Revista Industrial Heating – Out a Dez/2016

BRASIL

The International Journal Of Thermal Processing

Out a Dez 2016

Liga RA 602 CA Para Uso em Temperaturas Extremas

42

Sinterização de um Aço Inoxidável 316

48

Resfriamento na Austenitização do Aço Hadfield

54

Compósitos: Testes para Aplicações Aeroespaciais

58

Hitachi adquire Alltech Steel do Brasil 14 FNA 2016 Bate Recorde de Público 20 A maior e mais conceituada revista da indústria térmica www.revistaih.com.br • www.sfeditora.com.br

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Grandes Projetos = Anos de Tratamento Térmico de Qualidade Quando você olha atentamente para os projetos de fornos de atmosfera da SECO/WARWICK, você descobre equipamentos de ponta, desenvolvidos especialmente para sua necessidade, atendendo suas especificações, com um custo compatível com o projeto.

A maioria dos processos de tratamento térmico podem ser realizado em uma variedade de equipamentos contínuos e tipo batch e nós possuímos o know-how técnico para indicar o projeto mais inovador para garantir a repetibilidade e resultados de tratamento térmico de qualidade por anos de serviço confiável.

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Na Capa: Conjunto de tubos RA 602 CA® após sete anos em serviço.

Cortesia: Rolled Alloys.

Confira na página 42.

54

48

58 CONTEÚDO

OUT A DEZ 2016 - NÚMERO 33

ARTIGOS 42

Materiais Resistentes ao Calor

RA 602 CA: Uma Liga para Uso nas Temperaturas mais Extremas

54

Marc Glasser - Rolled Alloys; Temperance, Michigan - EUA

Chapecó, Santa Catarina / Aguinaldo Pereira Gonsalez - Metalúrgica Spillere; Nova Veneza, Santa Catarina

O presente trabalho aborda um estudo de caso sobre o controle da temperatura dentro do forno de tratamento térmico, bem como o comportamento da temperatura da água na piscina durante o resfriamento do material.

Metalurgia do Pó

Debinding e Sinterização de um Aço Inoxidável 316 Satyajit Banerjee - DSH Technologies e Claus Joens Elnik Systems, LLC; Cedar Grove, Nova Jersey - EUA

Um forno que opera com pressão parcial de hidrogênio inferior ao limite explosivo não precisa apresentar os requisitos da NFPA, o que lhe confere vantagens de custo distintas. Este artigo compara as propriedades do popular aço inoxidável MIM 316 obtidas após processamento sob as pressões parciais de 15 mbar e de 400 mbar. As propriedades físicas, as microestruturas e as superfícies de fratura resultantes dos dois parâmetros de processo foram comparadas.

4 OUT A DEZ 2016 Industrial Heating

Tratamento Térmico de Austenitização do Aço Hadfield Keli Vanessa Salvador Damin - Professora no IFSC;

Também conhecida como 602 CA® e NiCroFer 6025, é uma liga resistente ao calor relativamente nova, com excelente resistência à fluência em temperaturas muito elevadas e resistência à oxidação em até 1230°C.

48

Tratamento Térmico

58

Caracterização & Teste de Materiais

Compósitos: Testes para Aplicações Aeroespaciais Westmoreland Mechanical Testing & Research; Youngstwon - EUA

Materiais compósitos estão mudando a face da manufatura e do desenvolvimento de produtos.

Projetistas da indústria aeroespacial incorporam os materiais compósitos para ajudar na diminuição de peso de seus veículos, junto do aumento de sua velocidade e da sua eficiência de combustível.

www.revistalH.com.br OUT A DEZ 2016 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 12 Eventos 13 Indicadores Econômicos

14 Notícias 23 Produtos 27 Serviços

ÍNDICE DE ANUNCIANTES Empresa

Pág.

Contato

BMI Fours Industriels

35

www.bmi-fours.com

Brasar Tratamento Térmico

45

www.brasar.com.br

Corimec Sistemas Térmicos

45

www.corimec.com.br

CP Gás

3ª Capa

www.cpgas.com.br

Delphi Automotive Systems do Brasil

57

www.delphi.com

Embraterm

31

www.embraterm.ind.br

Expomafe 2017

33

www.expomafe.com.br

Grupo Aprenda

47, 4ª Capa

www.grupoaprenda.com.br

HEF-Durferrit

37

www.hef-durferrit.com.br

Industrial Heating Equipamentos

09

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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

Kanthal

39

www.kanthal.com

LMTerm

35

www.lmterm.com.br

Lohmann

19

www.lohmann-stahl.de

Nova Trading & Consulting

62

www.novatchk.com

Darrell Dal Pozzo Senior Group Publisher, dalpozzod@bnpmedia.com • +1 847-405-4044

Omega Engineering

2ª Capa

br.omega.com

PhoenixTM Brasil

61

www.phoenixtm.com.br

Plástico Brasil

41

www.plasticobrasil.com.br

Rolled Alloys

49

www.rolledalloys.com

Seco Warwick do Brasil

03

www.secowarwick.com

SMS Elotherm Brasil

53

www.sms-elotherm.com

Sollwert

17

www.sollwert.com.br

Synergetica

11

www.synergeticasp.com.br

TAV Tecnologie Alto Vuoto

05

www.tav-alto-vuoto.it

Tecnovip Instrumentos de Medição

27

www.tecnovip.com

Thermo Consult Latina

28

www.thermoconsultlatina.com

TTT

13

www.metallum.com.br/ttt2017

Tubotech 2017

15

www.tubotech.com.br

Udo Fiorini Editor, udo@revistaIH.com.br • (19) 99205-5789 Sunniva Simmelink Diretora, sunniva@revistaIH.com.br • (19) 99229-2137 Mariana Maia Diagramação, mariana@revistaIH.com.br Mariana Peron Revisão de Textos, revistaIH@revistaIH.com.br Viviam Pereira Tradução, revistaIH@revistaIH.com.br ESCRITÓRIO CORPORATIVO NOS EUA

EDIÇÃO E PRODUÇÃO NOS EUA Reed Miller Publisher Associado/Editor - M.S. Met. Eng., reed@industrialheating.com • +1 412-306-4360 Bill Mayer Editor Associado, bill@industrialheating.com • +1 412-306-4350 Brent Miller Diretor de Arte, brent@industrialheating.com • +1 412-306-4356 REPRESENTANTE DE PUBLICIDADE NOS EUA Kathy Pisano Diretora de Publicidade, kathy@industrialheating.com +1 412-306-4357 - Fax: +1 412-531-3375 DIRETORES CORPORATIVOS John R. Schrei Edição Rita M. Foumia Estratégia Corporativa Michelle Hucal Implementação de Conteúdo Michael T. Powell Criação Scott Krywko Tecnologia da Informação Lisa L. Paulus Finanças Scott Wolters Conferências e Eventos Marlene Witthoft Recursos Humanos Vincent M. Miconi Produção As opiniões expressadas em artigos, colunas ou pelos entrevistados são de responsabilidade dos autores e não refletem necessariamente a opinião dos editores.

6 OUT A DEZ 2016 Industrial Heating

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Conheça também o outro título publicado pela S+F Editora destinado ao setor metalúrgico, a revista Forge, que atende aos interesses do forjador, do usuário de forjados e do provedor de equipamentos, insumos e serviços. Acesse www.revistaFORGE.com.br.

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Envie suas dúvidas, opiniões e sugestões sobre o conteúdo desta edição para o e-mail IH@revistaIH.com.br. Entre em contato, a Industrial Heating valoriza o que você pensa!

CONTEÚDO

OUT A DEZ 2016 - NÚMERO 33

COLUNAS 08 Editorial EUA

Negócios Melhores

Olhando da posição em que estou, parece que seus negócios têm passado por altos e baixos, ou que estão sofrendo um pouco com incertezas. A razão de eu dizer que as coisas estão instáveis provém de nossos indicadores econômicos mensais dos EUA.

10 Editorial Brasil

Colaboração

A prática, que é comum em países como a Alemanha, por exemplo, ainda parece ser vista com certa desconfiança pela classe por aqui, talvez por medo de que a concorrência “roube” seus estudos.

29 Panorama Legal

Restituição de ICMS Pago sobre Faturas de Energia A energia elétrica é um insumo de importância fundamental para o setor de siderurgia e metalurgia.

Fundamental que é, tem impacto decisivo sobre a estrutura de custos das indústrias deste setor.

30 Pesquisa e Desenvolvimento da Metalurgia do Pó em Automotores

A Presença

Dedico esta edição para um tema presente em uma comunidade pequena em relação às grandes siderúrgicas, mas com alto valor técnico agregado em seus produtos, a qual chamamos de materiais sinterizados.

32 Siderurgia Hidrogênio

A Siderurgia e a Economia do

A urgência em se dispor de energia barata - e, agora, também ecologicamente sustentável - vem motivando o desenvolvimento de novas maneiras de se obtê-la. Sendo proposto o uso do hidrogênio como portador de energia.

34 Inovar-Auto

Reflexões Sobre o Inovar-Auto

Faltando menos de um ano para o fim do Programa, é necessário fazer um balanço sobre o mesmo. É notório que o Programa foi responsável por diversos investimentos realizados pelas montadoras, objetivando cumprir as obrigações assumidas na habilitação.

36 Recobrimento

Revestimentos DLC para Componentes Mecânicos

Comparadas a outros tipos de revestimentos utilizados para componentes mecânicos, as camadas DLC são recentes. Começaram a ser utilizadas a partir do ano 2000.

38 Doutor em Tratamento Térmico em Temperaturas Elevadas

Oxidação

Existe um método simples e muito eficiente que pode ser usado para quantificar o desempenho de nossos fornos - o Teste do Anel em C da Marinha Americana: Uma Ferramenta Prática para o Tratador Térmico. www.revistalH.com.br OUT A DEZ 2016 7

EDITORIAL EUA

Negócios Melhores

P

REED MILLER Associate Publisher/Editor +1 412-306-4360 reed@industrialheating.com

8 OUT A DEZ 2016

osso adotar um tom mais pessoal e perguntar como estão indo seus negócios? Na verdade, essa pergunta pode ter alguns significados. Um deles seria quão saudáveis estão os negócios e a sua habilidade para lidar com custos. Poderia também ser sobre sua capacidade para encontrar e manter bons funcionários, que entendam da área de processamentos térmicos. Tendo esses dois pontos em mente, vamos conversar.

Olhando da posição em que estou, parece que seus negócios têm passado por altos e baixos, ou que estão sofrendo um pouco com incertezas. A razão de eu dizer que as coisas estão instáveis provém de nossos indicadores econômicos mensais dos EUA. Desde o início desse ano, tivemos alguns meses mistos, com mais indicadores altos do que baixos. Os números de Maio, no entanto, foram todos baixos quando comparados com os de Março e Abril. Em Junho, todas as categorias se recuperaram, porém, a maior parte dos indicadores ainda esteve mais baixa do que no início do ano.

Outros números fornecidos pela AAM (Alliance for American Manufacturing Aliança para a Manufatura Americana) indicaram que enquanto a economia geral dos EUA presenciou aumento modesto de empregos, o ramo da manufatura sofreu perdas.

Um exemplo ocorreu em Maio, quando o setor de economia forneceu 38.000 empregos, enquanto o de manufatura perdeu 18.000. A AAM atribui essas perdas, ao menos em parte, ao déficit comercial de bens e serviços do país.

Em Abril, esse déficit foi de US$37,4 bilhões, mais de US$1,9 bilhão do que em Março. Com a China sozinha, é de US$26,6 bilhões.

Falando em política, o Presidente dos EUA, Barack Obama, prometeu 1 milhão de novos empregos na área de manufatura durante sua presidência, e, com apenas algumas semanas para terminar o mandato, o número está em 325.000.

Industrial Heating

Apesar de todas as incertezas que rodopiam em nossa volta e afetam nossos negócios, nós podemos fazer coisas que nos aproximam da realidade e que nos fornecem treinamento e interações com outros profissionais de nossa indústria. Como, por exemplo, a FNA (Furnaces North America - Fornos América do Norte) 2016, que ocorreu em Nashville, de 3 a 5 de Outubro, e trouxe uma boa dose de motivação e encorajamento, com discussões técnicas muito boas, que nos ajudaram a afiar nosso conhecimento e entendimento.

“Quão saudáveis estão os negócios e a sua habilidade para lidar com custos? E sua capacidade para encontrar e manter bons funcionários, que entendam da área de processamentos térmicos?“ Neste ano, as seções de educação técnica do evento foram divididas em 10 diferentes assuntos, intitulados Equipamentos/ Manutenção, Indução, Tecnologias Emergentes, Materiais, Conformação, Segurança contra Incêndios, Processos, Vácuo, Sistemas para Tratamentos Térmicos e Operações. Cada um desses assuntos teve outras três ou quatros subseções. Independente de seus negócios estarem prósperos ou um pouco parados no momento, a FNA pode ter sido exatamente o que você e sua equipe precisavam para se motivar e se educar. Ter contato com outras pessoas de nossa indústria nos ajuda a perceber que sempre há outras coisas além de nosso mundo pessoal, não importando se esse mundo é pequeno ou grande.

Como de costume, a Industrial Heating foi bem representada em nosso stand.

Detalhes na pág. 20 desta edição.

R

EDITORIAL EUA Fornos industriais Com mais de 20 anos de experiência, a Industrial Hea�ng Equipamentos e Componentes Ltda. fabrica e reforma equipamentos para os mais diversos serviços térmicos e fornece peças de reposição.

Com parcerias internacionais, representa algumas das mais conceituadas marcas para tratamentos específicos:

Alemanha

Fornos e Estufas para processos especiais, indicados para laboratórios, universidades ou centros de P&D, em conformidade com a norma AMS 2750-E.

Fornos para Nitretação a Plasma, Recobrimentos, DLC, ETC e Fornos para Têmperas a Vácuo. Áustria

Fornos para Cementação a Baixa Pressão - LPC, Linhas Especiais para Têmperas e Revenimento.

França

Fornos e Estufas Industriais fabricados no Brasil, linhas de Banho de Sal, Cementação Gasosa, Nitretação, Revenimento, etc.

Brasil

Industrial Hea�n� �quipamentos e Componentes Ltda Tels: (19) 3854-6699 / (19) 99236-4202 vendas@industrialhea�ng.com.br

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www.revistalH.com.br OUT A DEZ 2016 9

EDITORIAL BRASIL

Colaboração

E

UDO FIORINI Editor 19 99205-5789 udo@revistaIH.com.br

10 OUT A DEZ 2016

m meados de Novembro tivemos o prazer de almoçar com o Dr.-Ing. Mauro Moraes de Souza, coordenador do IV Seminário de Tecnologia do Forjamento que realizamos, pela nossa empresa parceira, Grupo Aprenda, nos dias 29 e 30 daquele mesmo mês, nas dependências da EATON, em Valinhos (SP). A principal pauta desta conversa foi: colaboração.

Colaboração principalmente entre as empresas. Ou a sua falta. O Dr. Mauro nos falou da importância da colaboração empresarial para o progresso da tecnologia, principalmente em momentos de recessão, como estamos vivenciando. A prática, que é comum em países como a Alemanha, por exemplo, ainda parece ser vista com certa desconfiança pela classe por aqui, talvez por medo de que a concorrência “roube” seus estudos. Certamente haveria meios de prevenção para se evitar esse tipo de crime.

Esse comportamento desconfiado acaba, de modo geral, sendo prejudicial para nossa indústria. Algo para nosso setor repensar.

Já no editorial dos EUA que trazemos nesta edição, Reed Miller chama a atenção para a instabilidade que o mercado norteamericano vem sofrendo. Reed pontua que em momentos de incerteza como o que atravessam, uma solução comum aos profissionais é buscar aperfeiçoamento e treinamentos em eventos, por exemplo o FNA, e fazer contato com outros profissionais da área, sempre em busca da troca de conhecimentos e, novamente, de colaboração.

O cenário apresentado se assemelha ao nosso, aqui no Brasil. Os índices que apresentamos também apresentam instabilidades, como você poderá conferir na página 13. Semelhante também é a busca por qualificação e aprimoramento que os profissionais do nosso setor têm apresentado.

Industrial Heating

O Grupo Aprenda tem testemunhado isso com a crescente presença de participantes em nossos cursos e seminários. Ficamos felizes em sermos colaboradores deste processo.

Aproveitando o gancho, lembro-os que o IV Seminário de Processos de Tratamentos Térmicos acontecerá nos dias 15 e 16 de março, agora em 2017, e será realizado na FACENS, em Sorocaba (SP). As inscrições já estão abertas e para obter mais informações, basta conferir o site do Grupo Aprenda ou entrar em contato direto com a organização.

Sobre as colunas desta edição, apresentamos os seguintes temas: Panorama Legal; Pesquisa e Desenvolvimento; Siderurgia; Inovar-Auto; Recobrimento; e Doutor em TT. Nos artigos técnicos, apresentamos Materiais Resistentes ao Calor; Metalurgia do Pó; Caracterização & Teste de Materiais; e Tratamento Térmico, sendo este um artigo nacional, vindo de Santa Catarina.

Nossa equipe está aberta a sugestões: qual tema deveria entrar na pauta da revista? Não deixe de nos enviar.

Fechamos 2016 com um agradecimento especial: Aos nossos anunciantes, que permitem que continuemos nosso trabalho de levar a informação técnica para o mercado de tecnologias térmicas por meio de nossas edições e nosso site. Aos nossos colunistas, pois é um orgulho ter profissionais tão renomados em nossas páginas ao longo do ano. A todos os colaboradores que direta ou indiretamente contribuem para a qualidade de nossas edições.

Fica aqui registrada a nossa esperança e o nosso desejo de que 2017 nos reserve boas notícias. Enquanto isso, vamos fazendo a nossa parte.

Boa leitura!

ELTA 6.0 e 2DELTA

EDITORIAL BRASIL ELectroThermal Analysis program

A Ferramenta Certa e Efetiva para o Desenvolvimento, Validação, Aprendizagem ou Projeto de Processos e Sistemas Completos

Software para Aquecimento Indutivo ELTA:               

Interface simples com cálculos 1D e 2D rápidos e precisos Cálculos Eletromagnético e Térmico com acoplamento simultâneo Simula peças com várias camadas de materiais (ex: aço-cobre, aço-inconel) Banco de dados com propriedades não lineares dos materiais Inclusão do barramento, capacitor, transformador na simulação Cálculo da vazão de água de refrigeração dos indutores Simulação de processos de têmpera ou forja com vários estágios Opção de variação automática da frequência durante o aquecimento Múltiplas tarefas pré-instaladas Módulo especial para simulação indutor interno Módulo para simulação de têmpera progressiva Banco de dados com coeficientes térmicos de diversos meios de resfriamento Possibilidade de inclusão do diagrama TTT ou CCT na curva de resfriamento Visualização dos gráficos e mapa de temperatura do processo Geração automática ou customizada de relatórios do projeto

Mapa de temperatura de um processo de têmpera e revenimento em linha

Como o ELTA poderá te auxiliar nos processos de tratamento térmico ou forja?

