em série para fornecer o aquecimento necessário dos diversos cames (exemplo, dois
TRATAMENTO TÉRMICO POR INDUÇÃO
Fig.3. Máquina CamProTM utiliza tecnologia patenteada de têmpera não racional (SHarP-CTM)
ou quatro cames, Fig. 3). Um fio de cobre é normalmente enrolado na direção axial para que seja possível obter a distribuição desejada da densidade da energia, considerando a interação eletromagnética dos giros próximos, o que permite o controle adequado dos efeitos finais e aplicação correta das especificações da geometria dos cames. O projeto do indutor pode receber uma têmpera ou ela pode ser feita fora do local após o término do ciclo de aquecimento. A têmpera de um ponto isolado com a rotação do comando de válvula está normalmente relacionada com a maior profundidade conhecida do invólucro no nariz em relação à área circular base (o heel), pois o nariz do lóbulo do came tem acoplamento eletromagnético mais próximo do diâmetro interno do cobre da bobina. A têmpera de um único ponto normalmente exige uma potência maior do conversor em comparação à têmpera por scan, pois naquele caso é necessário austenitizar toda a superfície dos diversos cames a uma profundidade apropriada para, então, obter o padrão de têmpera desejado para a posterior têmpera.
Indutores Estáticos Convencionais de um Volta As bobinas convencionais de uma volta foram um dos primeiros indutores para têmpera da superfície dos lóbulos das cames. O nariz do lóbulo da came era normalmente posicionado na área do indutor, onde os barramentos de cobre que transmitem corrente elétrica a partir de uma fonte de potência eram conectados à bobina de indução. Nesta região, forma-se um campo magnético pela entrada e saída de correntes elétricas orientadas em direções opostas, o que provoca um efeito de espraiamento (“flux-fringing”). Foram feitas tentativas para aplicar este efeito na redução do excesso de calor gerado na área do nariz do lóbulo em decorrência do efeito da proximidade eletromagnética. Além disso, foram aplicados concentradores de fluxo de calor na área do círculo base do lóbulo como uma tentativa também de compensar o déficit das fontes de calor que apareceram devido à “folga” ou abertura maior da “bobina para o lóbulo”. Infelizmente, este projeto de bobina ocasionou um controle ruim do padrão de dureza, baixa eficiência de aquecimento, alta distorção e o seu uso é extremamente raro.
Têmpera por Indução Estática (sem rotação) Com a têmpera estática, tanto o indutor quanto o comando de válvula permanecem imóveis durante o aquecimento e estágios de têmpera. Diversos projetos de indutor foram utilizados nos últimos anos para endurecer estaticamente os lóbulos da came, no entanto, muitos destes projetos eram similares aos projetos utilizados para têmpera de virabrequins.
Indutores de Fase Dividida ou Clamshell Os indutores especialmente projetados de fase dividida ou clamshell são também utilizados para a têmpera de comandos de válvulas. Neste caso, não é necessária nenhuma rotação do comando de válvula. O cobre da bobina é enrolado para se ajustar ao formato do lóbulo da came. Os indutores clamshell são assim chamados porque eles são normalmente dobrados em um dos lados para que www.revistalH.com.br
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TRATAMENTO TÉRMICO POR INDUÇÃO
o comando de válvula possa ser instalado na posição de aquecimento correta, mantendo assim uma abertura de ar uniforme entre a face de aquecimento e a superfície do lóbulo. Este procedimento ajuda a minimizar a distorção do lóbulo, exige um tempo de aquecimento curto e produz um padrão de têmpera tipo “contorno”. Infelizmente, a curta vida útil da bobina, a pouca confiabilidade e dificuldade de manutenção, bem como a baixa taxa de produção e problemas de contatos elétricos são algumas das principais desvantagens relacionadas ao uso destes tipos de indutores [1]. Nova Tecnologia A tecnologia patenteada sem rotação (Tecnologia SHarPCTM), que foi desenvolvida para virabrequins [3-5], foi recentemente expandida, de forma eficaz, para a produção de uma têmpera de contorno de grãos dos comandos de válvulas. O indutor é composto por um indutor superior (passivo) e outro inferior (ativo) (Fig.3). O indutor inferior (estando ativo e conectado a uma fonte de alimentação) é estacionário, enquanto o superior (passivo) pode ser aberto e fechado durante a carga e descarga do comando de válvulas. Cada indutor possui áreas enroladas onde os lóbulos do came, que receberão tratamento térmico, serão posicionados enquanto o indutor superior estiver na posição “aberta”. Devido à proximidade dos indutores “ativo/passivo” não existirão problemas de contato elétrico relacionados com as bobinas de