Visite os sites abaixo e veja alguns exemplos. Aguardamos seu breve contato! www.nsgsoft.com sales@nsgsoft.com

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Indústria & Negócios

Novidades

EVENTOS Março 15-16

Maio 31-01

IV Seminário de Processos de Tratamentos Térmicos FACENS - Sorocaba (SP) www.grupoaprenda.com.br

IV Curso de Manutenção e Segurança em Fornos Industriais EATON - Valinhos (SP) www.grupoaprenda.com.br

Março 20-24

Junho 20-24

Plástico Brasil São Paulo Expo Exhibition & Convention Center - São Paulo (SP) www.plasticobrasil.com.br

Feimafe Expo Center Norte - São Paulo (SP) www.feimafe.com.br

Abril 03-07

9° COBEF - Congresso Brasileiro de Engenharia de Fabricação Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) - Joinville (SC) www.eventos.abcm.org.br/cobef2017/

Feiplastic 2017 Expo Center Norte - São Paulo (SP) www.feiplastic.com.br

Abril 25-29 Automec São Paulo Expo Exhibition & Convention Center - São Paulo (SP) www.automecfeira.com.br

Maio 03-04

Junho 26-29

Julho 19-20 II Seminário de Aquecimento por Indução na Metalurgia SENAI - Osasco (SP) www.grupoaprenda.com.br

I SETENF - Seminário de Tecnologia da Cadeia de Não Ferrosos FACENS - Sorocaba (SP) www.grupoaprenda.com.br

Julho 25-28

Maio 09-13

Agosto 21-25

Expomafe São Paulo Expo Exhibition & Convention Center - São Paulo (SP) www.expomafe.com.br

CBRAVIC 2017 - Congresso Brasileiro de Aplicações de Vácuo na Indústria e na Ciência Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) - São José dos Campos (SP) www.sbvacuo.org.br

Maio 21-24 8ª Conferência Brasileira sobre Temas de Tratamento Térmico Centro de Convenções do Hotel Quatro Estações - Indaiatuba (SP) www.metallum.com.br/ttt2017 12 OUT A DEZ 2016

Industrial Heating

FIEE São Paulo Expo Exhibition & Convention Center - São Paulo (SP) www.fiee.com.br

Agosto 23-24 V Curso de Introdução ao Tratamento Térmico e Metalografia

EATON - Valinhos (SP) www.grupoaprenda.com.br

Agosto 28-01 VIII SEMa - VIII Semana de Engenharia de Materiais São Carlos (SP) leticiacursini@gmail.com

Setembro 12-15 Intermach Parque da Expoville - Joinville (SC) www.intermach.com.br

Setembro 26-29 FENAF 2017 Expo Center Norte - Pavilhão Branco, São Paulo (SP) www.fenaf.com.br

Outubro 03-05 Tubotech São Paulo Expo Exhibition & Convention Center - São Paulo (SP) www.tubotech.com.br

Outubro 04-06 37º SENAFOR Hotel Plaza São Rafael - Porto Alegre (RS) www.senafor.com

Novembro 29-30 V Seminário de Tecnologia do Forjamento Zen - Brusque (SC) www.grupoaprenda.com.br A S+F Editora não se responsabiliza por alterações em data, local e/ou conteúdo dos eventos.

Indústria & Negócios

Novidades

INDICADORES ECONÔMICOS NÚMERO DE CONSULTAS 5,0

4,0

4,0

3,0 2,0 1,0

0,5

1,0

1,4

2,0

crescimento ou diminuição) dos números do mercado de tecnologias térmicas. Foram feitas

2,0 1,0 0,0

-1,0

-1,0

-2,0

-2,0

-3,0

-3,0

-4,0

-4,0

-5,0

-5,0 jan a mar/16

abr a jun/16

jul a set/16

0,1

5,0 4,0

3,0

mudou de Julho para Setembro de 2016? Defina jan a mar/16

abr a jun/16

jul a set/16

0,1

2) O número de pedidos de clientes mudou de Julho para Setembro de 2016? Defina um 3) Como mudou a sua carteira de pedidos

2,3

2,0 1,0 0,0

-1,0

-1,0

0,4

0,6

de Julho para Setembro de 2016? Defina um

0,5

ponto na escala entre -10 a +10.

4) Olhando o futuro próximo, na sua opinião,

-2,0

- 1,4

-3,0

-3,0

-4,0

-4,0

-5,0

como deve se comportar o mercado da indústria de tecnologias térmicas nos próximos 30 dias?

-5,0 out a dez/15

um ponto na escala entre -10 a +10.

ponto na escala entre -10 a +10.

3,0 0,8

0,0 -2,0

nosso banco de dados:

FUTURO

4,0

1,0

as seguintes perguntas aos cadastrados em

0,1

1) O número de consultas de clientes

out a dez/15

5,0

0,8

0,3

- 0,6

CARTEIRA 2,0

com os nossos leitores quanto à tendência (de

3,0

0,0

out a dez/15

Confira o resultado da pesquisa de opinião feita

NÚMERO DE PEDIDOS

5,0

jan a mar/16

abr a jun/16

jul a set/16

out a dez/15

jan a mar/16

abr a jun/16

jul a set/16

Defina um ponto na escala entre -10 a +10.

2017

21 a 24 de maio de 2017 Hotel Quatro Estações Indaiatuba – SP

V III C o n fe rê n c ia B r a s ile ir a s o b re Te m a s d e T r a ta m e n to Té r m ic o

O objetivo principal deste evento é promover um melhor contato entre os profissionais envolvidos na atividade de tratamento térmico, qualidade, engenharia do produto e pós venda; representantes, fabricantes de equipamentos e insumos, institutos de pesquisas e instituições acadêmicas e profissionais que tenham interesse em tratamento térmico e seus equipamentos e acessórios.

Venha participar!

Assuntos Abordados

Tratamentos térmicos e termoquímicos de ferrosos Tratamentos térmicos de não ferrosos Metalurgia física e transformação de fases Técnicas de caracterização microestrutural Efeito de elementos de liga sobre a microestrutura e propriedades Análise de defeitos e falhas Banhos de sal, atmosferas e meios de resfriamento Equipamentos para controle de processo e para controle de qualidade Sistemas de aquecimento por indução Fornos, periféricos e insumos

Limpeza, preparação e acabamento Manutenção Automação e instrumentação Simulação Qualidade e produtividade Tendências, desenvolvimentos e novas tecnologias Revestimentos em CVD e PVD Segurança e meio ambiente Gestão

www.revistalH.com.br OUT A DEZ 2016 13

Indústria & Negócios

Novidades

NOTÍCIAS Hitachi adquire Alltech Steel do Brasil e fornecerá orientação técnica para Tratamento Térmico A Hitachi High Technologies Corporation, empresa japonesa que lidera o fornecimento de aços no mercado asiático, adquiriu as ações emitidas da Alltech Steel do Brasil, empresa nacional que comercializa aços ferramenta, no dia 03 de Novembro. O negócio envolveu um capital da ordem de R$ 20,5 milhões e a multinacional asiática reforçará os negócios no mercado brasileiro de aços especiais, expandindo sua área de atuação.

Até então, a Alltech Steel atuava apenas na comercialização de aços especiais. Agora, a Hitachi, além de comercializar, atenderá a outras necessidades dos clientes do setor, lançando pacotes de serviços que atenderão outras etapas do processo de fabricação, como Tratamento Térmico e de Superfície, bem como consultoria especializada.

A Hitachi High-Tech Brasil, junto da siderúrgica especializada afiliada no Japão, se responsabilizará e fornecerá toda a orientação técnica e gestão de qualidade para empresas de Tratamento Térmico locais e parceiras, contribuindo para a produção de moldes duráveis e de alta qualidade.

Shun Yoshida, responsável pelo Tratamento Térmico, enfatizou a importância da qualidade deste suporte aos clientes. “As empresas de Tratamento Térmico que concordaram formalmente em seguir nossas diretrizes de Tratamento Térmico são nossas reais parceiras. Elas recebem nossos materiais e existe todo um processo técnico em volta disso”, garantiu Yoshida.

Como o mercado brasileiro consome majoritariamente aço ferramenta 14 OUT A DEZ 2016

Industrial Heating

oriundo dos Estados Unidos e de países da Europa, a Hitachi espera se consolidar no país como fornecedora de aços especiais de alta qualidade produzidos no Japão. Uma vez que o Brasil é um importante fabricante de peças para automóveis e requer material para produzir moldes, o fornecimento local da Hitachi e os serviços propostos nos pacotes se apresentam como uma opção viável para otimizar os processos de fabricação.

“Entraremos no mercado top de qualidade, então, traremos os materiais de melhor qualidade para vender ao mercado brasileiro, através de um suporte técnico que nossos competidores não oferecem. Queremos prover aos clientes do Brasil um aumento na produtividade por meio do uso de materiais de alta qualidade”, disse o Di-

reitor Presidente da Hitachi High-Technologies do Brasil, Takashi Okamura, em entrevista exclusiva à Industrial Heating. “Não queremos ser um típico distribuidor. Também estamos preocupados em como contribuir com todas as atividades dos clientes”, acrescentou.

Sobre esse ponto específico, Yoshida complementa: “O foco da Hitachi no mercado brasileiro está no fornecimento de material e de suporte técnico, visando ampliar a produtividade.

Você pode ter o melhor aço do mundo, porém, se seu Tratamento Térmico não for eficiente, isso perde importância.

Por isso, oferecemos o pacote completo: aço, Tratamento Térmico e Tratamento de Superfícies. Os melhores resultados com os materiais só podem ser alcançados com o melhor Tratamento Térmico”, frisou.

Visita ao escritório em São Paulo (SP) da empresa japonesa Hitachi High Technologies do Brasil. Na foto, o Sr. Takashi Okamura - Diretor Presidente da Hitachi High-Technologies do Brasil

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www.revistalH.com.br OUT A DEZ 2016 15

Indústria & Negócios

Novidades

NOTÍCIAS Stratasys trabalha em conjunto com Boeing, Ford e Siemens para desenvolvimento de tecnologia 3D A Stratasys, provedora de soluções para impressão 3D e manufatura aditiva, recebeu auxílio dos gigantes industriais Boeing, Ford e Siemens ao desenvolver suas últimas tecnologias para impressão 3D. O Demonstrador Infinite-Build 3D é projetado para fornecer os requisitos de peças leves, termoplásticas e com propriedades mecânicas reprodutíveis. A Boeing teve participação importante durante a definição dos requisitos e especificações do demonstrador, que apresenta uma revolucionária abordagem à extrusão FDM que, aumenta o rendimento e a reprodutibilidade.

O sistema imprime peças praticamente de todos os tamanhos, em plano vertical e na direção de construção. Atualmente, a Boeing está usando o demonstrador Infinite-Build 3D para explorar a produção de peças de baixo volume e baixo peso.

Enquanto isso, a Ford Motor Company está trabalhando com a Stratasys para testar e desenvolver novas aplicações do demonstrador Infinite-Build 3D que envolvem impressões 3D de materiais que antes não podiam ser impressos devido a limitações de tamanho.

Os esforços conjuntos da Stratasys e da Siemens resultaram no Demonstrador Robotic Composite 3D, que integra as tecnologias de manufatura aditiva da Stratasys com o hardware industrial de movimentação-controle e software para design de impressão 3D da Siemens. Esse procedimento, que foi designado para acelerar a produção de peças constituídas de ampla variedade de materiais, usa um sistema de movimentação com 8 eixos que permite o posicionamento preciso do material, garantindo resistência ao mesmo tempo em que é reduzida a necessidade de estratégias para suporte à obstrução de velocidade.

Demonstrador Infinite-Build 3D da Stratasys (cortesia da Business Wire) 16 OUT A DEZ 2016

Industrial Heating

Sun Metais completa 20 anos Prestes a completar 20 anos de mercado, a Sun Metais é hoje uma empresa especialista em tratamentos térmicos para peças de manutenção e reposição, ferramentas, além de pequenos e médios lotes de peças para produção seriada.

A empresa conta com sistemas, processos e outros procedimentos dentro dos padrões exigidos pela norma ISSO 9001/2008. Integrado ao Sistema de Gestão da Qualidade (SGQ), possui um Sistema de Gestão Ambiental (SGA) e está alinhada à CQI-9 (Avaliação de Sistemas de Tratamento Térmico pela AIAG-Automotive Industry Action Group).

ASTM e ISO publicam sistema para criação de padrões de Manufatura Aditiva (MA) A ISO (International Organization for Standardization - Organização Internacional de Normalização) e a ASTM International (American Society for Testing and Materials - órgão estadunidense de normalização) criaram em conjunto os padrões para desenvolvimento e estrutura de manufatura aditiva. Será um sistema que irá contribuir para atingir as necessidades técnicas deste campo de rápido crescimento, que irá ajudar a guiar o trabalho de especialistas globais e o desenvolvimento de organizações envolvidas com MA, a identificar lacunas e falhas nos padrões relacionados a esta indústria, a prevenir sobreposição e duplicação de informações nos padrões de MA em desenvolvimento, a garantir coesão entre as normas de MA e a melhorar a aceitação e a utilização dos padrões pela comunidade de MA.

Voestalpine inaugura centro de impressão 3D de metais A Voestalpine Group inaugurou um centro de pesquisa e desenvolvimento para impressão 3D de peças metálicas em Düsseldorf, Alemanha. O Centro de Manufatura Aditiva Voestalpine irá estudar processos de fabricação de componentes metálicos particularmente complexos e de baixo peso para uso nas indústrias aeroespacial, automotiva e de fabricação de ferramentas. A matéria-prima requerida para o processo - um pó metálico produzido de modo especial - será fornecida pelas empresas Böhler Edelstahl, da Áustria, e Uddeholms AB, da Suécia. O próximo passo da companhia será fazer mais parcerias cooperativas e construir mais unidades na América do Norte e na China.

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NOTÍCIAS Impressão 3D revoluciona a engenharia de matrizes Matrizes para hot stamping devem possuir canais para fluidos refrigerantes, para que a folha metálica recozida possa atingir rapidamente temperaturas inferiores a 200°C. Antes, os canais de refrigeração tinham que ser normalmente bloqueados diretamente na matriz e, portanto, era quase impossível obter uma superfície contínua, principalmente quando se tratavam de formatos complexos. Contudo, hoje em dia, com o auxílio da impressão 3D, a Schuler está fabricando protótipos de matrizes com canais de formatos quase definitivos e, portanto, garantindo o resfriamento rápido e igual para todas as áreas dos componentes e, como consequência, melhorando as propriedades da peça.

“A geometria do canal otimizado faz com que o resfriamento da matriz seja mais homogêneo e eficiente”, explica Udo Binder, Líder da Divisão de Soluções de Usinagem Inteligentes da Schuler. “A impressão 3D abre novas

possibilidades para projetos de canais de resfriamento, de forma a contribuir para maiores resfriamentos”.

A Schuler utiliza a fusão a laser como uma das etapas de seu processo de manufatura aditiva. O material-base consiste no mesmo aço usado em matrizes convencionais para hot stamping - no entanto, na forma de pó, que é aplicado camada a camada e unido por meio de solda a laser. O resultado é um segmento de matriz que exibe até 95% das propriedades mecânicas e técnicas da matriz em sua forma final.

Primeiro, a Schuler fez várias análises para determinar os parâmetros ideais de processo e a composição química ótima do material em pó. Em seguida, executou testes de qualidade para verificar se a resistência à tração e a densidade específica do segmento de matriz estavam adequadas. Atualmente, os segmentos de matriz estão passando por testes de desgaste e produção em série. “A construção de matrizes para

O segmento obtido por impressão 3D exibe até 95% das propriedades mecânicas e técnicas da matriz em sua forma final

O material-base é um aço ferramenta na forma de pó, que é aplicado em camadas e unido por solda a laser

hot stamping está praticamente predestinada a ser uma nova área de aplicação da impressão 3D”, resume Udo Binder.

“Nós estamos preparados para isso”.

www.revistalH.com.br OUT A DEZ 2016 17

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NOTÍCIAS Programa de mestrado do Centro Paulo Souza lança livro sobre produtividade na área de fundição

ASM desenvolve aplicativo com o objetivo de se tornar um guia para o tratador térmico

O livro Simulação Numérica e a Fundição de Metais do Brasil faz parte da coleção Gestão e Tecnologia em Sistemas Produtivos e traz ao público alguns dos resultados do desafio assumido pelo Programa de Mestrado Profissional do Centro Estadual de Educação Tecnológica Paula Souza: irradiar para o setor produtivo a cultura da pesquisa e da inovação tecnológica.

Lançada no dia 20 de Outubro, a publicação tem como base a pesquisa de mestrado de Reinaldo José de Oliveira. Sua distribuição, inicialmente, será nas Bibliotecas da FATEC´s, cursos de mestrado profissional e universidades.

O estudo, que deu origem a este livro, teve por objetivo identificar e compreender os ganhos de produtividade no setor de fundição de metais no Brasil, decorrentes do uso da tecnologia de simulação numérica do processo de fundição de metais.

O “The Heat Treater’s Guide Companion”, aplicativo (app) desenvolvido pela ASM International em conjunto com a ASM Heat Treating Society, foi criado para se tornar o ‘companheiro do tratador térmico’.

Fornecendo dados de referência prontos em mais de 430 ligas de aço, alumínio e magnésio. O conteúdo inclui composição química, ligas norte-americanas e estrangeiras, características e procedimentos de tratamento térmico recomendados. O aplicativo pode ser usado por si só ou como complemento aos produtos de impressão e produtos de banco de dados on-line da ASM Heat Treater’s Guide, que fornecem dados adicionais de tratamento térmico, como micrografias representativas, diagramas de transformação isotérmica, diagramas de transformação de resfriamento, curvas de temperamento e dados sobre mudanças dimensionais.

Venda de empresa de tratamento térmico Empresa de tratamento térmico certificada ISO 9001 com especialidade no beneficiamento de peças estampadas e usinadas, destinadas principalmente ao mercado automotivo, está encerrando suas atividades e realizando a vendas de fornos, laboratório completo e periféricos. Os fornos estão hoje configurados para austêmpera e revenimento, mas podem ser transformados em têmpera e revenimento. Atualmente, a empresa conta com carteira de clientes formada e faturamento médio mensal de R$ 30 mil. É oferecida a oportunidade única de transferir a carteira de clientes atual para a empresa que se interessar em ficar com todos os equipamentos. Prazo final: 15/12/2016.

Uma oportunidade ideal para quem deseja agregar este tipo de serviço ao seu negócio ou aumentar o faturamento com nova carteira de clientes. Venda imediata. A empresa está localizada em Diadema (SP). Mais informações sobre maquinário completo, visita e negociações, entrar em contato pelo telefone: (11) 98918-6810.

18 OUT A DEZ 2016

Industrial Heating

Servtherm inaugura unidade em Joinville (SC) A empresa de equipamento para fundição Servtherm inaugurou no dia 10 de Novembro sua nova unidade de fundição.

Localizada em Joinville (SC), a decisão de obter um outro ponto operacional se deu pela necessidade dos clientes. “Observamos que uma parte significativa de nossos clientes se encontrava na região sul do país, importante polo de fundições.