clamshell. Com a aplicação de carga no comando de válvulas na posição de aquecimento, o indutor superior irá girar na posição “fechada” e, então a alimentação, vinda de uma fonte de alimentação, será aplicada no indutor inferior (ativo). A corrente elétrica que passar pela bobina inferior irá instantaneamente induzir as correntes parasitas a iniciar o fluxo de corrente para o indutor superior, isso graças ao conjunto laminado que serve como uma ligação de fluxo magnético, tornando as seções inferior e superior eletromagneticamente “acopladas”, como num transformador. Portanto, os lóbulos do came “enxergam” o indutor sem rotação como um sistema de indução altamente eficiente eletricamente e de “envolvimento” clássico, com uma folga radial uniforme do “lóbulo para o indutor”. Ainda que o conjunto laminado seja posicionado longe da peça de trabalho, sua performance não será afetada pelo calor emitido pela superfície do eixo do comando de válvulas. Conforme esperado, a superfície de aquecimento destes indutores poderá ser facilmente perfilada para a obtenção do 32 OUT A DEZ 2015
Industrial Heating
Fig.4. Distribuição uniforme acompanhando formatos geométricos. Irregularidades geradas por máquina CamProTM (cortesia de Inductoheat Inc)
padrão de dureza desejado. São utilizadas fendas de têmpera especialmente projetadas para a execução do processo de têmpera e resfriamento do cobre da bobina. A tecnologia de têmpera por indução sem rotação fornece diversos benefícios, tais como: custo de manutenção drasticamente reduzido, operação simples, maior vida útil de ferramentais, melhoria da qualidade da peça e eventual eliminação do processo posterior de endireitamento. Os indutores SHarP-CTM são robustos, rígidos e sequencial, sendo usinado por CNC a partir de um bloco de cobre sólido. Os indutores não possuem componentes soldados ou acoplados. Isto reduz bastante a distorção do indutor durante a sua fabricação e elimina a variação do padrão de dureza associada com a distorção do indutor. Por exemplo, a Fig.3 mostra a máquina de têmpera do comando de válvulas CamProTM da Inductoheat que utiliza a tecnologia patenteada SHarP-CTM. Este processo exclusivo se autoalimenta para a têmpera de vários cames. Portanto, é possível obter uma grande produtividade com o tratamento térmico simultâneo de múltiplos cames. Redução Expressiva na Distorção do Comando de Válvulas Uma vantagem significativa obtida pelas recentes plantas que instalaram esta tecnologia exclusiva foi o aumento de suas capacidades de têmpera de comandos de válvulas com muito pouca distorção ou distorção quase indetectável ou, ainda, em alguns casos, a eliminação da necessidade de operação posterior para endireitamento dos comandos de válvulas. Há diversos fatores que afetam a distorção do comando de válvula, como tipo do material, sua microestrutura prévia, geometria, perfil de têmpera, etc. Os comandos de válvulas
TRATAMENTO TÉRMICO POR INDUÇÃO
possuem uma geometria relativamente complexa devido a sua pouca simetria. Um dos fatores críticos que afeta a distorção é a quantidade de produção de calor. Quanto maior a quantidade de metal aquecida maior será a expansão do metal, o que, por sua vez, provoca uma maior distorção. Uma das características mais atrativas desta tecnologia é a sua capacidade de gerar calor e distribuílo uniformemente conforme as necessidades (padrões) de têmpera (Fig.4), independentemente do fato dos comandos de válvulas possuírem diversos componentes de formatos geométricos irregulares. Se necessário, a zona de aquecimento afetada (HAZ) poderá ser reduzida, sendo complementada com a expansão do metal aquecido e, com isto, minimizando a distorção do formato pela aplicação de uma quantidade de calor adequada no comando de válvulas. O núcleo permanecerá relativamente frio durante todo o ciclo de aquecimento, agindo como um estabilizador do formato da peça de trabalho. Os padrões de aquecimento serão “mantidos”, ainda que o comando de válvulas ou os indutores sejam movimentados durante o aquecimento. O mesmo padrão poderá ser obtido em diversos outros ciclos. Não existe a aplicação de nenhuma força lateral durante o tratamento térmico, pois o comando de válvulas é apenas mantido sobre blocos no formato-V, ao contrário de processos alternativos onde é exercida uma pressão lateral para girar o comando de válvulas. O uso de um projeto de pallet de “troca rápida” e o formato preciso da bobina CNC garantem que as bobinas sejam automaticamente alinhadas em
relação ao comando de válvulas após a reposição do indutor. Para manutenção, basta desconectar as duas mangueiras e soltar alguns prendedores, e então o pallet fora de operação poderá ser facilmente removido da máquina.
Para colocar a pallet em operação, basta colocá-lo de volta na sua posição (esse processo leva apenas alguns minutos). A construção unificada (montada de fábrica) permite uma instalação e partida rápidas, bem como
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Tração (1kgf a 100.000kgf) Impacto (temperatura ambiente é de 25°C a -100°C) Achatamento, dobramento e ensaio de compressão Corrosão (práticas ASTM E262 E ASTM G48) Temperabilidade Jominy (têmpera + dureza em 1/16”)
ANÁLISE DE FALHAS ANÁLISE QUÍMICA INSPEÇÃO
Líquidos Penetrantes Partículas Magnéticas (Técnica do Yoke) Ultrassom
METALOGRAFIA
Macrografia Micrografia de aços comuns, baixa-liga e ferros fundidos Micrografia de aço inoxidável, alta-liga e não ferrosos
DUREZA
Dureza Rockwell Normal e Superficial Microdureza Vickers (10 A 2000 gf) Dureza Brinell até 3000 kgf (19) 98162-8494 ● rodolfolibardi@gmail.com 34 OUT A DEZ 2015
Industrial Heating
livre de erros, o que reduz bastante o tempo de parada em comparação aos processos alternativos. Esta configuração permite ainda a conversão da máquina para o processamento de uma grande variedade de peças diferentes. Operações de Tratamento Térmico Posteriores O tratamento térmico dos comandos de válvulas é seguido por um estágio de esmirilhamento/polimento. O esmirilhamento final das superfícies de trabalho dos comandos de válvulas é necessário para minimizar a rugosidade delas e garantir uma precisão das dimensões dos lóbulos e journals. Durante o esmirilhamento das superfícies dos comandos de válvulas temos a aplicação de processos químicos e termomecânicos complexos e inter-relacionados. O processo de esmirilhamento pode ser realizado aplicando diversas condições lixamento: suave, normal ou severo. O calor excessivo gerado em decorrência de um esmirilhamento inadequado poderá ocasionar um calor excessivo que, por sua vez, poderá afetar negativamente o desempenho do comando de válvulas e a resistência ao desgaste das superfícies dos mancais devido à alteração da microestrutura do material, redução do stress residual benéfico da superfície comprimida e até mesmo pela distribuição reversa do stress residual desejável. Conforme esperado, a quantidade necessária de esmirilhamento corresponde à quantidade de sobra ou excedente existente na peça e a distorção do componente. Portanto, a obtenção de padrão de têmpera com pouca distorção do formato da peça permitirá uma redução substancial da necessidade de esmirilhamento desta peça e, consequentemente, uma produção de comandos de válvulas melhores. Ainda, deve ser considerado que o esmirilhamento para endireitamento da peça irá afetar diretamente a vida útil da ferramenta de corte e, portanto, haverá perda de toda a robustez do processo e sua efetividade operacional. Deve ser considerado ainda que o endireitamento de peças normalmente provoca rachaduras, o que exige constantes testes de END (Ensaios Não Destrutivos) para a verificação destas condições. Além disso, o endireitamento reduz o stress benéfico da superfície comprimida, o que exige uma operação adicional, que, por sua vez, gera gastos extras (exemplo: aumento do custo da peça e despesas adicionais para monitoramento e manutenção de maquinário). A eliminação do endireitamento das peças já endurecidas tem, portanto, vários efeitos significativos e importantes.
TRATAMENTO TÉRMICO POR INDUÇÃO
Conclusão Esta avançada tecnologia melhora substancialmente o processo de têmpera por indução convencional dos comandos de válvulas. Os principais benefícios desta tecnologia patenteada são[1-5]: 1. Nenhuma peça e nenhum indutor se move durante o tratamento térmico, evitando assim riscos de desalinhamento, desgaste ou curto-circuito; 2. Melhoria da qualidade metalúrgica dos lóbulos com tratamento térmico, os quais passam a ter estruturas mastensitas excelentes e aumento do stress da superfície residual comprimida; 3. Ausência de junções soldadas no projeto do indutor. O indutor possui usinagem CNC, o que garante repetibilidade da fabricação e precisão dimensional. O indutor possui uma vida útil bem maior em relação aos processos alternativos; 4. O uso da Tecnologia SHarP-CTM em recentes plantas tem resultado em comandos de válvulas superiores, sem distorções relevantes, além de excelentes características de têmpera na linha de produção; 5. Graças aos espaços uniformes para circulação do ar entre o indutor e o came, este equipamento pode ser usado para: têmpera e têmpera de journals e cames de comandos de válvulas, com processamento “peça a peça” do comando de válvula, tudo com monitoramento avançado e ambiente de operação de fácil uso.
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Referências [1] G.Doyon, V.Rudnev, J.Maher, Induction hardening of crankshafts and camshafts, ASM Handbook, Vol.4C: Induction Heating and Heat Treating, 2014, p.172-186; [2] G.Doyon, V.Rudnev, J.Maher, R.Minnick, G.Desmier, New technology straightens out camshaft distortion, Industrial Heating, December, 2014; [3] US Patent # 6,274,857; [4] US Patent # 6,859,125; [5] US Patent # 8,222,576.
PARA MAIS INFORMAÇÕES: Contate Dr. Valery Rudnev, Inductoheat, Inc., An Inductotherm Group Company, EUA; tel: +1 248-629-5055; e-mail: rudnev@inductoheat.com; web: www.inductoheat.com. Tra-
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CARACTERIZAÇÃO DE MATERIAIS & TESTE
Evolução do Teste de Dureza Rockwell no Tratamento Térmico
Blocos de calibração e penetrador em uma caixa de proteção de madeira
John Kraus - Tinius Olsen; Horsham, Pa., EUA Ao contrário dos irmãos Wright, Hugh Rockwell e Stanley Rockwell foram dois engenheiros que trabalharam para a mesma empresa e não compartilhavam nada mais do que o sobrenome e o interesse em desenvolver um melhor tipo de dureza, especificamente para testar a dureza de pistas de rolamentos