De modo a tornar mais fácil a manutenção de equipamentos de fusão por indução para estes clientes, que antes dependiam do nosso centro de São Paulo para obter estes serviços - decidimos, então, dar início à nossa nova unidade”, explica o Gerente Técnico Comercial, Milton Vieira.

Com isso, a nova unidade, endereçada na rua Dona Francisca, 11540 - Distrito Industrial, Joinville (SC), tem o foco no atendimento à Região Sul. Eventualmente, a unidade estará preparada para executar praticamente qualquer serviço de manutenção ou fabricação que atualmente é executado na matriz em São Paulo, inclusive atendimento de assistência técnica em fornos de indução, não só em fornos da Servtherm, mas também de outros fabricantes, e fornecimento de peças de reposição.

A empresa ainda informou que está em andamento com uma outra unidade, mas desta vez internacional, que será no México.

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Novidades

NOTÍCIAS Grupo Aprenda inova em seminários para 2017 O Grupo Aprenda prevê novidades em sua programação de eventos para 2017. Além do já tradicional programa que se inicia com o Seminário de Processos de Tratamentos Térmicos que vai ser realizado em 15 e 16 de Março, a agenda para 2017 foi ampliada em dois novos eventos: - I SETENF, Seminário de Tecnologia da Cadeia de Não Ferrosos, que irá ocorrer na FACENS em Sorocaba em 03 e 04 de Maio, e - Seminário Engrenagens - Do Corte ao Acabamento, que será realizado em 27 e 28 de Setembro.

O Seminário SETENF é dedicado às diversas etapas da cadeia produtiva dos metais não ferrosos: Aluminio, Bronze, Chumbo, Cobre, Latão, Magnésio, entre outros.

Já o Seminário Engrenagens deve detalhar as mais recentes tecnologias de fabricação, corte e acabamento de engrenagens.

Veja a programação completa dos eventos de 2017 na quarta capa desta edição.

Guia prático de medição de temperatura para download gratuito O material reúne conceitos para medição desta variável e visa a ser uma fonte de consulta rápida em 18 páginas de conteúdo técnico disponibilizado pela Omega™.

O controle de temperatura é fundamental em várias indústrias, como metalúrgica, química, petroquímica, farmacêutica, alimentícia, siderúrgica, de papel e celulose, nuclear e de manufatura em geral.

O e-book, disponível para download no link https://goo.gl/as1Oin, apresenta tipos de termopares e termorresistências, tabelas de códigos de cores, análise de comportamento térmico, aquisição de dados, entre outros.

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www.revistalH.com.br OUT A DEZ 2016 19

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ESPECIAL FNA 2016

FNA 2016 bate recorde de público Com mais de 160 expositores apresentando seus produtos e serviços, a feira recebeu mais de 1600 visitantes de 17 países diferentes durante seus dois dias de realização Por Udo Fiorini

D

e 04 a 05 de Outubro último foi realizado, em Nashville, no estado do Tennessee, nos EUA, a FNA 2016.

FNA está para Furnaces North America, ou Fornos América do Norte, em tradução livre. Esta feira é realizada a cada dois anos pelo MTI, Metal Treating Institute, formando par em anos intercalados com outra feira e congresso semelhante, a Heat Treat, realizada pela ASM, American Society for Metals.

Lembrando que tanto o MTI como a ASM tiveram sua origem em reuniões realizadas em 1913 por tratadores térmicos e pessoal da indústria automobilística na então capital do automóvel, Detroit, situada no norte dos EUA. Esse grupo se intitulou Heat Treaters Club, ou Clube de Tratadores Térmicos, em português. A entrada dos EUA na Primeira Guerra Mundial, que aconteceu de 1914 a 1918, criou forte demanda metalúrgica, crescendo também a necessidade de informação técnica. O grupo inicial cresceu e se espalhou pelos EUA, chegando em 1919 a 2750 pessoas, já sob a denominação de American Society for Steel Treaters, ASST. Em 1933, esta sociedade se dividiu quando, então, foram formadas as duas associações com as siglas que hoje conhecemos. A MTI, dirigida à área de tratamentos térmi20 OUT A DEZ 2016

Industrial Heating

cos, com hoje mais de 350 empresas associadas, totalizando mais de 10.000 profissionais, e a ASM, que se tornou a maior associação internacional dedicada aos materiais centrados nos metais.

A FNA é uma feira de dois dias com expositores de equipamentos, componentes e serviços de tratamentos térmicos, juntamente de um ciclo de palestras técnicas que são apresen-

Nosso editor, Udo Fiorini, no pórtico de entrada da FNA 2016, em Nashville - EUA

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ESPECIAL FNA 2016 tadas em várias salas por profissionais presentes com stands na exposição. Mas, você deve pensar, tudo isso em apenas dois dias? Na verdade, até menos que dois dias, vamos lá: na segunda-feira iniciou-se a montagem dos stands, que, diferentemente das mostras realizadas no Brasil, não são exatamente stands. Os espaços da área de exposições, na parte de baixo de um hotel com mais de 600 quartos, são divididos por cortinas que formam os corredores, que, por sua vez, acomodaram em espaços de 3,5 x 3,5 mts, mais ou menos, os pertences dos expositores. Vão desde uma única grande mesa (caso do stand da revista Industrial Heating) a forno (caso da Solar) ou geradores de atmosfera (caso da Atmosphere). Detalhe curioso: algumas caixas usadas para transporte de material de exposição acabam virando os púlpitos de recepção ou mesas de catálogos do stand, sendo muitas vezes a única mobília dos stands. Estas caixas são fabricadas em plástico resistente e projetadas para esta finalidade pela forte indústria americana de componentes de feiras técnicas que também fornece, entre inúmeros outros itens, painéis montáveis em tubos de alumínio e lona plástica, que compõe as paredes laterais ou fundos

do stand. Tudo muito prático e rapidamente montável / desmontável. O espaço dedicado à mostra tinha 5 ruas internas, divididas transversalmente por uma rua.

Montado o recinto na segunda-feira, este foi fechado e oficialmente aberto apenas na terça-feira na hora do almoço. Na parte da manhã foi realizado o ciclo de palestras nas salas fora do espaço de exposição. A mesma rotina foi observada também na quarta-feira, mas já perto das 16 horas começou a desmontagem dos stands. Se formos ver em horas corridas, a feira então não passou de 12, máximo 13 horas de funcionamento.

Já na cerimônia de abertura, na segunda-feira à noite, o evento mostrou a sua força e a grandeza do mercado americano. O salão de grandes proporções do hotel acolheu, conforme informação oficial posterior da MTI, mais de 800 pessoas, entre expositores e convidados. A festa foi patrocinada pela fabricante de fornos AFC-Holcroft, que festeja este ano seu 100º aniversário, que aliás foi recentemente adquirida pelo grupo austríaco fabricante de fornos Aichelin. Linda festa, ícones do tratamento térmico como Dan Herring, o Doutor em Tratamento Térmico, e vários outros, circulando de roda

Daniel Herring - o Doutor em Tratamento Térmico, um dos renomados colunistas da IH (tanto aqui, quanto nos EUA) e Udo Fiorini

No stand da revista Industrial Heating: Reed Miller, Editor da revista nos EUA e o Editor da IH no Brasil, Udo Fiorini www.revistalH.com.br OUT A DEZ 2016 21

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ESPECIAL FNA 2016 em roda no amplo salão.

Na manhã seguinte, terça-feira, começou o ciclo de palestras, que contou com 5 salas que receberiam no primeiro dia 3 palestras de 30 minutos cada. Na quarta-feira, as mesmas 5 salas receberam 4 palestras cada uma. Todas intercaladas com 15 minutos de coffee break. Um total então de 35 palestras nos dois dias, divididas em 10 temas: Manutenção, Indução, Tecnologias Emergentes, Materiais, Conformidade, Segurança, Processos, Vácuo, Sistemas de TT, Operações.

Palestras curtas, mas bastante objetivas e focadas pelo que pude verificar nas que participei. Muitas vezes apresentadas pelos CEO’s das empresas expositoras. Para dar uma ideia ao leitor, queria comentar rapidamente sobre uma das palestras que assisti, proferida por Bob Hill, presidente e cofundador da empresa fabricante de fornos e prestação de tratamento térmico para terceiros, Solar Atmospheres, da Pensilvânia, EUA. O título da palestra era “Tratamentos Térmicos a Vácuo de Componentes Produzidos por Impressão 3D (Manufatura Aditiva)”. Depois de apresentar os diferentes processos de impressão 3D em metal existentes atualmente, Bob Hill explicou que nos últimos meses houve um sensível aumento na procura por tratamento térmico de peças produzidas por este processo. Entre os exemplos de peças que ele apresentou, destacou um tubo de alimentação de combustível de turbinas de avião. Uma peça curva, parecida em tamanho e curvatura com um dedo indicador. Ele explicou que essa peça era anteriormente fabricada por brasagem e agora, através da tecnologia de impressão, tornou-se muito mais eficiente pela 22 OUT A DEZ 2016

Industrial Heating

Palestras atraíram inúmeros profissionais em busca de informações e aperfeiçoamento

Recinto de exposições

possibilidade de melhora de sua geometria interior. Melhora que significava economia substancial de combustível na aviação e que motivou uma procura muito grande de máquinas de manufatura aditiva por parte de fabricantes de turbinas e por fabricantes de aviões. Bob encerrou sua participação enfatizando o futuro promissor que via no tratamento térmico a vácuo das peças fabricadas pelo processo de impressão 3D. Motivado pela vantagem que o processo apresenta em termos de repetibilidade de processo, exatidão em rampas e patamares, possibilidade de utilização de dispositivos de grafite necessários para apoio destas peças, entre outras particularidades.

Após o final das palestras na terçafeira foi, então, inaugurado oficialmente o pavilhão de exposições. Com mais de 160 expositores apresentando seus produtos e serviços, a feira recebeu nos dois dias mais de 1600 visitantes de 17 diferentes países, um recorde de público como informado posteriormente pelo MTI, organizador do evento. Interessante notar que a cidade de Nashville é conhecida pela música country, e não pela metalurgia ou processamento térmico. E apesar disso e da especificidade, motivos que no Brasil provavelmente significariam o seu fracasso, o evento recebeu um público numeroso e altamente especializado. Digno de nota.

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PRODUTOS Analisadores de Gases Fixos para Combustão TEC-MMS 2

Sistemas de Fornos de Tratamento Térmico de Atmosfera

Tecnovip

Seco Warwick

Os analisadores de gás da Tecnovip possuem dois sensores eletroquímicos ou IR, para uma ou duas exposições contínuas de um ou dois gases. Além disso, vem completo com filtro, secador de peltier e a bomba condensadora, e é equipado com saídas analógicas e uma relação para computadores.

Os sistemas de fornos de tratamento térmico de atmosfera são construídos para processos termoquímicos, cementação, nitretação. Também para processos com mudanças microestruturais, tais como têmpera, recozimento e revenimento, além de: recozimento de esferoidização, entre outros. Dependendo das peças, cargas, lotes, da produtividade e do processo, os tipos de equipamentos oferecidos variam entre fornos batch, fornos semicontínuos, fornos contínuos e sistemas auxiliares. A Seco Warwick fornece controles automatizados, painéis e sensores para simulação, monitoramento, registro com posicionamento de carga no interior do forno e seus periféricos durante todo o ciclo operacional.

www.tecnovip.com.br

Sonda em L com Tubo Coletor e Controlador de Energia SW44 Sollwert

A Sollwert, com a MESA, da Alemanha, detém a tecnologia da utilização da sonda L na medição de %C (requer algorítmo específico) em sistema de tratamento térmico. Por estar posicionada externamente ao forno, sua vida útil é extremamente maior que a da sonda convencional. O controlador de energia SW44 fornece e controla a tensão de alimentação para o autoaquecimento do sensor, garantindo a manutenção da estabilidade de temperatura. www.sollwert.com.br

Linha de Bombas de Vácuo DZS Atlas Copco

As bombas de vácuo DZS fabricadas pela Atlas Copco possuem garras de aço inoxidável e uma câmara de bombeamento resistente à corrosão como padrão, para uma operação confiável mesmo em condições adversas. As garras são removíveis, fáceis de limpar e remontar, sem tocar o motor, economizando tempo de inatividade e reduzindo os custos.

O design modular da câmara, da caixa de velocidades e do silenciador resulta em uma forma simples de gerenciar a bomba, que pode ser parcialmente substituída, ao invés de completamente desfeita, no caso de falha grave devido a perturbações do processo. www.atlascopco.com/vacuum

www.secowarwick.com

B8_T Forno a Vácuo para Altas Temperaturas BMI Fours Industriels

O forno a vácuo da BMI do tipo B8_T é produzido para ser operado para tratamentos térmicos, soldas a altas temperaturas e tratamentos críticos de têmpera (graças ao arrefecimento por fluxo rotativo que assegura uma uniformidade de têmpera).

Com uma alta pressão de 5 a 12 bar, o forno garante velocidade de arrefecimento compatível com as aplicações exigentes. Ele ainda pode ser equipado com convecção para reduzir o tempo de aquecimento, mas também para realizar tratamentos térmicos homogêneos a baixas temperaturas. www.bmi-fours.com

Forno a Vácuo Vertical TAV Tecnologie Alto Vuoto

Quando as peças que serão submetidas ao tratamento térmico apresentam estruturas que se desenvolvem na direção da altura, os fornos verticais fornecem respostas precisas, garantindo que a distribuição de temperatura pelo material seja homogênea, até para peças com geometrias complexas e com alta densidade. O sistema permite que o carregamento seja feito pelo topo do forno ou por sua parte inferior, de acordo com a necessidade do usuário.

Os fornos a vácuo verticais da TAV permitem que cargas grandes e/ou volumosas sejam içadas e transferidas com rapidez e precisão para a posição desejada. www.tav-vacuumfurnaces.com/en www.revistalH.com.br OUT A DEZ 2016 23

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Novidades

PRODUTOS Balança Suspensa

Power Cast 1700

Balanças Navarro

EDG Equipamentos

A balança suspensa Navarro modelo BGE garante peso exato com conectividade e baixo custo de manutenção.

A exclusiva comunicação Wi-Fi com protocolo TCP/IP permite, sem custos adicionais, a interligação da balança com softwares e aplicativos. As capacidades vão de 500 kg até 50.000 kg.

As centrífugas por indução da EDG fundem todos os metais (exceto titânio) sem o uso de gases ou chama. O aquecimento se dá por indução eletromagnética. Totalmente seguras, limpas e precisas, eliminam o retrabalho nas fundições. Econômicas, consomem em média por cada fusão o equivalente a um ferro elétrico ligado por 4 minutos. Balanceamento do braço centrifugador por dispositivo de equilíbrio. Fixação do anel de forma rápida e segura.

www.balancasnavarro.com.br

Sistema de Alimentação Automático para Tarugos Ifetura am - ACES Indução

www.edg.com.br

O sistema de alimentação automático para tarugos quadrados ou redondos da Ifetura am pode ser utilizado em fornos de fusão. O basculador hidráulico é o primeiro equipamento a receber carga ainda na caixa de armazenagem e o acionamento é feito através de uma botoeira fixa. A tolva vibratória é o segundo equipamento a receber a carga de tarugos brutos procedente do basculador 142º, o acionamento da tolva é feito em função da detecção dos sensores de níveis baixos e altos efetuada no depósito regulador do carregador vibratório. A bacia vibratória alimentadora é o terceiro equipamento a receber a carga procedente da tolva e, quando o nível da bacia vibratória estiver baixo, ele vai pedir peças. www.ifetura.com/br

Sistema de Lavagem e Oleamento de Peças Grefortec

O modelo lavadora e oleadora de peças da Grefortec é utilizado na lavagem e preparação para estoque de peças acabadas, que é quando a peça passa por um processo de lavagem para retirada de resíduos dos processos de fabricação. Após, é secada com ar aquecido e posteriormente recebe a aplicação de uma camada de óleo protetivo. Especificações: três zonas de processo, dispositivos para acomodação de peças, avanço por passos, controles digitais, painel elétrico conforme NR-10 e equipamento respeitando exigências NR-12. www.grefortec.com.br

24 OUT A DEZ 2016

Industrial Heating

Linha de Rotâmetros FurnaceMeter™ Atmosphere Engineering

A linha de rotâmetros da Atmosphere Engineering são instrumentos de medição de vazão/precisão desenhados especificamente para atender aos exigentes requisitos das aplicações industriais de tratamento térmico. O FurnaceMeter™ é testado em campo e tem certificada tecnologia de medição de vazão por pressão diferencial. A calibração avançada e o módulo de display incluem funções integradas de alarme de vazão e totalização. O produto é entregue completo com certificado de calibração para atender aos sistemas de qualidade ISO, QS e ao CQI-9. O grande diferencial, além da precisão, é que o instrumento pode ser calibrado pelo próprio usuário sem interromper a produção, além de possuir baixa manutenção. www.atmoseng.com

Equipamento de Tamboreamento BTX-2 Sinto Brasil

O novo BTX-2 fornecido pela Sinto é um equipamento de tamboreamento com capacidade para 300 Kg ou 170 litros. Possui turbina com acionamento direto, elevada relação entre potência e peso das peças processadas, garantindo um menor tempo de ciclo. Seu coletor integrado dispensa tubulação e reduz a área necessária para instalação. www.sinto.com.br

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Novidades

PRODUTOS Gerador de Vapor Instantâneo ICA-GVI

Óleos e Polímeros para Tratamento Térmico

Icaterm Caldeiras, Aquecedores e Queimadores

ITW Chemical - Archem

Com tecnologia brasileira, a Icaterm Caldeiras oferece ao mercado o gerador de vapor instantâneo ICA-GVI que produz vapor em apenas 5 minutos. Algumas vantagens: não oferece riscos de explosão, ocupa 30% do espaço, alta performance de troca térmica, permitindo um rendimento de até 90%, utilização de queimadores monobloco, capacidade de 55 Kg/h até 4400 Kg/h e isenção da Norma NR-13, entre outros. Ainda devido a sua construção compacta possui portabilidade, é totalmente transportável e seu projeto, por ser aquatubular, possibilita condição de trabalho em pressões elevadas. www.icaterm.com.br

A linha Artemp da ITW Chemical oferece uma gama completa de óleos e polímeros para tratamento térmico, bem como desengraxantes, marcadores industriais e graxas especiais para alta temperatura, entre outros. O monitoramento periódico, por meio de análises e laudos, aumenta a vida útil dos produtos e garante o desempenho do tratamento térmico.