O
ano era 1914 e ambos os Rockwells eram funcionários da New Departure Mfg. Company of Bristol, Conn., fabricante de automóveis e rolamentos esféricos para automóveis. Como de costume, a mãe da invenção foi a necessidade de desenvolver um método melhor. O método Brinell era muito lento, ruim para pequenos raios, superfícies curvas ou aço temperado e também utilizava um grande perfurador que causava a destruição da amostra. Para aços temperados, o teste Scleroscope foi utilizável, mas bastante difícil. E uma terceira opção, o teste de arquivo, que não apresentava dados além de ir ou não ir. Juntos, os Rockwells prosseguiram com um método de máquina de testes que pode medir a dureza pela aplicação de uma carga menor e outra maior. Eles solicitaram uma patente que levou quase cinco anos para ser aprovada. Até então, os dois homens tinham deixado a New Departure e seguiram caminhos diferentes. No entanto, Stanley Rockwell continuou a refinar o projeto e a se concentrar no tratamento térmico de metais. Ele apresentou o seu teste durante a Convenção de 1922, antecessora da ASM, Sociedade Americana de Tratamento de Aço, e o método de teste de dureza Rockwell ganhou aceitação em toda a indústria de metais e aço. Dureza Rockwell A eficiência e o alcance do processo Rockwell e seu refinamento em curso, desde a década de 20 até a era digital, tornaram o método mais amplamente preferido e utilizado
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Industrial Heating
Uma fixação segura o bloco de calibração durante os ensaios
CARACTERIZAÇÃO DE MATERIAIS & TESTE
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CARACTERIZAÇÃO DE MATERIAIS & TESTE
O Testador FH-2-0 da Tinius Olsen é utilizado para testes Rockwell e Rockwell Superficial
Um técnico posiciona um bloco de calibração para verificar a precisão do testador
para testes de dureza. A dureza é uma propriedade de material um tanto indefinida (e não deve ser confundida com temperabilidade, uma medida de potencial, ou tenacidade, que em metalurgia significa resistência a falhas sob impacto ou carga súbita). Dada a existência de tantos metais com tanta variação de dureza e que o teste é tão crítico para vantagens de controle de qualidade de materiais de metal, a Rockwell tornou-se o método preferido para respostas de ensaios comerciais de dureza. Uma grande razão é que seus resultados de testes podem oferecer uma sensação de confiança sobre a resistência à cedência do material. Outra razão é que o teste de dureza pode ajudar na comparação de diferenças de propriedades dos dois materiais. Uma dureza menor geralmente significa maior ductilidade e menor resistência à cedência mais o potencial de desgaste prematuro. Uma dureza superior equivale a mais fragilidade e resistência à cedência mais elevada. De acordo com Daniel Herring, autor de Common Pitfalls in Hard-
ness Testing, “os testes de dureza são, sem dúvida, o processo de controle de qualidade mais comum realizado na indústria”. Eles são frequentemente utilizados para determinar o sucesso ou fracasso de uma operação de tratamento térmico especial ou para aceitar ou rejeitar o material. Testes de dureza são pensados para serem mais fáceis de executar no chão da fábrica ou no laboratório metalúrgico, mas se revelam uma das provas mais difíceis de fazer corretamente. Herring identifica o método Rockwell como “utilizado para testes de materiais ferrosos e não ferrosos, os quais foram recozidos, endurecidos, temperados ou revestimentos endurecidos, materiais folhados em calibres mais pesados e carbonetos cimentados. O teste Rockwell Superficial é utilizado onde são necessárias cargas mais leves, como testes de superfícies finas de cementação, superfícies carburadas e material folhado em bitolas finas. Ensaios de microdureza são utilizados para formas intrincadas muito pequenas, peças finas e para determinar
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Industrial Heating
profundidade do revestimento”. Nos testes Rockwell, a resistência do material a ser perfurado é avaliada por uma bola de aço ou um cone de diamante (o último é conhecido como penetrador Brale). Se o material é conhecido por ser excepcionalmente duro, é melhor utilizar o cone de diamante para garantir que a esfera de aço não seja deformada. A esfera de aço é preferida para todos os materiais macios (testes a menos que HRB-100). Como não há unidades de dureza, Rockwell atribui valores em uma série de escalas (30 no total). Em cada escala, quanto maior o número mais duro é o material. As escalas Rockwell mais comumente utilizadas são “C” e “B.” A escala B é utilizada para materiais mais macios (tais como alumínio, latão e aço mais suave). Ela emprega uma bola de carboneto de tungsténio como penetrador e um peso de 100 kg para se obter um valor expresso como HRB. A escala C para materiais mais duros utiliza um cone de diamante e um peso de 150 kg para
CARACTERIZAÇÃO DE MATERIAIS & TESTE
Uma variedade de Penetradores Rockwell e Rockwell Superficial e Blocos de Teste
se obter um valor expresso como HRC. Há diversas escalas alternativas para outros fins. Consulte a ASTM E18 para determinar a escala de dureza Rockwell correta para o seu uso. A escala é tipicamente baseada na profundidade da camada e tamanho da amostra. Dureza Rockwell Superficial Um segundo teste de dureza Rockwell Superficial destina-se para uso com amostras finas, mais pequenas, mais delicadas ou sensíveis à superfície. Ele emprega cargas significativamente reduzidas. Por exemplo, em um teste Rockwell padrão, a carga menor é de 10 kgf e a maior é de 60, 100 ou 150 kgf. Em um teste Rockwell Superficial, a carga menor é de 3 kgf e a maior é de 15, 30 ou 45 kgf. Existem numerosas aplicações que envolvem um amplo espectro de metais, onde são desejados números elevados de dureza. Por exemplo, o Instituto Americano de Ferro e Aço identifica cerca de 100 diferentes tipos de aços ferramentas. Mais frequentemente, diversos processos de tratamento térmico são empregados para aumentar a dureza global do metal, porque quase sempre é uma medida da performance do tratamento térmico. Os tratamentos térmicos mais típicos incluem: alívio de tensão, modificação relevante trabalhada a frio, desenvolvimento de propriedades físicas em ligas de solução sólidas, mudança na composição da superfície e desenvolvimento de características especiais. É importante que as pessoas envolvidas no projeto da peça trabalhem em estreita colaboração com aquelas que realizam o tratamento térmico e os testes de dureza, a fim de minimizar trincas em diversos locais de tensão, tais como entalhes, cantos afiados e variâncias na espessura das seções. Excesso de resfriamento do material pode contribuir para fendas. Ao combinar um nível de dureza para a aplicação a que se destina, é importante manter em mente as faixas de temperatura. Você não quer uma temperatura que resulta
em menor tenacidade do metal. A distorção é outro risco, por isso tenha sempre em mente as tolerâncias da usinagem. Finalmente, vale a pena especificar corretamente o alívio da tensão nos desenhos das peças. Documentação de Dureza Resultados mensuráveis e documentação verificável em cada passo crítico resultam em maior precisão na medição, melhoria da coleta de dados e melhoria do acompanhamento geral e controle do processo de teste de dureza. Os testadores de dureza Rockwell e Rockwell Superficial normalmente vêm com avançadas interfaces de controle digital para grande precisão e uma rápida apresentação de dados críticos. Quando a conversão entre diferentes tipos de escalas de dureza é crítica, o software de teste de dureza geralmente tem essa capacidade instalada. É facilmente gerada uma ampla gama de relatórios para fins de análises instantâneas ou comparativas em curso. Conclusão Stanley Rockwell e Hugh Rockwell estariam maravilhados ao ver como sua invenção original tornou-se uma tecnologia de controle de qualidade tão vital, especialmente para testar a dureza de metais tratados termicamente. Eles também poderiam se surpreender com quantas inovações ocorreram durante o melhoramento contínuo do processo Rockwell. Enquanto engenheiros de materiais continuarem buscando novas vantagens em propriedades e desempenho, a evolução dos testes Rockwell continuará ininterruptamente.
PARA MAIS INFORMAÇÕES: Contate John Kraus, Gerente de Vendas dos E.U.A., Tinius Olsen; tel: +1 215-675-7100; TiniusOlsen.com; e-mail:jkraus@tiniusOlsen.com.
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MATERIAIS ISOLANTES / REFRATÁRIOS & CERÂMICAS
Otimização de Módulo Dobrado de Fibra Cerâmica Refratária para Forno Monty Philips e Mark Jhonson - Divisão Z-Blok da Distribution International; Dallas, Texas - EUA Sistemas modulares refratários têm sido amplamente utilizados nas últimas décadas. Durante todo esse tempo, o design de módulos avançou em um esforço para combater problemas como falhas de contração, penetração da água e falhas de fixação do sistema Fig.5. Corte do módulo Z-Blok
E
m muitos casos, o uso de módulos de fibra cerâmica é mais eficiente do que utilizar sistemas refratários rígidos, pois eles permitem que o calor dissipe mais rapidamente e facilita uma instalação rápida e segura. O resultado global é uma alternativa mais eficiente e de melhor custo. A construção do módulo foi projetada para criar um ambiente de nenhuma lacunas após a instalação. Sistemas de módulos de fibra cerâmica fornecem uma solução eficiente em termos de energia que podem ajudar a aliviar a necessidade de start-up controlado após a instalação. Enquanto sistemas de módulos podem ser customizados, eles também são utilizados como itens de commodity, instalados como um aplicação “one-size-fits-all”. Quando instalações
são realizadas como estratégia cega ou “one-size-fits-all”, elas resultam, muitas vezes, em pontos quentes e falha do isolamento, anexos ou ambos. Serão abordadas neste artigo as diferenças entre módulos customizados e padrão. Aplicações Módulos dobrados de fibra cerâmica são utilizados em diversas aplicações de fornos e de aquecimento. Os usos mais comuns são para fornos de recozimento e de têmpera, câmaras de combustão, incineradores, fornos de queima, reformadores de hidrocarbonetos, estufas, fornos crematórios, dutos, chaminés e muito mais. Um dos principais benefícios da fibra de cerâmica é a redução do tempo necessário para aumentar e reduzir o ciclo de
3,8 metros
Espessura
1,7m
Comprimento
Fig.1. Dimensões do módulo 40 OUT A DEZ 2015
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Largura
2,7m
Fig.2. Corte transversal do forno contínuo tipo viga com transportadoras
0,3m
MATERIAIS ISOLANTES / REFRATÁRIOS & CERÂMICAS