Concretos Refratários Alceste

Os concretos refratários da Alceste se aplicam em indústrias siderúrgicas, cimenteiras, fundições, petroquímicas, fornos de indução, indústrias cerâmicas, caldeiras, vagonetas e fornos em geral. A empresa fornece vários tipos de concretos, dos convencionais, de baixo e ultrabaixo teor de cimento, isolante e semi-isolante, autoescoante, especiais, antiácidos, entre outros. www.alceste2010.wixsite.com/refratarios

Tijolos Refratários

www.itwchem.com.br

Detector Portátil Wireless AgSolve

O MultiRAE é um detector químico portátil wireless da AgSolve que oferece um sensor PID com o mais amplo alcance da categoria e atende às necessidades de vários usos diferentes, incluindo higiene industrial, proteção pessoal, detecção de vazamentos de múltiplos gases em indústrias, como aviação (entrada no tanque da asa), química, ambiental, petrolífera e gás, farmacêutica e exportação/marinha e resposta a HazMat (materiais perigosos), ao reconhecer até 25 sensores inteligentes intercambiáveis. www.agsolve.com.br

Refratil Refratários

Linhas Contínuas de Têmpera e Revenimento

Os tijolos refratários da Refratil são capazes de suportar altas temperaturas e também esforços mecânicos, ataques químicos, variações bruscas de temperaturas e outras solicitações.

Apresentam grande versatilidade e atendem às necessidades de aplicação em zonas de média e alta solicitação de fornos de aquecimento, caldeiras, fornos de cerâmica e também os fornos industriais metalúrgicos. Disponível em composições químicas especiais para atendimento de fornos da indústria de vidro, regeneradores, fornos de calcinação de minérios, trocadores de calor, incineradores hospitalares e de aeroportos, usina de asfalto, bicos queimadores, entre outros. www.refratil.com.br

REX Máquinas e Equipamentos

A REX Máquinas oferece linhas de tratamento térmico com fornos contínuos e máquinas auxiliares ao processo com capacidades de produção que variam desde 100 a 2.500 Kg/ hora. Preocupando-se com o custo operacional, a empresa dimensiona seus equipamentos visando a melhor performance, independentemente da matriz energética, elétrica ou gás. Opções que compõem a instalação contínua: sistema de carga e dosagem, tanque de resfriamento, tanque de têmpera, fornos de austenitização (Cast Link), forno de revenimento (Mesch-Belt), sistema de supervisão e controle, sistema de descarga e sistema de lavagem. www.rexmaquinas.com.br

www.revistalH.com.br OUT A DEZ 2016 25

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PRODUTOS Tinta de Proteção Keracoat CB/K Keratech

A Keratech desenvolve, fabrica e distribui tinta para proteção contra carbonetação nos processos de cementação ou descarbonetação, em processos de endurecimento, normalização, recozimento, forjaria e laminação, a temperaturas de até 1100°C. Possui coloração avermelhada e pode ser removida por ação mecânica, como jateamento, por exemplo, após o tratamento. É solúvel em água, não tóxica e pode ser aplicada com pincel, brocha ou spray. Oferece proteção em até 3mm de profundidade a partir da superfície em tratamento. Fornecida pronta para o uso, em baldes plásticos de 4 ou 20 kg. www.keratech.com.br

Tubos Trefilados Aços Vic

A Aços Vic possui 3 linhas de produção fornecidas principalmente para a indústria de autopeças e motocicletas, sistemas hidráulicos, como também para fabricantes de compressores, motores eletrodomésticos, linha branca e aplicações com características técnicas específicas. Os tubos trefilados de precisão são fabricados com e sem costura, atendendo às normas DIN EN 10305-1 (antiga DIN 3291) DIN EN 10305-2 (antiga DIN 2393) no diâmetro redondo de 10,00 a 75,00 mm com espessura de 1,00 a 6,00 mm; peças semiacabadas, com acabamento chanfrado, raiado, tamboreado e peças estampadas. www.acosvic.com.br

Esteiras de Elos Fundidos para Fornos Lohmann

A Lohmann produz esteiras que podem transportar peças com tamanho de rosca M4 em uma capacidade de 2,5 toneladas por hora. As peças são de aço inox refratário em aço fundido para serem utilizadas como dispositivos de carga para fornos convencionais e fornos a vácuo, fixação de câmara, grelhas, rotores fundidos de ventilador, esteiras cast link, e elos de esteiras cast link, tambor de arraste e tambor condutor. www.lohmann-stahl.de 26 OUT A DEZ 2016

Industrial Heating

Fornos com Câmara de Cerâmica SNOL

Os fornos elétricos fornecidos pela SNOL são de alta precisão para laboratório e possuem câmara em cerâmica maciça.

Destinam-se a têmpera, recozimento, normalização e outros processamentos térmicos até uma temperatura de 1300°C. Os fornos incluem placas de base em cerâmica.

Para eliminar gases ou fumos liberados durante o processamento térmico, aberturas de ventilação adicionais e sistema de exaustão podem ser instalados nos produtos. Os fornos são uma excelente opção para laboratórios científicos, instituições de ensino, medicina e indústria. www.snol.biz

Peças e Partes para Processamento Térmico LMTerm

A LMTerm projeta, desenvolve, fabrica e comercializa as mais diversas peças e partes utilizadas durante o processamento térmico de materiais. Com equipe técnica com vários anos de know-how em processamento térmico, a empresa pode fornecer sistemas completos, dispositivos, grelhas, cestos, placas, pinos, buchas, mastros, entre outros. www.lmterm.com.br

Controlador Compact DE- VX 4604/4608 Demig

O controlador Compact DE-VX 4604/4608 da Demig é um sistema de alta tecnologia de controle de processos sofisticados. O equipamento oferece regulação, controle, gravação de dados, visualização, livremente configurável, CLP integrado, teleassistência, compatível com rede network e Gigabit Ethernet. www.demig.de

Carregadores de Fornos Vibrotech

Os carregadores de fornos produzidos pela Vibrotech podem ser adaptados a todos os tipos de fornos. Podem ser acionados com motovibradores ou caixas de engrenagens e possuem movimento longitudinal ou duplo deslocamento para carga de vários fornos. Opcionais: sistemas de pesagem, carenagem acústica, bica para ferroligas, entre outros. www.vibrotech-eng.com

Indústria & Negócios

Novidades

SERVIÇOS Tratamento Térmico

Craquemanto do Metanol

Villares Metals

SCJ Serviços

A Villares Metals conta com dois centros de serviço de tratamento térmico instalados nos centros de distribuição de Sumaré e Joinville. Entre os tratamentos térmicos oferecidos estão: alívio de tensões, beneficiamento, envelhecimento, esferoidização, nitretação a plasma, normalização, revenimento a vácuo, revenimento em atmosfera neutra, recozimento, sub-zero, solubilização, têmpera e revenimento, têmpera em forno a vácuo e têmpera em óleo sob atmosfera controlada. www.villaresmetals.com.br

A SCJ Serviços oferece a aplicação de craquemanto do metanol no seu forno, reduzindo drasticamente o custo na formação sintética de atmosfera com Metanol. O custo de formação de atmosfera somente com Metanol sem Nitrogênio torna seu processo 60% mais barato comparando com o custo de gerador de endogás. Para camadas cementadas até 1,1mm, a empresa garante um aumento de produtividade na ordem de 20% , reduzindo o ciclo de tratamento térmico em função do aumento de CO.

Têmpera a Vácuo

A 6Pro Virtual & Practical Process elabora processos e projetos para a fabricação de peças leves e prestação de serviços de simulação numérica para diversos processos de fabricação a quente e a frio. Os serviços de simulação incluem processos de estampagem a quente e a frio (considerando a simulação de ferramentas de estampagem previamente concebidas), a verificação completa do processo previamente desenvolvido pelo cliente e o desenvolvimento do processo do produto. A empresa também oferece serviços de simulação em conformação mecânica massiva, assim como forjamento, extrusão, trefilação, laminação, entre outros.

TS Techniques Surfaces Brasil - HEF Group

A TS Brasil oferece têmpera a vácuo em equipamento diferenciado com câmara integrada de resfriamento por nitrogênio em alta pressão (até 20 bar) e turbinas verticais de grande potência, significando maior eficácia no resfriamento, somente da carga, e não do forno, e maior homogeneidade, resultando em menores deformações e melhor transformação metalúrgica. O equipamento é dotado de um sistema de injeção de gás (acetileno) que permite fazer, também, Cementação a Baixa Pressão (LPC). www.tsbrasil.srv.br

sdecamposjunior@gmail.com

Simulação Numérica 6Pro Virtual & Practical Process

www.6pro.com.br

ANALISADORES DE GASES Analisadores de gases para Emissões Ambientais

tecnovip@tecnovip.com

(19) 3859 9459

Analisadores de gases para Combustão e Processos Térmicos

Analisadores de gases para Processos Industriais e Pesquisas

vendas@tecnovip.com

WWW.TECNOVIP.COM www.revistalH.com.br OUT A DEZ 2016 27

Indústria & Negócios

Novidades

SERVIÇOS Prestação de Serviços em TUS/SAT e Levantamento de Temperatura

Têmpera de Aços Ferramentas a Vácuo

PhoenixTM

A Delphi oferece têmpera de aços ferramenta a vácuo. Dentro do mercado, destaca-se por seu sistema de qualidade, sendo certificada pela ISO 9001, ISO TS 16949, ISO 14001, OHSAS 18001 e adequação à norma CQI-9. A empresa também oferece os serviços de: cementação, carbonitretação e têmpera, têmpera de aços ferramentas em banho de sal, nitretação líquida, nitretação gasosa, sub zero, análise laboratorial, tratamento superficial, rebarbação térmica, solubilização e envelhecimento, recozimento, normalização e alívio de tensão. www.delphi.com

Os sistemas fabricados pela PhoenixTM Ltd (Inglaterra) para levantamento de temperaturas de fornos e estufas atendem às exigências de normas como CQI-9 e AMS2750, tanto em coletores de dados quanto termopares e softwares de análise. Em conjunto com a organização, engenheiros especializados nas normas utilizadas pelas indústrias automobilístas e aeronáuticas possibilitam um suporte particularizado e dedicado em níveis que vão desde uma simples consultoria e/ou treinamento interno até a efetiva adequação de equipamentos e processos térmicos. Essa prestação de serviços também está disponível no Brasil, permitindo que mesmo não tendo um sistema de monitoramento interno aos fornos (os termógrafos), estas consigam avaliar e gerar relatórios (TUS/ SAT) de suas estufas e fornos atendendo às exigências de seus fornecedores. www.phoenixtm.com.br

Fornos para laboratório e fornos especiais para indústria farmacêutica www.snol.com - www.umega.lt

Tecnologia em Peças de Aço Inox Refratário - Chapas www.nicro.it

Delphi

Desenvolvimento de Produto Kanthal

Se você está à procura de meios para aumentar a sua produtividade, otimizar a qualidade de seu produto final ou precisa projetar um tipo de tratamento térmico inteiramente novo, a Kanthal possui vários tipos de assistência para o desenvolvimento de seu produto. A empresa lhe ajudará desde ideias para o produto até o seu projeto e serviços detalhados de engenharia. Com um departamento de Pesquisa e Desenvolvimento (P&D), a Kanthal realiza ensaios técnicos em diferentes atmosferas e temperaturas. www.kanthal.com

Controlled Liquid Ionic Nitriding (CLIN) HEF-Durferrit

www.vibrotech-eng.com/es

Tecnologia em Equipamentos para Revestimento PVD www.platit.com

Tecnologia em Sistemas Calefatores, de Isolamento Especial e Resistências Elétricas www.kerfa.com

Resistências Especiais para aquecer banho de alumínio www.atherm.com

Tecnologia em Sistemas de Combustão www.flox.com

Tecnologia em Peças de Aço Refratário Fundido www.lohmann-stahl.de

Tecnologia em Equipamentos de Vibração

Representante no Brasil: info@thermoconsultlatina.com - (47) 9977-1642 28 OUT A DEZ 2016

Industrial Heating

Competitivos e ambientalmente corretos, os processos CLIN™ da HEF-Durferrit proporcionam resistência superior ao desgaste, engripamento, fadiga e corrosão a sistemas mecânicos e eletromecânicos de diversas indústrias. O CLIN™ não se limita apenas ao tratamento termoquímico de componentes, estendendo-se também à preparação de superfícies funcionais. Esse processo aumenta à medida que evoluem as exigências de performance, custo e responsabilidade ambiental.

Componentes automotivos de sistemas como valve train, steering, transmission, braking, suspension e fuel se beneficiam de características conferidas por meio dos processos CLIN™. www.hef.fr

PANORAMA LEGAL

Restituição de ICMS Pago sobre Faturas de Energia

N

LUIS FELIPE DALMEDICO SILVEIRA felipe@mtcadv.com.br www.mtcadv.com.br Sócio da MTC Advogados, bacharel em Ciências Jurídicas e Sociais pela Pontifícia Universidade Católica de Campinas (PUCCAMP), com pós-graduação em Direito Privado pela Fundação Getúlio Vargas (FGV) e em Direito Contratual pela Pontifícia Universidade Católica de São Paulo (PUCSP), cursos nas áreas de Introdução à Economia, Economia Aplicada ao Direito, Teoria Econômica do Litígio, Teoria Econômica dos Contratos, Direito do Consumidor, Ética Empresarial e Gestão de Projetos, todos pela Fundação Getúlio Vargas (FGV), além de curso de Mergers & Acquisitions pela Georgetown/Lex Mercator.

ão é novidade que a energia elétrica é um insumo de importância fundamental para o setor de siderurgia e metalurgia. Fundamental que é, tem impacto decisivo sobre a estrutura de custos das indústrias deste setor. Apenas como exemplo, segundo levantamento da FIRJAN (Federação das Indústrias do Estado do Rio de Janeiro) [1] , o custo médio de energia elétrica de uma indústria metalúrgica no começo desta década girava em torno de R$ 70 mil/mês. Já o setor siderúrgico vai além. Ele compõe, segundo a EPE (Empresa de Pesquisa Energética)[2] , um “macrosetor” que, sozinho, consome cerca de 40% do total de energia elétrica fornecido para a indústria brasileira. Não é pouca coisa. Para 2020, a estimativa é de que o setor consuma, em termos anuais, um total de 17.857 GWh sendo que a autoprodução seria capaz de atender somente a 5.783 GWh deste total.

Juridicamente, a energia elétrica recebe enfoque próprio. A sua natureza variará conforme o subsistema jurídico que se proponha a examinar a matéria. Em termos tributários, a energia elétrica é considerada simplesmente mercadoria. E, como tal, sujeita à incidência de ICMS - no Estado de São Paulo, a alíquota é de 18% (art. 52, I, RICMS). É um montante expressivo e que onera significantemente a atividade metalúrgica e siderúrgica.

O problema é que as faturas de energia elétrica não trazem somente a cobrança sobre a “mercadoria” propriamente dita. Quem analisar detalhadamente a fatura, notará que, além da energia, são cobradas algumas “tarifas” de utilização do sistema de distribuição de energia elétrica. Essas “tarifas” apresentam nomenclatura distinta a depender da distribuidora. Os nomes mais comuns são “Taxa de Uso do Sistema de Transmissão de Energia Elétrica” (TUST) e “Taxa de Uso do Sistema de Distribuição de Energia Elétrica” (TUSD).

Dois convênios (nºs 117/2004 e 95/2005) firmados entre os fiscos estaduais no âmbito do CONFAZ (Conselho Nacional de Política Fazendária do Governo Federal) autorizam que o ICMS seja cobrado com base no “valor total dos encargos de uso relativos ao respectivo sistema de distribuição”. Ou seja, o ICMS, segundo tais convênios, pode ser cobrado não só sobre o valor da energia elétrica efetivamente fornecida, mas também sobre os TUST e TUSD. Ocorre que, nos termos do art. 155, I, da Constituição Federal, os Estados só podem instituir tributos sobre “operações relativas à circulação de mercadoria (...)” - algo que propriamente não ocorre quando o usuário se utiliza do sistema de distribuição. Não fosse isso, a mesma Constituição, alguns artigos antes (art. 150, I) estabelece que depende de lei a exigência de qualquer tributo.

A incidência de ICMS sobre as mencionadas TUST e TUSD aumenta de 35% a 50% o valor total do tributo pago pelas empresas. Não é preciso dizer a melhoria de eficiência que se promove quando se está autorizado a deixar de recolher o ICMS sobre as referidas taxas de utilização do sistema de distribuição.

Os tribunais brasileiros, sobretudo o STJ (Superior Tribunal de Justiça), já consolidaram o entendimento de que “TUST e a TUSD não fazem parte da base de cálculo do ICMS”[3].

Em tempos de crise financeira, a restituição de parte do ICMS já pago sobre faturas passadas e, sobretudo, a autorização para que se recolha o tributo somente sobre o valor da energia elétrica efetivamente fornecida pode ser o caminho para o aumento de liquidez e de produtividade da atividade industrial.

Referências As referências podem ser consultadas online no endereço: http://revistaih.com.br/restituicao-de-icms-pago-sobre-faturas-de-energia/. www.revistalH.com.br OUT A DEZ 2016 29

PESQUISA E DESENVOLVIMENTO

A Presença da Metalurgia do Pó em Automotores

C

MARCO ANTONIO COLOSIO marcocolosio@gmail.com Diretor da Associação e Atividades Estudantis da SAE BRASIL; Chairperson do Simpósio SAE BRASIL de Novos Materiais e da Comissão de Materiais.

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 30 anos de experiência no setor automotivo nos campos de especificações de materiais, análise de falhas, P&D e inovações tecnológicas.

30 OUT A DEZ 2016

aros leitores, continuando a discussão de materiais aplicados aos veículos, dedico esta edição para um tema presente em uma comunidade pequena em relação às grandes siderúrgicas, mas com alto valor técnico agregado em seus produtos, na qual chamamos de materiais sinterizados.

Tenho acompanhado nessas últimas décadas os avanços nas aplicações destes materiais em veículos, e digo que ainda não chegou o verdadeiro boom deste segmento, o qual deve acontecer efetivamente com a presença dos veículos elétricos e híbridos. Enquanto isso, assistimos a um crescimento contínuo de aplicações em peças para transmissões automotivas, principalmente as automáticas.

Para melhor localizarmos nesta discussão, o emprego da MP (Metalurgia do Pó), nome utilizado para esta tecnologia, concorre com segmentos de forjados, fundidos e produtos longos usinados dentro das limitações de tamanho impostas pelo processo.

Neste tema, gostaria de relatar alguns momentos importantes em nosso país com fortes esforços feitos para alavancar esta tecnologia: no final da década de 1990, o Governo Federal disponibilizou investimentos para este campo e as empresas sistemistas e centros de pesquisas começaram a investir neste segmento, sendo que naquela época tínhamos as referências dos veículos americanos como benchmarking de aplicação.

Relato nesse momento as abordagens locais dentro das OEM (Original Equipment Manufacturer - Fabricante do Equipamento Original) não eram expressivas e isso era facilmente verificado pela escassez de engenheiros automotivos participando dos eventos promovidos pelo setor.

Considero que o momento mais importante na tentativa de alavancar esta tecnologia se deu com a criação de um CPP (Centro de

Industrial Heating

Processamento de Pós Metálicos) no IPEN (Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares) / CNEN (Comissão Nacional de Energia Nuclear) e o lançamento de uma Conferência Internacional de Metalurgia do Pó, em que toda a comunidade do setor passou a se encontrar bianualmente a partir do primeiro ocorrido em Águas de Lindóia, em 1997[1].