temperaturas do forno. Fatores Importantes Selecione fabricantes que têm a capacidade de produzir módulos personalizados, enquanto outros oferecem opções limitadas de dimensionamento. A compreensão de fatores críticos pelo usuário final depende do sucesso do projeto. Os fatores que requerem atenção são a orientação da dobra, comprimento, largura e espessura. A densidade e espessura do módulo devem ser consideradas para satisfazer os requisitos do forno. Uma análise de fluxo de calor pode determinar a espessura do módulo, a densidade e o revestimento químico mais eficiente (Fig. 1). Depois de retirar as bandas, a compressão do módulo é liberada. Este processo preenche os espaços vazios ao longo do percurso das dobras e destina-se a compensar a retração. Corte as bordas perpendiculares às dobras de retração sem o benefício da força de compressão. Instalação de faixas comprimidas de revestimento entre os lados de arestas de corte e suas linhas adjacentes ajuda a compensar esta ocorrência (Fig. 2). Um segmento de aço inoxidável ou um feixe age como uma espinha dorsal que os pinos dobram até o próximo. A forma deste segmento é determinada pelo tipo de fixação a ser utilizado. Fabricantes de módulos utilizam fios trefilados ou forquilhas de placas dobradas, bem como chaves de canal ou variações semelhantes para separar a haste, segurando as dobras no local. Instalação e Fixação Uma prática de instalação para os módulos de refratários é o uso de uma pistola elétrica, que passa uma corrente elevada através de um parafuso prisioneiro com uma ponta de solda metálica e ferrolho na base. A corrente é aplicada ao parafuso prisioneiro e aplica um atraso (delay) entre o aquecimento da solda e a rotação/compressão do parafuso prisioneiro. O processo quebra o ferrolho e gira a porca dentro do parafuso (Fig. 3). Enquanto este processo é conveniente, um ensaio de tração é necessário para cada módulo, a fim de determinar se a solda foi efetuada de forma plena, suficiente para fixar o módulo no lugar. Outro método de fixação permite a pré-soldagem de um parafuso prisioneiro através de uma máquina injetora de parafuso prisioneiro ou SMAW (soldagem a arco elétrico com eletrodo revestido). É possível um exame visual e mecânico de
cada solda antes dos módulos serem conectados ao parafuso. São necessários desenhos para este tipo de instalação e exibições de locais de cada pino no forno, a fim de garantir que os módulos se encaixem corretamente no projeto. Técnicas de instalação de âncoras H e U são também amplamente utilizadas. Neste caso, os módulos são “dobrados” e não têm nenhum sistema de suporte de aço interno. As dobras são empaladas em âncoras tipo H ou U em cada junta (Fig. 4). Esta instalação precisa ser executada com cuidado para assegurar que não ocorram diferenças de contração em zonas de fixação de ancoragem, devido às âncoras serem encaixadas nas articulações do módulo. É necessário evitar a exposição ao calor do forno para ocorrência de contração. Uma disposição de forquilha em uma circunstância de solda cega cria um limite superior para a quantidade de fibra cerâmica que pode ser suportada, normalmente 1 metro quadrado por forquilha. Em caso de desenvolvimento de ponto quente ao inspecionar o forno, os operadores de fornos e o pessoal de manutenção, muitas vezes, descobrem que as únicas coisas ainda anexadas ao forro do forno são o parafuso de solda e a forquilha.
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MATERIAIS ISOLANTES / REFRATÁRIOS & CERÂMICAS
Mandril Parafuso prisioneiro Ferrolho Base de metal A
B
C
D
A. Um parafuso prisioneiro e um ferrolho são carregados na pistola, que é devidamente posicionada contra a placa de base. B. A pistola é pressionada contra o material base, efetuando o mergulho ou a queima do comprimento disponível do parafuso prisioneiro contra a pressão da mola da pistola. O botão de disparo é pressionado para iniciar a sequência automática totalmente controlada. Esta sequência consiste do processo de iniciar a corrente de solda e elevação do parafuso prisioneiro para criar um arco através da energização do solenoide da pistola. C. O tempo de duração do arco é completado e o parafuso prisioneiro mergulhado no banho de fusão, por meio de uma mola quando o solenoide da pistola está desenergizado, desligando a corrente de solda ao término do ciclo de soldadura. D. A solda é concluída e a pistola é elevada do parafuso prisioneiro e o ferrolho de cerâmica removido. O parafuso prisioneiro é inspecionado para a qualidade da solda.
Geralmente, este módulo toma uma fração do tempo necessário para fixar módulos individuais às superfícies. A instalação do Z-Flex™ em aplicações circulares não requer praticamente nenhum layout. Âncoras do tipo L e T fixam os painéis ao revestimento do forno. O uso de cintas e âncoras resulta em um fator de segurança inigualável pelos métodos tradicionais de fixação.
Fig.3. Sequência de solda do parafuso
Fig.4. Âncoras H e U
O que permanecer deve ser removido do forro e recolocado com novo módulo. Sistemas projetados servem melhor para prevenção de pontos quentes. A espinha dorsal do Canal-e-Viga é uma alternativa que permite uma cobertura de fibra mais ampla por âncora e uma estrutura mais rígida para a face fria do módulo (Fig. 5 - intro). Esta abordagem permite a otimização da organização do módulo, necessária para fornos especiais. O espaçamento de vigas, a localização da âncora, a dimensão e a espessura do canal podem ser variados para personalizações. Cantos verticais podem ser revestidos com fibra através de um entalhe de curva de aço de 90 42 OUT A DEZ 2015
Industrial Heating
Fig.6. Painel Z-Flex™
graus e fibra chamada “bullnose.” Isso elimina pontos quentes em transições entre tetos e paredes. Um bom sistema de engenharia de vigas, suportadas por canal com módulos de diferentes dimensões, fornece uma ótima mistura dos locais de ancoragem e considerações de contração. Esta abordagem de engenharia de revestimento é projeto para atingir os resultados desejados. O módulo Z-Flex ™ é amplamente utilizado em fornos de geometrias complexas, tais como formas e dutos tubulares ou transições de compostos (Fig. 6). Com este tipo de módulo em cadeia, uma cinta de aço inoxidável de face fria é utilizada para conectar os módulos individuais um ao outro.
Conclusão Não há meios de cobertura “one-sizefits-all” para fornos de cerâmica com módulos cerâmicos dobrados. Uma abordagem de projeto para fixação, revestimento químico, densidade da dobra, geometria e retração é um fator crítico para o revestimento de fornos. A maioria dos fabricantes de módulos deve possuir a capacidade de fornecer módulos de engenharia personalizada para maximizar o desempenho, longevidade e a gestão de custos.
PARA MAIS INFORMAÇÕES: Monty Phillips, Gerente da Divisão Z-Blok, EUA; +1 469-4990905; m.phiIlips@distributioninternational. com; www.distributioninternational.com.
MATERIAIS ISOLANTES / ESPECIALISTAS EM FABRICAÇÃO HÁ REFRATÁRIOS & CERÂMICAS
70 anos
Em 1943, com 65 anos, Paul A. Menough fundou Alloy Engineering no sótão de sua casa na cidade de Rocky River. A energia, experiência e espirito de empreendedorismo do Sr. Menough sem dúvida deram à sua empresa fabricante de peças de metal o seu legado – uma combinação de métodos tradicionais de negócios com uma profunda crença no individuo e uma preocupação para incentivar o crescimento individual dos funcionários. Quando ele criou a Alloy Engineering, o Sr Menough estava interessado em achar formas de melhorar o processo que exigia o uso de fundidos pesados a altas temperaturas para a fabricação de metal para um em que se utilizasse menos peso e maior capacidade de aquecimento e resfriamento. Seus projetos foram bem sucedidos, e são reconhecidos como importantes inovações na indústria de recozimento.
SETE DÉCADAS DEPOIS... Os princípios sobre os quais o Sr. Menough estabeleceu sua empresa - que emprega pessoas capazes a quem foi dada a oportunidade de usar sua criatividade - foram continuados por mais de 30 anos por Dale Vonderau e, mesmo agora, permanecem integrados à empresa. A equipe de funcionários da Alloy Engineering, somando mais de 70 atualmente, se esforça para manter o legado sobre o qual foi fundada esta empresa. Vendo tudo como uma oportunidade de melhoria e fazendo as melhores peças possíveis para o melhor preço possível.
1+ 440.243.6800 www.alloyengineering.com Presidente & CEO
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TUBOTECH 2015
PARTICIPANTES
Grupo Hagane
D
esde 1991, o Grupo Hagane atua no segmento de facas (navalhas), serras industriais e rolos para conformação de rodas, tubos e perfis, atendendo ao mercado brasileiro e Mercosul. O Grupo Hagane tem como especialidade as Facas Slitter’s, compostas de Facas Rotativas, Anéis Expulsadores, Anel Hag-Light, Discos e Anéis Separadores de Fita, Porca Hidráulica. Mercado de atuação: Centros de Serviços de Corte de Materiais Ferrosos e Não Ferrosos, Siderúrgicas, Indústrias de Tubos e Perfis, Produtores de Aço e Alumínio, Relaminadores, Perfiladores, entre outros.
Stark
F
undada em 1999, a Stark do Brasil faz parte do grupo italiano Stark S.p.A, que conta com a experiência e know-how de 50 anos de história. Um dos maiores fabricantes de ferramentas para trabalhar madeiras e de corte de metais. A sede principal e a fábrica localizam-se em Trivignano Udinese, Udine, Itália. O grupo possui uma vasta rede de distribução, capilar, além de suas 03 (três) filiais: a Stark GmbH, na Alemanha; a Stark do Brasil Ltda, no Brasil; e a Frund-Stark SA, na Argentina.
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Industrial Heating
TUBOTECH 2015
PARTICIPANTES
Jundiaí Pinturas Eletrostáticas
A
Jundiaí Pinturas Eletrostáticas apresenta uma nova solução para pintura de tubulações de aço e estruturas metálicas. Trata-se da pintura eletrostática a pó. A tecnologia utilizada é excepcionalmente superior a outras pinturas, como a pintura líquida, por exemplo. A grande diferença está na tinta e no processo de pintura: - A tinta é em pó e aplicada eletrostaticamente; - Processo de pintura é automático.
Schuler
A
Prensas Schuler é a mais importante fornecedora de máquinas para conformação de metais da América do Sul. Fornecemos sistemas avançados de prensas mecânicas e hidráulicas para clientes da indústria automotiva e seus fornecedores e para a indústria de eletrodomésticos. Estivemos presentes na Tubotech com um stand dedicado à nossa linha de fabricação de tubos grandes.
As soluções prontas para uso da Schuler para a fabricação de tubos grandes são conceitos altamente integrados e abrangentes, que vão de layouts e projetos inovadores a princípios de produção inteligentes. Nossa meta é fornecer soluções ecologicamente corretas, que minimizam o uso de recursos. Você pode se beneficiar da nossa experiência vasta e inovadora e a competência exclusiva em sistemas de fabricação de tubos grandes. www.revistalH.com.br
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TUBOTECH 2015
PARTICIPANTES
Dhalmar
A
Dhalmar Bauru, empresa do ramo Metalúrgico, é fabricante de máquinas para conformar e endireitar aços e tubos. Produzimos três linhas de máquinas para conformação de aço: Linha Aramados, Linha Construção Civil e Linha Tubos. Estivemos presentes na feira Tubotech apresentando nossa linha de máquinas de conformação de tubo. Nossa fábrica está localizada em Bauru, interior do Estado de São Paulo, instalada em duas áreas.