Interessante dizer que, a partir destes esforços,

“Assistimos a um crescimento contínuo de aplicações em peças para transmissões automotivas, principalmente as automáticas“ a formação de especialistas no setor aumentou consideravelmente e, com isso, a presença mais expressiva destes no campo automotivo.

A vantagem tecnológica da MP baseiase na eliminação de usinagem e redução de processos produtivos em artefatos construídos com um controle preciso das misturas de ligas, atingindo as propriedades mecânicas determinadas pelo projeto e a possibilidade de ter misturas de elementos com quantidades superiores aos permitidos pelos processos tradicionais, como a fundição e aciarias. Porém, a tecnologia está limitada aos custos dos pós, processos de sinterização e tratamentos térmicos, e por isso existe uma enorme oportunidade de P&D para melhorias, e é a partir disso que pretendo localizar o leitor neste contexto.

As principais ligas automotivas são à base de ferro com adições de elementos ligantes.

Exemplifico a liga Fe-Cr como sendo acessível e ainda muito utilizada, porém, com muitos problemas na manufatura, exigindo um controle preciso da atmosfera de sinterização e no ponto de orvalho dentro do forno. Em

PESQUISA E DESENVOLVIMENTO adicional, suas propriedades mecânicas, ainda que boas, estão limitadas devido a uma densidade máxima 6.95 g/cm3, sem contar o problema da redução da vida útil no ferramental advindo do desgaste abrasivo na compactação. Diante destas dificuldades, os interesses focam nas ligas à base de Fe-Mo, com temperabilidade similar, mas com uma maior compressibilidade, atingindo valores de densidade até maiores de 7.15 g/cm3.

Outro problema da tecnologia da MP está em superar a segregação de pós no momento de mistura, devido às densidades diferentes entre eles, causando uma desestabilidade dimensional após a finalização da sinterização. Meios alternativos com custos adicionais foram muito estudados e empregados, como a mistura mecânica e a difusão a quente, emprego de cola na separação dos elementos ligantes como a grafita e lubrificantes.

Atualmente, as empresas fabricantes de produtos sinterizados e outras de pós estão mais presentes nas montadoras e a ligação tênue entre elas passou a ser um dos pontos melhorados para um sucesso que ainda está por vir.

Enquanto isto, temos assistido a sua contínua aplicação em novos produtos, como arruelas, alavancas e buchas dentro das transmissões, porém, o momento de glamour ocorrerá com o desenvolvimento das engrenagens sinterizadas, tecnologia que já está bem avançada nos centros de pesquisas, em que o desafio principal está em equipar sua performance com as atuais forjadas, porém, com vantagens em massa e custos.

As oportunidades de P&D são amplas dentro deste setor e listo como pontos importantes as melhorias das propriedade mecânicas, focando diretamente na densificação das misturas através de controles especiais de composição química, a otimização da granulometria e geometria de partículas e os lubrificantes. Como um exemplo já conhecido, a mudança de lubrificantes à base do estearato de zinco para os novos tipos na cadeia do micro wax reduziu significativamente a participação em massa destes elementos de 1 para 0,3%, aumentando diretamente

a densidade a verde dos produtos.

Outra linha de estudo muito promissora é a junção dos produtos PM (Pós Metálicos) com os aços, através de soldas ou sistemas mecânicos e químicos como parafusos, rebites, pinos travas e colas, podendo obter a sinergia das melhores qualidades dos processos. Porém, para isso existe um grande desafio: a presença de poros e a dissimilaridade dos materiais são um agravante na sua viabilização, as quais precisam ser bem estudadas.

Os PM estiveram muito tempo distante das demais tecnologias, mas com o avanço do acesso à informação, especialistas em outras áreas abordaram melhor estes produtos, aplicando com sucesso as tecnologias de tratamentos já conhecidas nas áreas de forjados, fundidos e laminados, como, por exemplo, a ferro oxidação, que tem um papel importante no fechamento dos poros superficiais e no aumento de dureza, e a nitretação como possibilidade de melhora na propriedade de abrasão.

Adicionalmente, os grandes avanços ocorreram na aplicação de multipós para diferentes regiões das peças, visando a redução de custo e a melhoria de propriedades em regiões específicas, com a possibilidade de tratamentos térmicos diretamente nas etapas de sinterização. Por fim, o desenvolvimento de prensas e processos mais rápidos também entra como um fator competitivo.

Diante de todo este cenário, concluo que a verdadeira fórmula de sucesso desta tecnologia está na proximidade dos sistemistas e fabricantes de PM apostando tecnicamente e até financeiramente em novos desenvolvimentos dentro das montadoras, que ainda é muito conservadora e normalmente prefere seguir com o tradicional e mais confiável.

Muito obrigado e até a próxima edição da IH. Referências [1] Em memória de um grande amigo e um dos criadores desta conferência e impulsionador desta tecnologia no Brasil, Lúcio Salgado.

Cerâmica vol.43 no.281-282, SP May/June/July/Aug. 1997.

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www.revistalH.com.br OUT A DEZ 2016 31

SIDERURGIA

A Siderurgia e a Economia do Hidrogênio

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.

32 OUT A DEZ 2016

disponibilidade de energia barata constituiu o principal fundamento da Revolução Industrial e, ainda hoje, é uma necessidade vital para nossa civilização. Dois séculos depois, os combustíveis fósseis ainda são a nossa principal fonte de energia. O problema é que nosso consumo aumentou a ponto de ameaçar a sobrevivência do planeta, já que o acúmulo de gás carbônico decorrente da queima desses combustíveis vem promovendo o aumento da temperatura ambiente.

A urgência em se dispor de energia barata - e, agora, também ecologicamente sustentável - vem motivando o desenvolvimento de novas maneiras de se obtê-la, aproveitando-se a luz e calor do sol, como também a força dos ventos e das marés. Também está sendo proposto o uso do hidrogênio como portador dessa energia, para uso em motores de combustão interna ou na geração direta de eletricidade em células de combustível.

Mas o guizo do gato está na obtenção econômica e ecologicamente sustentável desse gás.

A matéria-prima mais barata e óbvia, a água, é constituída por uma molécula estável e, da mesma forma como o dióxido de carbono, requer grandes quantidades de energia para ser dissociada. Mas esse problema pode ser resolvido, ao menos em parte, usando-se a energia eólica gerada fora dos horários de pico, que não poderia ser aproveitada de outra forma. E os desenvolvimentos nessa área continuam seguindo.

A viabilização de uma economia baseada no hidrogênio como fonte de energia implica em muitos desafios, sendo um dos principais o desenvolvimento de materiais adequados para os equipamentos usados na síntese desse gás, bem como para seu transporte e armazenamento.

Mas já há muito tempo a siderurgia vem lidando com os problemas causados pelo hidrogênio, já que os aços usados nos dutos e tanques de hidrocarbonetos líquidos e gasosos são sujeitos ao ataque por esse gás. O ácido sulfídrico úmido,

Industrial Heating

presente em quantidade crescente à medida que uma jazida petrolífera vai sendo explorada, dissocia o hidrogênio molecular em atômico sobre a superfície interna dos tubos de aço.

Uma vez que o átomo de hidrogênio é extremamente pequeno em relação ao do ferro, ele acaba por entrar na parede do tubo e se difunde em seu interior, fragilizando o aço. Além disso, o hidrogênio eventualmente pode ser capturado em heterogeneidades da microestrutura, tais como vazios de solidificação, inclusões não-metálicas, precipitados, interfaces entre ferrita e cementita, etc.

Conforme a eficiência dessas armadilhas, pode ocorrer a recombinação do hidrogênio atômico (H+) em molecular (H2), bloqueando definitivamente sua difusão pelos átomos de ferro. Isso leva facilmente ao acúmulo de quantidade suficiente de hidrogênio para gerar pressão superior ao limite de resistência do aço, nuclear uma trinca e, se o material usado no tubo não for suficientemente tenaz, ela poderá se propagar e eventualmente danificar significativamente o tubo.

Por esse motivo, os dutos que devem trabalhar sob tais condições - ou seja, sob o chamado sour service - precisam apresentar microestrutura a mais homogênea possível, baixos teores de elementos residuais como fósforo e enxofre, minimização da presença de inclusões não-metálicas e globulização das que permanecerem no metal. Tudo isso exige processos de refino, solidificação e laminação extremamente sofisticados, mas cujo custo precisa ser minimizado dentro da situação de competição ultradarwiniana que caracteriza os tempos atuais da siderurgia mundial. Poucas usinas no mundo conseguem produzir esse material com lucro, mas o Brasil acaba de instalar uma linha bastante moderna para refino de aço e laminação de chapas grossas que tem todas as condições para vencer esse desafio.

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INOVAR-AUTO

Reflexões Sobre o 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.

34 OUT A DEZ 2016

Inovar-Auto, regime automotivo que prevê a concessão de crédito presumido de IPI sobre aquisições de insumos estratégicos e ferramentaria, dispêndios com P&D (Pesquisa e Desenvolvimento) e engenharia, tem o seu término previsto para Outubro de 2017.

Faltando menos de um ano para o fim do Programa é necessário fazer um balanço sobre o mesmo. É notório que o Programa foi responsável por diversos investimentos realizados pelas montadoras, objetivando cumprir as obrigações assumidas na habilitação. Destacam-se, dentre outros, os seguintes investimentos realizados no país: • BMW - construção de fábrica em Araquari (SC), resultado de um investimento de mais de R$ 800 milhões, onde monta o modelo X1 desde Março deste ano para o mercado nacional e exporta o modelo para os Estados Unidos; • Jaguar Land Rover - inauguração da primeira fábrica totalmente própria fora do Reino Unido em Itatiaia, no sul do Estado do Rio de Janeiro. O investimento da empresa foi de R$ 750 milhões e emprega 400 funcionários na nova unidade, com previsão de gerar até 12 milhões de oportunidades até 2020; • Mercedes-Benz - iniciou as obras de terraplenagem para construção do primeiro campo de provas no Brasil, para o desenvolvimento internacional de caminhões e ônibus. Com investimento de R$ 70 milhões, as instalações terão 1,3 milhão de m², onde serão feitas 18 pistas de asfalto, concreto e terra, numa extensão total de 25 km; • Peugeot - construção de laboratório de emissões veiculares, investimento de quase R$ 30 milhões para que a empresa possa testar dentro da fábrica o nível de emissão de poluentes de seus veículos, tanto nas etapas de desenvolvimento dos produtos quanto para as

Industrial Heating

“Faltando menos de um ano para o fim do Programa é necessário fazer um balanço sobre o mesmo. É notório que o Programa foi responsável por diversos investimentos realizados pelas montadoras, objetivando cumprir as obrigações assumidas.” homologações pelos órgãos competentes; • FIAT - modernização da linha de produção de motores, tornando-se a mais moderna do Grupo FCA. Foi investido cerca de R$ 1 bilhão na reformulação do setor, que além da área mais ampla recebeu 186 novos robôs. O setor emprega 2 mil dos 18,5 mil funcionários de Betim (MG); • KIA - construção de um centro tecnológico em Salto, no interior de São Paulo, com investimento de R$ 30 milhões.

O empreendimento ocupará 2,4 mil metros quadrados de um terreno de 5,9 mil metros, contando com dinamômetros para testes de veículos leves com motores a diesel e do ciclo Otto; • Hyundai - construção de centro de pesquisa e desenvolvimento na fábrica de Piracicaba (SP) com investimento estimado em R$ 100 milhões. O objetivo inicial será o desenvolvimento dos motores flex (bicombustível) que equipam os automóveis produzidos pela marca no país.

Além desses investimentos, destaca-se que o Inovar-Auto vem proporcionando melhorias nos carros nacionais no que se refere à segurança e aos níveis de emissão dos veículos vendidos no País. Acredita-se que sem as metas de redução do consumo e das emissões exigidas pelo regime, os carros vendidos no Brasil estariam defasados, sem possibilidade de exportação.

INOVAR-AUTO Apesar de terem ocorrido melhorias indiscutíveis no setor automotivo, sabe-se também que diversos objetivos não foram atendidos (desenvolvimento da cadeia de fornecedores, pouco aumento da competitividade, dentre outros). Nesse contexto, pouco se sabe sobre a renovação do regime.

O que se sabe, até o momento, é que de acordo com representantes do MDIC (Ministério da Indústria, Comércio Exterior e Serviços) é improvável a continuação do IPI majorado em 30% na próxima fase do Inovar-Auto, mesmo porque a União Europeia e o Japão já questionaram a OMC (Organização Mundial do Comércio) alegando que o aumento do IPI na prática se configura como uma barreira comercial aos produtos trazidos do exterior.

Recentemente, houve a publicação do relatório preliminar da OMC questionando o programa, cabendo recurso às autoridades brasileiras.

Assim, acredita-se que o Inovar-Auto 2 (caso seja editado) focará nas exigências de eficiência energética, segurança, investimentos em engenharia e, principalmente, em dispêndio com pesquisa, desenvolvimento e inovação.

A expectativa das empresas é que a edição do InovarAuto 2, a partir de 2018, traga diversas melhorias e o torne ainda mais efetivo: • Prazo de dez anos, cinco a mais do que o regime atual, dando previsibilidade para as empresas; • Novas metas de redução do consumo e das emissões a partir de 2017 para que não fique fora da tendência global e tenha condições de exportação; • Regulamentação para a eficiência energética de veículos pesados; • Aumento do percentual mínimo obrigatório de investimentos em P&D e engenharia; • Fortalecimento da cadeia de autopeças (suprimentos), sendo incluído como um pilar do programa, tendo em vista que o setor de autopeças precisa ter competitividade não apenas para atender à indústria local, mas também para exportar; • Regras de auditoria publicadas juntamente do novo regime, conhecendo previamente como os requisitos e metas serão fiscalizados.

Independentemente das perdas e ganhos do programa, a indústria automobilística atravessa um momento muito difícil, após anos de recordes sucessivos que colocaram o Brasil entre os quatro maiores mercados do mundo. Sendo assim, o chamado Inovar-Auto 2, além de considerar o novo momento político e econômico, deve atentar-se para os aprendizados obtidos com o regime atual.

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RECOBRIMENTO

Revestimentos DLC para Componentes Mecânicos

A

PAULO VENCOVSKY paulo.pktec@gmail.com Engenheiro Metalurgista pela Escola Politécnica da USP; Mestre em Engenharia pela Escola Politécnica da USP; Pós-Graduado em Administração Industrial pela Fundação Vanzolini da USP. Sócio Proprietário da PKTec Consultoria Ltda com atuação em projetos voltados às áreas de Metalurgia e Engenharia de Superfície.

sigla DLC significa Diamond Like Carbon e representa uma família de camadas à base de carbono geralmente produzida pelo processo PACVD (Plasma Assisted Chemical Vapor Deposition).

Comparativamente a outros tipos de revestimentos utilizados para componentes mecânicos, as camadas DLC são relativamente recentes, começaram a ser utilizadas de forma mais intensiva a partir do ano 2000.

Os principais segmentos de aplicação deste tipo de revestimento são: automotivo, máquinas e equipamentos industriais, óleo & gás, aeroespacial e médico.

Apenas como referência, no ramo automotivo o revestimento DLC já é utilizado em grandes volumes e de forma crescente em: pinos de pistão, anéis de pistão, tuchos, balancins, entre outros. Neste segmento, a redução de consumo de combustível e a redução de emissões são fatores impulsionadores para o uso desta tecnologia.

As Camadas DLC As camadas DLC constituem-se de uma estrutura amorfa de carbono, geralmente contendo hidrogênio, representadas sinteticamente pelo símbolo a-C:H. Estas camadas podem ou não conter alguma fração de elementos metálicos, tais como: W, Ti e

Si, dependendo das propriedades buscadas.

Para melhorar a aderência das camadas DLC, normalmente aplica-se uma camada intermediária entre o substrato e o DLC, também chamada de camada de adesão.

Esta última pode ser composta de algum elemento metálico (por exemplo: Cr), de um nitreto metálico (por exemplo: CrN), de um carboneto metálico (por exemplo: WC) ou, ainda, de uma composição das três possibilidades.

As camadas DLC podem ser vistas como sendo um composto intermediário entre o carbono na forma de grafite e carbono na forma de diamante. Dependendo das condições do processo de revestimento, consegue-se regular dureza, rugosidade e o efeito de lubricidade da camada, de forma a agregar-se em um único produto a característica deslizante do grafite com a elevada dureza do diamante.

Na tabela abaixo podem ser observados alguns exemplos de camadas DLC para componentes mecânicos de precisão. Os valores de espessura e de dureza são ajustados conforme a aplicação, sendo que na tabela estão retratadas as faixas típicas de utilização.

Apenas para se ter uma ideia comparativa das propriedades das camadas DLC, uma peça de aço cementada tem uma dureza

Tabela 1. Exemplos de camadas DLC para componentes mecânicos de precisão

36 OUT A DEZ 2016

Composição

Espessura [μm]

Dureza [HV]

T Revest [°C]

T Máx Uso [°C]

Coeficiente Atrito (a seco)

WC/C + a-C:H dopada com W

2-4

1200 - 1800

150 - 350

350

0,20 - 0,25

WC/C + a-C:H

2-4

1000 - 3000

150 - 350

350

0,11 - 0,15

CrN + a-C:H

2-4

1000 - 3000

150 - 350

350

0,11 - 0,15

Cr + WC/C + a-C:H

2-4

1000 - 3000

150 - 350

350

0,11 - 0,15

Industrial Heating

RECOBRIMENTO superficial de aproximadamente 800 HV, já uma peça de aço nitretada tem uma dureza superficial em torno de 1.000 HV. Quanto ao coeficiente de atrito de DLC contra aço, como se pode ver na tabela, este é significativamente menor do que o de aço contra aço, que é em torno de 0,8.

Uma outra propriedade importante das camadas DLC é sua característica antiaderente proporcionada por sua inércia química com relação à maior parte das substâncias químicas.

Benefícios Comparativamente a outros processos de revestimento, como, por exemplo, galvânicos (Cr duro) ou aspersão térmica (HVOF - High Velocity Oxygen Fuel), as camadas DLC, além de durezas superiores e coeficientes de atrito menores, apresentam as seguintes vantagens:

1. Devido a espessuras controladas e geralmente menores do que 4 micra, interferem pouco no projeto dimensional de componentes; 2. Não requerem operações de retífica após aplicação; 3. Não sobrecarregam o meio ambiente com qualquer tipo de resíduo ou rejeito de processo.

Em sistemas lubrificados com movimento relativo de deslizamento entre superfícies, as camadas DLC, além de contribuírem para preservar a integridade de componentes em períodos transitórios de lubrificação insuficiente (por exemplo: partida de motores a combustão), devido ao seu baixo coeficiente de atrito e característica de inércia química, possibilitam que se atinja o regime hidrodinâmico mais facilmente, minimizando o contato direto entre superfícies.

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As camadas DLC, em virtude de sua característica única de associar alta dureza com baixo coeficiente de atrito, propiciam a otimização de projetos de equipamentos mecânicos, possibilitando o downsizing pela utilização de componentes de dimensões menores, mas que suportam as mesmas cargas de componentes maiores em sistemas convencionais.