Imerys Graphite & Carbon
A
Imerys Graphite & Carbon é líder mundial em soluções high-tech de alta performance de produtos especializados à base de grafite e carbono. Imerys Graphite & Carbon tem uma forte tradição e história na fabricação de carbono, com a sua primeira operação de fabricação fundada em 1908. Hoje, a empresa produz e comercializa uma grande variedade de pós sintéticos e naturais, negros de carbono condutores e dispersões de base água de consistente alta qualidade. Aderindo a uma filosofia de gestão da qualidade total e melhoria contínua do processo, todas as nossas fábricas estão em conformidade com o ISO 9001: 2008. Imerys Graphite & Carbon está empenhada em produzir grafite de carbono e materiais altamente especializados para as necessidades dos clientes de hoje e amanhã. A empresa é um membro da Imerys, líder mundial em especialidades minerais para a indústria.
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Industrial Heating
TUBOTECH 2015
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Filiada à
OUT A DEZ 2015 47
TUBOTECH 2015
Acepil
A
ACEPIL é uma empresa brasileira fundada em 1972 que atua diretamente na comercialização e distribuição de válvulas, conexões, flanges e acessórios industriais. A linha de produtos da Acepil inclui principalmente válvulas de esfera, vávulas de solenóides, válvulas de retenção, filtro tipo Y, purgadores, válvulas de gaveta, válvulas redutoras de pressão, válvulas de segurança, vávulas de controle, engates rápidos, flanges, vávulas pneumáticas, reguladores de pressão, filtros, vávulas direcionais, manômetros, termômetros, transmissores de pressão, pressostatos, termostatos e conexões tubulares para solda de topo, sejam elas roscadas ou com encaixe para solda. Produtos fora de padrão também podem ser personalizados conforme a necessidade de cada cliente.
Julia
A
JULIA UTENSILI fabrica lâminas de serra circular e de fita. Nós temos, juntos, mais de 20 anos de experiência e conhecimento para fabricar, por meio dos mais avançados sistemas tecnológicos, lâminas de serra confiáveis e de alto desempenho para o corte de metal. Julia fabrica uma linha de lâminas de serra com exclusivo revestimento P.V.D. que garante performances de produção excepcionais. Nosso representante no Brasil: www.casaserras.com.br.
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Industrial Heating
PARTICIPANTES
TUBOTECH 2015
PARTICIPANTES
Stappert
A
Stappert oferece uma gama diversificada de aços em inox, aços altamente resistentes ao calor e à corrosão em vários graus e formas. Em barras, ângulos, chapas, seções especiais e barras ocas até tubos e acessórios. De produtos padrão até produtos personalizados. Todos os produtos podemos entregar diretamente do nosso estoque. O nome Stappert significa fornecimento confiável, variada gama de produtos, disponibilidade, qualidade e serviço completo. Isso varia de aconselhamento especializado até testes de qualidade, desde o corte ao acabamento superficial. Sempre em conformidade com os desejos dos nossos clientes. Stappert é uma marca representada em onze países europeus. Um projeto corporativo comum apresenta o elo comum das onze empresas da marca Stappert quanto à distribuição de produtos de aço inoxidável. A partir de Outubro de 2012, essas onze empresas operam sob o nome Stappert mais um suplemento adicional por país. As empresas Noxon e TRINOX permanecerão como marcas independentes dentro do grupo Stappert. Ao todo, treze empresas pertencem ao grupo Stappert, que em si é parte do grupo Jacquet Metal Service Group.
Inductotherm Group
“
O setor de tubos no Brasil ainda tem muito espaço para se desenvolver, mas daqui para frente não basta ‘fabricar canos’, o mercado naturalmente recompensará aqueles que investirem em tecnologia, aprimorando a qualidade de seus produtos e controlando seus custos com maior critério”. Neste importante quesito, os significativos aumentos no custo da energia elétrica potencializaram uma das grandes vantagens dos conversores transistorizados Thermatool, alta performance com baixo consumo de energia, proporcionando uma redução de até 30% comparando com os antigos geradores valvulados. Além da tradicional solda longitudinal de tubos, a linha de equipamentos Thermatool dispõe de modelos para atender aos seguintes processos: Recozimento localizado contínuo do cordão de solda (seam annealing); Recozimento total convencional ou brilhante sob atmosfera inerte; Tubos dissipadores aletados; Solda de vigas.
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PARTICIPANTES
CSM Tube
A
CSM Tube é líder na produção de tubo em aço Stainless, apropriado para muitas e várias aplicações toda a nossa gama de formados e de ligas pode satisfazer os seguintes setores: - Resistências Elétricas; - Indústria de Alimentos; - Automotivo; - Aquecedores; - Coletores Solares; - Caldeira; - Trocadores de Calor.
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voestalpine Meincol é uma empresa que agrega a tradição da Meincol no mercado brasileiro, com o know-how tecnológico, desempenho e experiência mundial da voestalpine no segmento do aço. Com isso, ela vem ano a ano crescendo e estendendo seu alcance a novos mercados, reforçando sua imagem de empresa moderna, empreendedora e ágil na produção de soluções em aço padronizadas ou especiais, permitindo a melhor aplicação de tubos e perfis em seu projeto. Todos os produtos voestalpine Meincol atendem às mais rigorosas especificações, segundo os padrões nacionais e internacionais de qualidade. 50 OUT A DEZ 2015
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