Em síntese, os revestimentos DLC modificam as características da superfície de componentes de forma a reduzir significativamente desgaste e atrito, gerando um ganho de desempenho da peça revestida e, por consequência, um ganho de eficiência do equipamento/sistema como um todo, além de proporcionar um aumento de confiabilidade e, portanto, menor demanda por manutenção.

- Sais para tratamentos térmicos e termoquímicos (nitretação, cementação, têmpera, revenimento, 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

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DOUTOR EM TRATAMENTO TÉRMICO

O Teste do Anel em C da Marinha Americana

O

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.

1a) 74 mm D (2.90 in.)

B

A

s tratadores térmicos sempre estão curiosos em relação ao desempenho de seus fornos; em particular, querem saber se existe a uniformidade das propriedades alcançadas por todo o volume da peça tratada. Com frequência, para ter respostas a essas questões, nós nos voltamos para ferramentas sofisticadas, porém existe um método simples e muito eficiente que pode ser usado para quantificar o desempenho de nossos fornos - o Teste do Anel em C da Marinha Americana: Uma Ferramenta Prática para o Tratador Térmico. Vamos aprender mais.

Projetado originalmente para estudar alterações dimensionais que ocorrem durante o tratamento térmico de componentes endurecidos e/ou endurecidos superficialmente, o Teste do Anel em C tem a grande vantagem de poder ser adaptado e usado ao mesmo tempo em que as cargas estão sendo tratadas, sendo possível, portanto, determinar a capacidade de desempenho geral do forno (ou seja, a condição) e do tratamento térmico que está sendo conduzido. Esse teste também pode ser usado para comparar os resultados de tratamentos térmicos feitos em sua própria fábrica/ laboratório com outros realizados por terceiros.

O teste também pode ser estruturado para ajudar na avaliação da atmosfera dos fornos 1b)

13 mm (0.50 in.)

25 mm (1.00 in.)

C

127 mm (5.00 in.)

D 74 mm (2.90 in.)

48 mm (1.90 in.)

E

B

24 mm (0.90 in.)

A

φ 6 mm (0.25 in.)

127 mm (5.00 in.)

a vácuo. É possível analisar processos como normalização, endurecimento e endurecimento superficial, junto do desempenho do óleo ou gás de alta pressão usados na têmpera. Ainda, existe a possibilidade de o teste ser estendido para fornecer outros tipos de informações (em função da posição no interior da carga de trabalho), além daquelas originalmente propostas, como: • Uniformidade de dureza (superfície, núcleo); • Variações dimensionais (distorções); • Uniformidade/eficiência do sistema de têmpera (tipo de óleo, agitação e temperatura); • Uniformidade de cementação (eficiência e espessura da camada cementada, mais variação da camada em função da posição); • Uniformidade microestrutural (incluindo teores de austenita retida); • Temperabilidade do material; • Estado de tensão da superfície do material; • Suscetibilidade ao trincamento (como função das diferentes condições e meios de têmpera).

Como o teste não é limitado a uma classe particular de material, os anéis em C podem ser feitos de materiais ferrosos (aço, aço inoxidável, aço ferramenta) e não ferrosos (alumínio, titânio). Exemplos típicos de aços usados são o SAE 1010, 4140, 4340, 8620 e 9310. É importante que os anéis em C sejam constituídos dos mesmos materiais que as peças testadas (e, idealmente, que tenham passado

13 mm (0.50 in.)

4.75 mm (0.1875 in.)

1c ) B 37 mm (1.45 in.)

6.5 mm (0.25 in.)

C 13 mm (0.50 in.)

3 mm (0.125 in.)

6.5 mm (0.25 in.)

C 48 mm (1.90 in.)

E

A

C 64 mm (2.50 in.)

B 3 mm (0.125 in.)

Fig. 1. Exemplos e tamanhos de típicos anéis em C. (a) Projeto original de anel, (b) projeto original com orifício e (c) anel adaptado, com metade da espessura original e chavetado 38 OUT A DEZ 2016

Industrial Heating

DOUTOR EM TRATAMENTO TÉRMICO pelo mesmo tratamento térmico).

O que é o Anel em C da Marinha Americana?

Essencialmente, o anel em C é um pequeno cilindro com uma cavidade excêntrica e com pequena abertura em uma de suas extremidades (Fig. 1). O anel original (feito de acordo com as Especificações do Departamento da Marinha dos EUA para Aços Ferramenta, n. 47S5c, 1 de Julho, 1921[3]) tem espessura de 25 mm. É bastante comum modificar a espessura do anel para espelhar o tamanho e a espessura das peças processadas que se deseja testar. Também é importante que, para uma mesma carga aplicada, os anéis em C utilizados possuam dimensões físicas iguais.

Como Conduzir o Teste Todas as peças devem ser medidas antes e após o tratamento térmico através de um mesmo sistema de coordenadas, para que as dimensões geométricas sejam determinadas com precisão.

Essa é uma etapa crítica para a subsequente análise estatística dos dados. As amostras de anéis em C podem ser, então, posicionadas verticalmente em uma carga de trabalho (se for feito um furo opcional na amostra, para que a mesma possa ser pendurada) ou na direção horizontal. Tipicamente, utiliza-se

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um mínimo de nove anéis posicionados nas extremidades e no centro da carga (como em uma avaliação de uniformidade de temperatura), junto das peças que estão sendo produzidas. Os anéis também podem ser posicionados em cestas individuais e empilhados para comporem uma carga.

Amostras como temperadas ou como revenidas também precisam passar por testes de dureza na superfície e no núcleo da peça, avaliação da microestrutura, medidas da profundidade de camadas superficiais (através de microdureza), de teor de austenita retida e de tensão residual por Difração de Raios X (DRX), para se obter um conjunto completo de informações a respeito da peça.

Foco do Teste Original Historicamente, o principal foco do teste de anel em C é avaliar mudanças dimensionais. Em termos mais simples, a distorção de um componente de engenharia pode ser definida como variação em seu formato ou volume durante a sua fabricação (incluindo os tratamentos térmicos) e em serviço.

A distorção que costuma ocorrer durante a têmpera é resultado de variações diferenciais no volume, que, por sua vez, se devem à extração de calor e/ou a transformações de fases. Essas alterações dimensionais podem influenciar

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DOUTOR EM TRATAMENTO TÉRMICO dramaticamente a produtividade, por conta da necessidade de operações de usinagem pós-tratamento térmico. Ainda, quando a distorção é severa, o potencial para formação de trincas se torna uma preocupação predominante.

Os principais fatores que influenciam as distorções[1] são as taxas de resfriamento, os tratamentos de endurecimento (por exemplo, cementação, carbonitretação ferrítica), a temperabilidade do material e a sua composição química.

Investigações a respeito desses fatores[1] revelaram que a taxa de resfriamento da cementação é extremamente importante.

Taxas de resfriamento muito elevadas (como as de têmpera a água) superam completamente os efeitos de mudanças composicionais. De modo contrastante, enquanto a cementação reduz o movimento dimensional em aços baixa liga, em aços de alta temperabilidade o seu efeito é menos pronunciado.

Já a influência das composições químicas dos aços é mais complexa de ser avaliada, sendo preciso, primeiro, distinguir seus efeitos em dois casos: (1) no aumento da temperabilidade e (2) na diminuição da temperatura de início da transformação martensítica em aços totalmente temperáveis. Os dois aspectos devem ser entendidos completamente para que se possa, então, fazer as correlações entre a movimentação dimensional e as amplas faixas de composição química dos aços. Um exemplo que ilustra este ponto é o de aços ao boro, que apresentam comportamentos de distorção inteiramente diferentes dos aços sem boro e de temperabilidade comparável.

Especificações de composições químicas para aços com temperabilidade restrita foram criadas com o intuito de diminuir a variabilidade nas distorções. Efeitos ainda maiores foram descobertos ao se trabalhar com aços de temperabilidade superior a requerida para tratamentos de endurecimento de seções de determinados tamanhos.

O teste do anel em C tem sido efetivamente usado para avaliação da distorção final decorrente da têmpera de peças.

A análise das distorções pode ser feita com base nos seguintes tipos de variações observados nas amostras (lembrando que a informação é dada em função da condição do tratamento térmico e do posicionamento da amostra durante o teste): • Diâmetro interno; • Diâmetro externo; • Largura da abertura do anel; • Espessura; • Nivelamento; • Dimensões cilíndricas; • Esfericidade; 40 OUT A DEZ 2016

Industrial Heating

• Perfuração (caso um furo tenha sido feito na amostra); • Variações dimensionais decorrentes de tratamentos térmicos criogênicos ou de operações de têmpera (como função de temperatura e de tempo).

Adicionalmente, com este ensaio é possível entender os efeitos da composição química e da microestrutura inicial do material no tamanho ou formato da distorção e nos teores de austenita retida e de tensões residuais.

O teste pode ajudar a avaliar a eficiência de processos anteriores aos de endurecimento, como o recozimento ou normalização feitos antes da cementação. Os teores de austenita retida em peças cementadas também são de interesse, principalmente em aços cementados que possam conter altas frações volumétricas de austenita retida, após passarem por têmpera e revenimento – dependendo dos elementos de liga e dos parâmetros de processo utilizados (por exemplo, temperaturas de cementação e de endurecimento, potencial do carbono, taxa de resfriamento).

A austenita retida pode influenciar na dureza superficial e na estabilidade dimensional da peça ao longo do tempo.

Os tratamentos térmicos também geram tensões residuais nos materiais, que resultam em variações dimensionais.

Sumário Na era atual de intransigência com a qualidade de produtos, a inclusão do Teste do Anel em C da Marinha Americana em uma base trimestral irá auxiliar de modo incalculável a reduzir as variações nos equipamentos e nos processos. Além de avaliar as mudanças dimensionais, o teste pode ser usado para validar os tratamentos térmicos em relação aos seguintes fatores: (1) variações de temperatura pelo volume da peça, (2) efetividade da têmpera, (3) diferenças de dureza na superfície e no núcleo da peça e (4) temperabilidade do material.

Os resultados fornecidos por esse teste podem ajudar a classificar a capacidade do processo, verificar possíveis mudanças nos processos (rotas), confirmar a validade do controle da instrumentação, a manutenção direta das atividades e podem consistir em ferramentas de controle de qualidade de valor inestimável (principalmente quando são realizadas análises estatísticas dos dados). Como dizem, “Apenas faça”. Você ficará feliz por ter feito.

Referências As referências podem ser consultadas online no endereço: http:// revistaih.com.br/o-teste-do-anel-em-c-da-marinha-americana-uma-ferramenta-pratica-para-o-tratador-termico/.

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MATERIAIS RESISTENTES AO CALOR

RA 602 CA: Uma Liga para Uso nas Temperaturas mais Extremas Marc Glasser - Rolled Alloys; Temperance, Michigan - EUA RA 602 CA® - também conhecida como 602 CA® e NiCroFer 6025, que são marcas registradas da VDM - é uma liga resistente ao calor relativamente nova, com excelente resistência à fluência em temperaturas muito elevadas e resistência à oxidação em até 1232°C.

Fig. 4. Conjunto de tubos RA 602 CA® após sete anos em serviço

C

omo resultado de suas excelentes propriedades físico-químicas, e sua disponibilidade na forma de chapas grossas, chapas finas e barras redondas, a liga RA 602 CA tem sido crescentemente utilizada nas aplicações mais exigentes, incluindo tubos radiantes, muflas para uso até 1204°C, dispositivos de fornos para tratamento térmico de austenitização de aços-ferramenta e outras aplicações extremas de alta temperatura.

resistência ao crescimento de grão e excelente resistência à fluência. Um teor nominal de 2% de alumínio possibilita a formação de uma contínua camada autoprotetora de subescamas de alumina, que melhora a resistência à oxidação, a resistência à carburização e a resistência ao “metal-dusting” (esfarelamento metálico). O ítrio aumenta a adesão e a resistência à desfragmentação do óxido, aumentando, assim, a resistência à oxidação.

Composição Química A composição da liga está mostrada na Fig. 1. A liga utiliza os benefícios de Cromo, Alumínio e Carbono com “microalloying” = com microadições de Zircônio, Titânio e Ítrio. A combinação do relativamente alto carbono com o alto cromo produz carbonetos grandes tipo Cr23C6. Em adição, formam-se carbonetos submicroscópicos de titânio e zircônio.

Mesmo o tratamento de solubilização a 1232°C (2250°F) não irá ressolubilizar estes carbonetos, conferindo assim

Propriedades A liga RA 602 CA tem as melhores propriedades de resistência à fluência e resistência à ruptura entre as ligas trabalháveis à base de níquel. A liga RA 602 CA supera o desempenho das ligas HR-120 ®, HR-160 ®, RA333®, 601 e outras similares nas mais altas temperaturas (Fig. 2). A indústria de tratamento térmico tem aceitado ambos HR120 e Alloy 230 como ligas para uso em bandejas e outros acessórios de fornos devido a sua percebida alta resistência

Fig. 1. Composição química da liga RA 602 CA

Cr

Ni

Cu

P

S

Fe

C

Al

Ti

Y

Zr

Si

Min.

24.0

–

–

–

–

8.0

0.15

1.8

0.1

0.05

0.01

–

–

Máx.

26.0

Equilíbrio

0.1

0.02

0.01

11.0

0.25

2.4

0.2

0.12

0.1

0.5

0.15

10

100,000

RA 602 CA

HR-120

1

0.1 705

HR-160

760

816

871 927 982 Temperatura, °C

Fig. 2. Comparação de ligas resistentes a altas temperaturas 42 OUT A DEZ 2016

Industrial Heating

1038

1093

1149

Tensão de fluência (1% em 10.000 horas), psi

Tensão para 1% de fluência total, 10.000 horas, ksi

Metal

Mn

RA602CA RA333 601 HR230

10,000 1,000 100

538 922

760 871 982 1093 1204 Temperatura, °C

MATERIAIS RESISTENTES AO CALOR

HR-120 RA 602 CA HR-214

Ganho de massa/área superficial, mg/cm²

180 160 140

Temperatura em 1232°C

120 100 80 60 40 20 0

200

RA 253 MA HR-120 HR-214 Kanthal RA 602 CA 310

180 160 Ganho de massa/área superficial, MG/cm²

200

140 120 100

Temperatura em 1149°C

80 60 40 20

0

500

1.000 1.500 2.000 2.500 Horas

3.000 3.500

0

0

500

1.000 1.500 Horas

2.000

2.500

3.000

Fig. 3. Resultados de dois estudos de oxidação

à fluência em altas temperaturas.

A literatura técnica disponível online para ambas, HR120 e Alloy 230, somente fornece dados de resistência à fluência até 982°C e indica que os dados são extrapolados para temperaturas mais altas. RA 602 CA tem dados de resistência à fluência até a temperatura de 1150°C. A liga RA 602 CA pode ser usada em ambientes oxidantes com temperaturas de até 1232°C. Os resultados de dois recentes estudos de oxidação são mostrados na Fig. 3.

A liga Alloy 230 não estava disponível para estes estudos.

Metal-dusting ou Esfarelamento Metálico (também conhecido como carburização catastrófica ou podridão de carbono) é um fenômeno no qual um alto potencial de carbono separa a liga metálica em grafite e metal na superfície do metal. Isto, por sua vez, leva o metal a reduzir sua espessura e finalmente desintegrar-se. O “Metal-dusting” tipicamente ocorre em temperaturas entre 427-650°C. Um estudo de mais de uma década atrás (Tabela 1) mostrou que RA 602 CA é uma liga excelente para resistir a tal fenômeno. As condições de teste são 649°C, com uma atmosfera de hidrogênio, monóxido de carbono e vapor d’água em equilíbrio para atingir um potencial de carbono maior que 1%. Note que esta liga estava com acabamento bruto de usina. A liga 601 teve preparação de superfície em três modos e a condição de superfície bruta de usina produziu os piores resultados.

O resultado de um segundo estudo conduzido na zona de metal-dusting em um forno de cementação é mostrado na Tabela 2. Neste estudo, tubos de 1” SCH40 em múltiplas ligas, e em alguns casos múltiplas condições de superfície, foram submetidos a um potencial de carbono de 1,2%, em uma temperatura de 926°C, de forma que o tubo está a aproximadamente 593°C apenas no local onde ele sai do refratário.

Historicamente, muitos consideram a liga RA333 como a melhor escolha para este problema de Metal-dusting.

Ocorre que recentemente a disponibilidade de RA333 tem se tornado mais limitada, pois ela só é facilmente disponível na forma de “plate” (chapa grossa) e muito se pesquisou para identificar uma alternativa adequada. Nos últimos anos, um grande esforço para identificar tal liga foi realizado por um dos principais fabricantes norte-americanos de equipamentos de capital em suas instalações de tratamento térmico. Somente duas alternativas adequadas foram encontradas: Liga 625, a qual é limitada a uma temperatura máxima de forno de 982°C, por causa de seu limite de oxidação; e RA 602 CA, que possui limitação a temperaturas mais altas e é assim a alternativa de escolha.

Em adição ao “Metal-dusting”, ligas usadas para dispositivos no processo de tratamento térmico de cementação, tais como fixadores e grelhas, são escolhidas por sua habilidade de resistir à carburização porque seu teor de carbono é também menor que o potencial de carbono do processo. É bastante conhecido o fato que o Níquel tem uma baixa solubilidade para carbono. Portanto, ligas com mais alto teor de Níquel deveriam ser benéficas para resistência à carburização.

Adicionalmente, Cr, Si e Al são todos elementos formadores de óxidos, e óxidos contínuos destes elementos diminuem a difusão do carbono no metal base. Quando se alternam condições entre oxidante e carburante, carbonetos internos são convertidos em óxidos, liberando CO, alargando os contornos de grãos e soltando o óxido de forma que a resistência à carburização pode ser diminuída.

A liga RA 602 CA com uma combinação de alto níquel e uma subcamada de alumina termodinamicamente estável torna esta liga mais efetiva na resistência à carburização.

(Tabela 3). www.revistalH.com.br OUT A DEZ 2016 43

MATERIAIS RESISTENTES AO CALOR

Tabela 1. Resultados de um estudo sobre Metal-dusting Tempos totais de exposição e taxas finais de desgaste após exposição, a 650°C, em atmosfera carbonetante de CO, H2 e H2O.

Tabela 2. Resultados do segundo estudo sobre Metal-dusting Liga RA333®

Liga

Condição da superfície

Tempo total de exposição em horas

Taxa final de desgaste do metal em mg/cm²h

800H

Retificada

95

2,1 x 10-2

HK-40

-

190

4,0 x 10-2

HP-40

-

190

3,8 x 10-2

DS

Retificada

1.988

4,3 x 10-3

RA85H® RA330

®

214TM

600H

Retificada

5.000

3,3 x 10-2

HR-120TM

601

Negra

6.697

7,3 x 10-3

HR-160TM

601

Polida

1.988

4,9 x 10-3

601

Retificada

10.000

5,8 x 10-4

C-4

Retificada

10.000

1,1 x 10-3

214

Retificada

9.6651)

1,2 x 10-3

160

Retificada

9.6651)

6,3 x 10-4

45TM

Negra

10.000

1,0 x 10-5

602CA

Negra

10.000

1,1 x 10-5

6172)

Retificada

7.0001)

3,7 x 10-6

690

Retificada

10.000

2,0 x 10-6

1) O tempo total de exposição dessas amostras foi menor do que 10.000 horas porque as mesmas foram inseridas depois do que as outras ligas.

2) A liga 617 mostrou evidência de metal dusting após 7.000 horas.

Aplicações Tubos Radiantes A empresa Euclid Heat Treating, na cidade de Euclid, Ohio, EUA, concordou em testar tubos radiantes com configuração de 3 pernas, fabricados a partir de chapas na liga RA 602 CA com espessura de 3,05 mm. Estes tubos substituíram os tubos fundidos por centrifugação com espessura de 9,53 mm na liga HX. Estes tubos tipicamente tinham vida útil de, no máximo, 4 anos de serviço. O forno de cementação tinha operação contínua a 954°C em potenciais de carbono entre 1.1 - 1.6. Com a manutenção apropriada, incluindo alinhamento de queimadores e queima semanal de carbono, eles conseguiram obter uma vida útil próxima de 9 anos para os tubos.

Uma fotografia da montagem de tubos após sete anos no forno é mostrada na Fig. 4 (foto do título deste trabalho). O custo inicial por tubo é significativamente maior que o tubo fundido que foi substituído - neste caso, pouco mais que 50%. Entretanto, os custos durante a vida útil do equipamento são significativamente menores usando RA 602 CA. Para um custo 50% mais alto do material 44 OUT A DEZ 2016

Industrial Heating

Condição

Resultados

Como recebida

Escura, sem formação de pits após 27.594h

Pré-oxidada

Alguns pits após 16,183h

Como recebida

Negra, sem pits após 8,122h

Pré-oxidada

Negra, sem pits após 7,549h

Como recebida

Com pits, teste interrompido após 19.472h

Como recebida

Muitos pits, teste interrompido após 19.472h

Pré-oxidada

Muitos pits, teste interrompido após 19.472h

Como recebida

Com pites - removida do teste após 19.472h

Como recebida

A formação de pits teve início após 24,422h

Tabela 3. Estabilidade da liga RA 602 CA para carburização Comportamento cíclico de carburização em ambiente com CH4/ H2 (Ac = 0,8) Liga

Variação de peso, mg/m²h 750 °C

850 °C

1000 °C

310

2

130

305

800H

4

143

339

625

4

105

204

617

2

50

64

X

2

93

204

601

2

69

152

602CA

0

44

58

obtém-se um mínimo de 100% de aumento na vida útil do tubo. A justificativa de custo real é o ciclo completo de substituição, que para uma típica operação de tratamento térmico pode ser entre 3 a 5 dias para o resfriamento do forno, evacuação de todos os gases atmosféricos e deixar o equipamento seguro para os trabalhadores de manutenção entrarem no forno, trocarem os tubos e reaquecê-lo para nova operação. A receita perdida devido a esta parada de operação do equipamento é o custo mais significativo para a maioria das operações de tratamento térmico.

Muflas A liga RA 602 CA está provando ser a alternativa adequada para muflas que precisam operar nas mais extremas temperaturas - entre 1177°C e 1204°C. Um fornecedor de serviços de tratamento térmico de peças de aço-ferramenta substituiu uma mufla fabricada com a liga RA Europeia 2.4879 (G-NiCr28W) por uma nova mufla em RA 602 CA. Passados 2 anos de vida útil, a nova mufla não apresentou nenhum sinal de descaimento lateral ou do teto, trabalhando numa temperatura de processo de 1177°C com

MATERIAIS RESISTENTES AO CALOR

atmosfera de 100% de Nitrogênio.

Baseados no fato de que ainda não ocorreu descaimento, pode-se estimar que esta mufla deve ter uma vida útil adicional de pelo menos um ano. As muflas anteriores tinham um histórico de falhar entre 1 ano e 1,5 ano por trincas nas regiões de solda ou por excessiva fluência.

Dispositivos de Tratamento Térmico Como resultado de sua alta resistência à fluência, a liga RA 602 CA é muito adequada para a fabricação de dispositivos e acessórios em muitas aplicações, inclusive tratamentos térmicos sob vácuo. Uma empresa de tratamento térmico fabricou uma grelha serpentina com a liga RA 602 CA, que foi utilizada por mais de 2.000 ciclos. Esta grelha foi projetada para suportar até 907 kg de carga em uma temperatura de 1191°C a 1238°C e es-

tar sujeita a resfriamentos bruscos em têmpera de Nitrogênio a 6-bar num forno a vácuo. Este dispositivo em particular foi fabricado com chapas de espessura de 4,76 mm originando uma grelha de dimensões de 914,4 x 1372 mm. Uma fotografia desta grelha está mostrada na Fig. 5.

Grelhas similares foram fabricadas para uma empresa que faz brasagem de cobre em trocadores de calor de aço inoxidável. Para esta aplicação, duas grelhas de 914,4 x 1219 mm e 914,4 x 1829 mm tiveram uma vida útil que excedeu 3 anos de serviço suportando 272 a 295 kg em temperaturas operacionais de 118°C. Por sua maior resistência à fluência, estes dispositivos em RA 602 CA proporcionaram uma redução de peso de 7 a 20% de grelhas similares em Alloy 600 e Molibdênio, permitindo aumento de eficiência da operação ou uma redução de energia no processo.

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www.revistalH.com.br OUT A DEZ 2016 45

MATERIAIS RESISTENTES AO CALOR

Fig. 5. Grelha serpentina de forno a vácuo com mais de 2.000 ciclos de operação

Fig. 6. Cestos utilizados para tratamento térmico após 500 ciclos em 90 dias

RA 602 CA foi usado para fabricar cestos de tratamento térmico para brocas de aço. O ciclo do processo é 20-45 minutos em temperatura até 1177°C, seguido por resfriamento em Nitrogênio a 2-bar e finalizando com revenimento a 566°C. Cada cesto é usado para até 6 ciclos por dia. O cesto foi construído com barras redondas de diâmetro de 9,525 mm. Após algum tempo é necessário algum endireitamento das barras, mas a frequência e a severidade desta manutenção foram significativamente reduzidas quando comparada aos cestos anteriormente utilizados que eram fabricados em Alloy 600. Uma fotografia destes cestos após 500 ciclos em 90 dias é vista na Fig. 6.

Retortas A liga RA 602 CA foi usada para substituir uma retorta originalmente fabricada em Alloy 600 para um processo de aluminização em altas temperaturas (CVD aluminizing) com uma temperatura de processo de 1149°C. A retorta está submentida a temperaturas que se aproximam de 1204°C. Esta nova retorta tem um aumento de 6 vezes na vida útil quando comparada com o tempo de um ano da retorta original em Alloy 600.

No teste original, o cliente concordou em construir a retorta com alguns canais em Alloy 600 e, no topo, com alguns canais em RA 602 CA. A temperatura de processo foi de 1093°C. Esta retorta está parcialmente mostrada na Fig. 7. Após diversos meses de operação, os canais em Alloy 600 se deformaram e perderam espessura devido à oxidação, enquanto os canais em RA 602 CA tinham aparência de praticamente novos. A empresa mudou todas as retortas da fábrica para retortas novas fabricadas em RA 602 CA. 46 OUT A DEZ 2016

Industrial Heating

Fig. 7. Retorta de alta temperatura para aluminização por CVD (Aluminum Chemical Vapor Deposition)

Áreas Adicionais de Interesse Como declarado anteriormente, a liga RA 602 CA exibe excelente resistência à carburização, o que a torna adequada para utilização em cestos a serem utilizados em processos de cementação. Com o aumento de Carbono, no entanto, não é claro como um cesto soldado irá responder a ciclos de aquecimento em alta temperatura e posterior resfriamento brusco. Um novo teste está sendo conduzido para estudar, em condições reais, uma amostra soldada por resistência, que, por sua vez, está soldada a um cesto novo.

Referências [1] D. C. Agarwall & U. Brill, “Performance of Alloy 602CA (UNS N06025) in High Temperature Environments up to 1200°C,” Corrosion 2000, Paper number 00521, NACE International, Houston, Texas, 2000; [2] D. C. Agarwall, U. Brill & J. Kloewer, “Recent Results on Metal Dusting of Nickel Base Alloys and Some Applications,” Corrosion 2001, Paper number 01382, NACE International, Houston, Texas, 2001; [3] J. P. Kelly, Heat Resistant Alloys, Art Bookbindery, Canada, 2013, www.rolledalloys.com RA 602 CA case histories.

PARA MAIS INFORMAÇÕES: Marc Glasser da Rolled Alloys, 125 West Sterns Road, Temperance, MI - EUA; tel: (+1) 800-5210332; e-mail: metallurgical-help@rolledalloys.com; site: www. rolledalloys.com.

Tradução gentilmente cedida por Claudio Czarnobai, Representante Comercial no Brasil da Rolled Alloys; tel: (11) 3825-2966/ (11) 99112-2703; e-mail: claudioczarnobai@intwinds.com; site: www.itwmetals.com.br/br.

IV Seminário de Processos de Tratamentos Térmicos MATERIAIS RESISTENTES AO CALOR

15 e 16 de Março de 2017

Local: FACENS - Sorocaba/SP

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Data: 15 e 16 de Março de 2017

Processos de Tratamentos Térmicos: - Cementação; Carbonitretação; Nitretação

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convencional; Recozimento; Têmpera e revenimento; Nitrocarbonetação; Austêmpera.

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METALURGIA DO PÓ

1)

3)

2)

Fig. 1. O interior do forno Elnik MIM 3000 (400 mbar), um típico forno intermitente a hidrogênio

Fig. 2. Um típico portal de explosão no forno de 400 mbar

Fig. 3. O interior de um típico forno a vácuo de 15 mbar

Debinding e Sinterização de um Aço Inoxidável 316 Satyajit Banerjee - DSH Technologies, LLC; Cedar Grove, Nova Jersey - EUA Claus Joens - Elnik Systems, LLC; Cedar Grove, Nova Jersey - EUA Um forno que opera com pressão parcial de hidrogênio inferior ao limite explosivo não precisa apresentar os requisitos da NFPA (National Fire Protection Association - Associação Americana de Proteção Contra Incêndios dos EUA), o que lhe confere vantagens de custo distintas. Este artigo compara as propriedades do popular aço inoxidável MIM 316 obtidas após processamento sob as pressões parciais de 15 mbar (abaixo do limite explosivo) e de 400 mbar. As propriedades físicas, as microestruturas e as superfícies de fratura resultantes dos dois parâmetros de processo foram comparadas.

E

xistem fornos no mercado que clamam a capacidade de tratar peças em atmosferas com 100% de hidrogênio, no entanto, é possível fazer tratamentos em pressões parciais de hidrogênio de apenas 15 mbar. A pressão parcial de hidrogênio de 15 mbar se encontra abaixo do limite inferior de explosão do hidrogênio. Portanto, estes equipamentos não precisam ter os requisitos de segurança da NFPA para fornos a hidrogênio[1]. Como não necessitam de portais de explosão e de outros dispositivos adicionais de segurança, estes fornos apresentam distinta vantagem de custo, em comparação com os fornos a hidrogênio padrão que devem atender às regulamentações da NFPA. Mas, então, teriam esses dois fornos desempenhos iguais e capacidade de produzir os mesmos resultados em um material?

Forno a Hidrogênio MIM Regular O que nós chamamos de forno a hidrogênio MIM regular é um forno que pode ser usado com fluxo de 100% de 48 OUT A DEZ 2016

Industrial Heating

hidrogênio em qualquer faixa de pressão, de 1 atm ao vácuo, abaixo do limite explosivo de hidrogênio. Como fornos contínuos são incapazes de operar com pressões parciais, nós denominaremos o forno intermitente a hidrogênio MIM regular como “forno 400 mbar”, para abreviação, e o forno intermitente a hidrogênio de 15 mbar de “forno 15 mbar” A série de fornos (Fig. 1) Elnik MIM 3000 (400 mbar) apresenta zonas quentes de metal-refratário e retortas; controladores de fluxo de massa para H2, N2 e argônio, ou uma mistura desses gases; e bombas de vácuo de parafuso a seco que operam entre vácuo de 10-2 mbar e pressão de 1.000 mbar. Isso permite que o forno produza atmosferas acima do limite explosivo do hidrogênio (o LEL típico, ou limite inferior de explosão, do inglês Lower Explosion Limit, é de 40 mbar). Logo, estes fornos devem ser construídos de acordo com a norma NFPA 86, de Padrões para Estufas e Fornos[1].

Essa norma indica como devem ser construídos os fornos da classe D, descrevendo todos os requisitos de se-

METALURGIA DO PÓ

Fig. 4. Corpo de prova para ensaio de tração, em acordo com a norma ISO

gurança necessários para se trabalhar com gases inflamáveis. Os requisitos incluem purgar a câmara antes da introdução dos gases inflamáveis; fazer a exaustão do gás inflamável através da bomba de vácuo; diluir o gás exaustado da câmara ou passá-lo por um queimador; e purgar o gás inflamável da câmara através de cinco jatos consecutivos de gás inerte ou por meio de bombeamento da câmara a um nível mínimo de vácuo de 101 mbar. O projeto prudente da câmara também adiciona uma válvula de alívio contra explosões, que consiste de um mínimo de 0,095 m² de área de alívio para cada 0,425 m³ de volume de forno. Isso é comumente chamado de portal de explosão (Fig. 2).

O Forno 15 mbar Um típico forno a vácuo (forno 15 mbar) é mostrado pela Fig. 3. Esse tipo de forno não contém, normalmente, uma retorta e nem precisa atender a todos os requisitos para gases inflamáveis da norma NFPA 86, Padrões para Estufas e Fornos, uma vez que seu uso é feito abaixo do limite de explosão inferior do hidrogênio (LEL).

Fig. 5. Superfície fraturada mostrando preenchimento não uniforme da barra de tração

Fig. 6. Peças de aço 316 sinterizadas a 15 mbar, após cinco dias de imersão em solução 1% salina

LIGAS DE NÍQUEL • AÇO INOXIDÁVEL • AÇO INOXIDÁVEL DUPLEX • LIGAS DE TITÂNIO • LIGAS DE COBALTO

Para fabricação de muflas, retortas, soleiras, queimadores, tubos radiantes, fornos rotativos, cestos para tratamento térmico, calcinadores, potes de sais, parafusos e porcas, entre outras aplicações.

• Projetado especificamente para a indústria de tratamento térmico • Ótima resistência mecânica, resistência à carburação e à oxidação até 1150ºC • 2 vezes mais resistente que as ligas 309/310 acima de 870ºC • Resistência à oxidação até 1090ºC

OUTRAS LIGAS RESISTENTES A ALTAS TEMPERATURAS 600 RA333 ® RA 602 CA ® 601 309 800H/AT 310 446 321

Experimentos Barras para o ensaio de tração, em acordo com a norma ISO, foram feitas www.revistalH.com.br OUT A DEZ 2016 49

METALURGIA DO PÓ

do material de carga BASF Catamold 316 L-A. A Fig. 4 apresenta uma típica barra ISO para o ensaio de tração.

Todos os corpos de prova para o ensaio de tração foram desaglutinados cataliticamente, juntos e ao mesmo tempo.

Após o processo de desaglutinação (debinding), parte das barras de tração foram sinterizadas em forno com pressão parcial de 400 mbar em atmosfera de 100% de hidrogênio e outra batelada foi sinterizada a 15 mbar de hidrogênio. O fluxo de gás para a corrida de 15 mbar precisou ser levemente reduzido para que a pressão desejada de 15 mbar fosse mantida durante todo o ciclo. Todas as peças foram sinterizadas a 1370°C por 75 minutos.

Então, as densidades das barras foram medidas por um picnômetro de hélio e os testes de carbono e análises microestruturais foram todos realizados na DSH. Em um laboratório externo, foram feitos os ensaios de tração e as análises de MEV (Microscópio Eletrônico de Varredura) nas superfícies fraturadas das amostras usadas nos ensaios de tração e de corrosão.

Resultados e Discussão Propriedades Físicas Os resultados dos ensaios de tração não serão reportados no presente arti-

go. Houve ampla variação nos valores de propriedades medidas, devido à moldagem inconsistente no centro das barras de teste (Fig. 5).

Ensaios de Corrosão Os ensaios de corrosão foram realizados por meio de imersão das barras de tração em solução salina de 1%, a 62°C por cinco dias. A concentração de 1% da solução salina simula o teor de sal da maior parte dos fluídos corporais, enquanto cada 5°C usados acima da temperatura corpórea (de 37°C) tem efeito equivalente ao de se dobrar o tempo de imersão da amostra durante o ensaio. Assim, a imersão das peças a 62°C por 5 dias corresponde a um tempo total de imersão de 5x25 = 160 dias.

As peças sinterizadas a 400 mbar não sofreram corrosão e apresentaram resistência à corrosão mais elevada do que as peças sinterizadas a 15 mbar.

Estas últimas mostraram sinais de corrosão logo após um dia de imersão.

Uma das três peças de 15 mbar usadas no ensaio de corrosão mostrou sinais de corrosão logo no primeiro dia de imersão e foi removida da solução salina após 24 horas de teste. Esta amostra foi levemente envergada e, em seguida, cortada, de modo a facilitar

100µm Fig. 7. Peças de aço 316 sinterizadas a 400 mbar após cinco dias de imersão em solução 1% salina; as peças não sofreram corrosão 50 OUT A DEZ 2016

Industrial Heating

o seu posicionamento na câmara de vácuo do MEV. As duas peças remanescentes, que apresentaram maiores áreas de corrosão e, consequentemente, maior quantidade de produtos de corrosão, podem ser vistas na Fig. 6.

A Fig. 7 mostra as três peças sinterizadas a 400 mbar imersas na solução ao mesmo tempo. Estas amostras não sofreram corrosão após os cinco dias de ensaio.

Microestruturas As microestruturas não atacadas dos aços 316 contêm poros finos, distribuídos uniformemente em torno de outros poros de maiores dimensões (Fig. 8). As peças sinterizadas a 400 mbar também apresentam uma película com espessura aproximada de 200-250 µm de baixa porosidade. Ambas estruturas não atacadas revelam a presença do que parecem ser finos poros esféricos de 2-5 µm de diâmetro.

As microestruturas das peças atacadas (Fig. 9) são típicas da liga e apresentam maclas. Os poros finos no interior dos grãos podem ser discernidos com facilidade nas magnificações mais altas, apesar de poderem ser observados, também, com aumento de 100 x. Como as amostras de 400 mbar e 15 mbar não apresentaram diferen-

100µm

Fig. 8. Microestruturas não atacadas dos aços 316 como sinterizados, 15 mbar do lado esquerdo e 400 mbar do lado direito. Aumento de 100 x

METALURGIA DO PÓ

100µm

20µm

Fig. 9. Microestruturas atacadas (amostras como sinterizadas a 400 mbar): à esquerda, aumento de 100 x e à direita, 400 x

ças microestruturais significativas, apenas as micrografias obtidas para as primeiras são apresentadas. Os finos poros previamente observados nas amostras não atacadas são mascarados após o ataque metalográfico.

Microscopia Eletrônica de Varredura A Fig. 10 mostra a superfície de fratura da barra de tração sinterizada a 15 mbar. As inclusões observadas foram identificadas como óxidos, como mostra a análise de espectrometria de energia dispersiva de raios-X (EDS) na Fig. 11.

As imagens de MEV das barras sinterizadas a 15 mbar (Fig. 10) mostram que a fratura sofrida pelo material foi a dúctil, como era esperado. Os resultados de EDS (Fig. 11) indicam que um grande número destas peças possuem inclusões de óxido de silício, o que é típico de fraturas dúcteis. Isto era esperado porque o material de carga 316 L-A contém uma liga mestre e pó de ferro carbonila, que são tratados com uma camada de sílica muito fina para prevenir a aglomeração e posterior oxidação do pó de ferro.

Os poros finos presentes nas peças sinterizadas a 400

Fig. 10. Imagem de MEV da superfície fraturada de uma das peças sinterizadas a 15 mbar, mostrando muitas inclusões

mbar apresentaram teores de óxido 200 vezes menores do que os observados pela Fig. 10.

Análise de MEV das Amostras Corroídas As Fig. 12 e 13 apresentam a amostra de 15 mbar que foi removida do ensaio de corrosão após um dia de imersão, antes e após ser envergada, respectivamente. A amostra perdeu parte do sal e da ferrugem por causa da dobra.

A Fig. 14 mostra uma imagem da área trincada. O dobramento induz a peça a sofrer a fratura ao longo dos contornos de grão. Uma análise de EDS da região (Fig. 15) indica a presença de cloreto e de sódio, provenientes da solução salina; oxigênio e silício, das inclusões de sílica; cálcio, provavelmente vindo da água da torneira; cromo e ferro. A imagem provavelmente valida a teoria de que inclusões de sílica na presença de íons cloreto formam células galvânicas que aumentam a taxa de corrosão da amostra sinterizada a 15 mbar. Quando a mesma liga é sinterizada a 400 mbar, não há inclusões de óxido para formar as células galvânicas que elevam a taxa de corrosão.

Fig. 11. Espectro de EDS da região mostrada pela Fig. 10 www.revistalH.com.br OUT A DEZ 2016 51

METALURGIA DO PÓ

Discussões Um estudo anterior, realizado pelos autores[2], sobre sinterização do material 17-4 PH em hidrogênio, nitrogênio, argônio e vácuo, também revelou a presença de óxidos globulares quando o processo não foi feito em atmosfera redutora. Uma atmosfera de 400 mbar de hidrogênio ou mais foi necessária para reduzir a sílica e o óxido de cromo. Isso levou à obtenção das melhores propriedades mecânicas e resistência à corrosão.

Steffen Krug et. al.[3] estudaram o efeito do tipo de forno (grafita e molibdênio) e do tipo de atmosfera do forno (hidrogênio, nitrogênio, argônio e vácuo). As suas conclusões foram similares às obtidas em nosso estudo com o material 17-4 PH[2], exceto que Krug et. al.[3] não analisaram as estruturas sem ataque e, portanto, não relataram nada a respeito dos finos poros, provenientes do arraste ou redução dos óxidos, que não são detectados quando as peças são atacadas. Como consequência, os autores[3] não fizeram analises de MEV das superfícies de fratura e não publicaram nada além sobre resistência à corrosão. Por conta disso, suas conclusões foram de que há pouca diferença nas propriedades resultantes de sinterização via forno de

Fig. 12. Amostra de corrosão (15 mbar) após um dia de imersão e antes do dobramento

Fig 13. Amostra de corrosão (15 mbar) após um dia de imersão e após o dobramento

molibdênio com atmosfera de hidrogênio e via forno de grafite no vácuo, o que contradiz os nossos resultados.

• Uma fina porosidade, com poros de 2-5 µm de diâmetro, é observada nas estruturas não atacadas para as peças sinterizadas a 15 e a 400 mbar.

Estes poros ficam mascarados após o ataque metalográfico das amostras.

Imagens das peças com e sem ataque deveriam ser sempre apresentadas para que essas condições estruturais não fossem perdidas; • Peças sinterizadas a 400 mbar apresentam uma película superficial

Sumário • A sinterização a 400 mbar resultou em propriedades físicas ligeiramente melhores do que a sinterização a 15 mbar.

As amostras de 15 mbar atingiram os requisitos mínimos pelo padrão MPIF 35, enquanto as amostras de 400 mbar apresentaram os requisitos típicos.

Fig. 14. Amostra de corrosão (15 mbar) após um dia de imersão, área trincada 52 OUT A DEZ 2016

Industrial Heating

Fig. 15. Espectro de EDS da amostra de corrosão (15 mbar), área trincada mostrada pela Fig. 14

METALURGIA DO PÓ

livre de poros, com espessura aproximada de 300 µm e que não foi observada nas peças sinterizadas a 15 mbar; • Imagens de MEV das superfícies fraturadas mostram que há muitas inclusões nas peças de 15 mbar e quase nenhuma para as peças de 400 mbar. As inclusões nas peças de 15 mbar são formadas por óxidos, enquanto as presentes nas peças de 400 mbar parecem ser óxidos que sofreram redução pelo hidrogênio; • As amostras de 15 mbar sofreram corrosão dentro de 24 horas em solução salina de 1% a 62°C. As amostras de 400 mbar não sofreram corrosão após os cinco dias de imersão; • Análises de MEV das amostras dobradas e corroídas sugerem fortemente que a corrosão tem início em sítios nos quais localizam-se poros e inclusões de óxidos; • As microestruturas das peças sinterizadas a 15 e 400 mbar não apresentam diferenças significativas. Contudo, de modo geral, a sinterização a 400 mbar leva à formação de produtos superiores, com resistência à corrosão ótima, comparável à de produtos trabalhados.

de Hartmut Walcher, pela moldagem das barras de tração.

Também gostaríamos de agradecer ao Daniel H. Herring, “O Doutor dos Tratamentos Térmicos”, pela imagem do forno a vácuo e pelas discussões a respeito da norma NFPA 86.

Agradecimentos Nós gostaríamos de agradecer à BASF Corporation, cortesia de Martin Blömacher, por fornecer o material, e à Arburg, cortesia

Metalurgista/Gestor de Produção, DSH Technologies LLC, 107 Com-

Referências [1] NFPA 86, Standards for Ovens and Furnaces, 2015 Edition, National Fire Protection Association, Quincy, MA; [2] S. Banerjee, C.J. Joens, “A Comparison of Techniques for Processing Powder Metal Injection Molded 17-4 PH Materials,” Advances in Powder Metallurgy & Particulate Materials, Part 4 Powder Injection Molding (Metals & Ceramics), MPIF, Princeton, NJ, 2008; [3] Steffen Krug and Stefan Zachmann, “Influence of sintering conditions and furnace tehnology on chemical and mechanical properties of injection molded 316L,” Powder Injection Molding International, Vol. 3, No. 4, December 2009, Innovar Communications Ltd., Shrewsbury, UK, p. 66, 2009.

PARA MAIS INFORMAÇÕES: Satyajit (Satya) Banerjee, PhD e Chefe merce Road, Cedar Grove, NJ - EUA; tel: (+1) 973-239-7792 x 217, e-mail: sbanerjee@dshtech.com; site: www.dshtech.com.

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www.revistalH.com.br OUT A DEZ 2016 53

TRATAMENTO TÉRMICO

Comportamento da Temperatura da Água da Piscina de Resfriamento no Tratamento Térmico de Austenitização do Aço Hadfield 163

0

25

29

50

Fig. 1. Corpo de prova usado. Unidades em milímetros

Keli Vanessa Salvador Damin - Professora no IFSC; Chapecó, Santa Catarina Aguinaldo Pereira Gonsalez - Metalúrgica Spillere; Nova Veneza, Santa Catarina O tratamento de austenitização é de fundamental importância para a qualidade do aço Hadfield, já que é o tratamento que garantirá a total austenitização do material. Dentre as variáveis que devem ser controladas estão a temperatura de tratamento e velocidade de resfriamento. O presente trabalho aborda um estudo de caso sobre o controle da temperatura dentro do forno de tratamento térmico, bem como o comportamento da temperatura da água na piscina durante o resfriamento do material.

P

ara o aço Hadfield apresentar a adequada condição de uso, o mesmo deve apresentar matriz totalmente austenítica, para isso é realizado o tratamento térmico de austenização.

Neste tratamento, o material é colocado num forno e é aquecido até chegar à temperatura de aproximadamente 1080°C para garantir que todo o material esteja austenitizado[1]. Após o material passar pelo tempo de encharque dentro do forno, ele é imerso numa piscina contendo água para reduzir rapidamente a sua temperatura, garantindo que não haja tempo suficiente para a precipitação de carbonetos no contorno de grão, o que seria prejudicial ao desempenho do mesmo.

A água utilizada para resfriar as peças deve estar próxima da temperatura ambiente, caso contrário o resfriamento não é eficiente e possibilita a precipitação de carbonetos no 54 OUT A DEZ 2016

Industrial Heating

material, reduzindo a vida útil do material em serviço.

Materiais e Métodos Foram realizados 3 tratamentos térmicos de autenitização do material ASTM A 128M classe C. A temperatura da água da piscina de tratamento térmico foi medida em intervalos sequenciais com o auxílio de um termômetro de mercúrio. Foi colocado um conjunto de 2 corpos de prova, um cilíndrico e outro retangular, (Fig. 1) em cada grelha de tratamento para posterior exame metalográfico e ensaio de dobramento.

Resultados e Discussão A Tabela 1 mostra o tempo que cada grelha ficou na temperatura de patamar para os três tratamentos e também o peso de material resfriado para cada grelha.

R14

TRATAMENTO TÉRMICO

70 65 60

Temperatura da água (°C)

É possível observar que, para todas as corridas, a segunda e a terceira grelha ficaram mais tempo no patamar do que a primeira grelha. Essa diferença de tempo de patamar ocorre porque enquanto a primeira grelha é resfriada, as outras duas permanecem no forno até que esta seja totalmente resfriada e retirada da piscina para a entrada da segunda grelha, por exemplo.

O Gráfico 1 mostra um acompanhamento geral do aumento da temperatura da água da piscina ao longo das três grelhas para os três tratamentos realizados.

Uma análise mais detalhada das temperaturas encontradas ao longo dos tratamentos é apresentada nas Tabelas 2 e 3.

Nota-se na Tabela 2 que a temperatura da água chega a atingir 66°C, e como era esperado, ela ocorre na terceira grelha. A Tabela 3 mostra a diferença entre a temperatura máxima e a inicial atingida para cada grelha para os 3 tratamentos estudados.

Observa-se que a variação da temperatura da água entre a entrada e a saída de cada grelha fica entre 12 a 15°C, com exceção da terceira

55 50 45 40 35 Corrida 12168

30

Corrida 12300

25

Corrida 12627

20 1ª Grelha

2ª Grelha

3ª Grelha

Gráfico 1. Acompanhamento do aumento da temperatura da água ao longo das grelhas

grelha, que apresentou uma diferença de 19°C, contudo, isso é explicado pelo maior peso que esta grelha tinha (3530kg) quando comparada às outras (2172/2480kg) dos outros tratamentos.

Na Fig. 2 é mostrado o aspecto metalográfico dos corpos de prova cilíndricos para a amostra bruta de fusão (amostra sem tratamento) e da primeira grelha para os três tratamentos. Em todas as amostras verificou-se a presença de dendritas. Na amostra bruta de fusão observou-se a presença de muitos carbonetos, principalmente

Tabela 1. Tempo de permanência da cada grelha no patamar (h:min:s) e seus respectivos pesos Corrida

1ª Grelha

2ª Grelha

3ª Grelha

Peso total tratado (kg)

12168

04:50:00 (2290 kg)

05:10:00 (2019 kg)

05:40:00 (2172 kg)

6681

12300

04:00:00 (2563 kg)

04:30:00 (2500 kg)

05:00:00 (2480 kg)

7543

12627

04:20:00 (2071 kg)

05:25:00 (2340 kg)

05:55:00 (3530 kg)

7941

Tabela 2. Temperatura máxima (em °C) que a água atingiu em cada grelha nos três tratamentos Corrida

1ª Grelha

2ª Grelha

3ª Grelha

12168

35,0

48,0

55,8

12300

42,5

56,0

60,8

12627

39,0

52,0

66,0

na região central da amostra, onde os carbonetos apresentaram-se de forma grosseira. Os carbonetos estavam distribuídos tanto no interior dos grãos quanto em seu contorno.

As grelhas de número 1 das corridas 12627 e 12168 apresentaram o mesmo volume de carbonetos, contudo, para a amostra da corrida 12627 os carbonetos estavam mais finamente distribuídos. A corrida 12300 foi a que apresentou melhor aspecto. A presença destes carbonetos para amostra grelha 1 da corrida 12168 está relacionada à temperatura insuficiente na qual o material ficou exposto (985°C), o que prejudicou a transformação austenítica do material, bem como a dissolução de carbonetos existentes no mesmo.

A análise dos resultados de microscopia ótica para os três tratamentos em geral mostra que a quantidade de carbonetos diminuiu da primeira grelha em direção à terceira grelha para todos os tratamentos.

A presença de carbonetos em si não é um fator prejudicial, desde que estejam no interior do grão, pois www.revistalH.com.br OUT A DEZ 2016 55

TRATAMENTO TÉRMICO

Fig. 2. Amostra bruta de fusão em comparação com as amostras retiradas da 1ª grelha de cada tratamento Tabela 3. Variação da temperatura da água (em °C) ao longo de cada grelha ΔT = Temperatura máxima - Temperatura inicial Corrida

1ª Grelha

2ª Grelha

3ª Grelha

12168

12,0

14,0

12,8

12300

15,5

15,0

13,8

12627

14,0

13,0

19,0

Tabela 4. Dados obtidos no ensaio de dobramento e microscopia ótica Grelha

Tratamento

Carbonetos do contorno de grão

Tempo de permanência da cada grelha no patamar

Ângulo de dobramento (º)

1

12168

alguns

04:50

54,2

poucas

1

12300

raros

04:00

50,8

algumas

1

12627

bastantes

04:20

29,0

bastantes

2

12168

raros

05:10

54,7

poucas

2

12300

poucos

04:30

51,8

bastantes

2

12627

alguns

05:25

31,8

bastantes

3

12168

raros

05:40

55,4

bastantes

3

12300

raros

05:00

42,7

algumas

3

12627

poucos

05:55

40,0

bastantes

Número de maclas

Tabela 5. Temperatura inicial da água de acordo com o peso de material a ser resfriado Peso total da grelha (kg)

Temperatura inicial máxima da água (°C)

2000

48,5

2500

45,0

3000

41,5

3500

38,0

56 OUT A DEZ 2016

Industrial Heating

não afetam a tenacidade do material e ainda auxiliam contra o desgaste.

Contudo, quando estes estão localizados no contorno do grão eles podem gerar a quebra do material em serviço.

A Tabela 4 mostra a quantidade de carbonetos encontrados no contorno de grão para cada grelha.

O teste de dobramento foi realizado com o auxílio de uma prensa hidráulica. Os resultados também estão na Tabela 4 e mostram que o ângulo de dobramento aumentou da primeira grelha para a terceira grelha para as corridas 12168 e 12627.

O resultado apresentado para a 3ª grelha da corrida 12300 mostra que o material não apresentou o dobramento esperado, ou seja, não apresentou um dobramento maior dos que as outras grelhas subsequentes do mesmo tratamento, sendo, e isso é, devido à elevada temperatura que a água atingiu durante a imersão (60,8°C).

Após o ensaio de dobramento foram realizadas análises por microscopia ótica de seções próximas à região de dobramento para ver se houve o surgimento ou não de maclas. A presença de maclas é importante porque faz com que o material apresente uma melhor resposta no processo de encruamento, já que o surgimento das mesmas reduz o livre caminho médio no qual as discordâncias poderiam passar sem sofrerem interrupção.

Os resultados encontrados estão na Tabela 4.

Com os resultados da Tabela 4 pode-se concluir que os menores ângulos de dobramento para as amostras do tratamento 12627 estão associados à presença de carbonetos no contorno de grão dessas amostras, o que por consequente está associado a baixa temperatura na qual as grelhas estavam expostas

TRATAMENTO TÉRMICO

dentro do forno (G1 992°C/ G2 1001°C/ G3 1063°C).

Foi observado que a primeira grelha de cada tratamento apresentou um maior número de carbonetos no contorno de grão quando comparada com as demais grelhas. Esta incompleta dissolução é devido à temperatura que o forno atingiu naquela região ter sido insuficiente para austenitizar por completo o material. Um dos motivos para o qual o forno não atinge a temperatura necessária na primeira grelha é que esta grelha fica localizada próxima à porta do forno, perdendo assim muito calor para o ambiente.

Com relação à água da piscina, foi observado que a cada imersão de 2500kg de material, a temperatura da água aumenta entre 12 a 15°C. Por meio dos resultados obtidos no teste de dobramento, notou-se que a temperatura máxima que a água pode atingir durante a imersão das grelhas é 60°C. Com nesses resultados, sugere-se que para grelhas com 2500 Kg a imersão na água somente seja realizada se a temperatura da mesma estiver até 45°C; e para cada 1000kg de material adicionado, a temperatura inicial da água deve ser reduzida em 7°C, ou seja, para uma grelha de 3500kg a temperatura máxima inicial para a imersão deve ser de 38°C. Desta forma, para assegurar a qualidade das peças, no presente estudo de caso, a temperatura máxima

que a água deve apresentar antes da imersão de cada grelha deve obedecer a Tabela 5.

Conclusão Deve-se colocar as grelhas de menor massa na frente e as de maior massa no fundo do forno, pois estas últimas serão a terceira grelha e ficarão mais tempo no patamar.

Para assegurar o resfriamento adequado e a qualidade do aço Hadfield, a temperatura inicial da piscina de resfriamento para o presente estudo de caso deve obedecer aos dados apresentados na Tabela 5.

Referências [1] Y.H. Wen, H.B. Peng, H.T. Si, R.L. Xiong, D. Raabe, A novel high manganese austenitic steel with higher work hardening capacity and much lower impact deformation than Hadfield manganese steel. Materials & Design. 2014; 55: 789-804.

PARA MAIS INFORMAÇÕES: Keli Vanessa Salvador Damin, Engenheira de materiais, Mestre e Professora do curso técnico em mecânica no Instituto Federal de Santa Catarina, Chapecó, SC - Brasil; e-mail: kelivsd@gmail.com.

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CARACTERIZAÇÃO & TESTE DE MATERIAIS

Compósitos: Testes para Aplicações Aeroespaciais Fig. 4. Ensaio de cisalhamento short-beam

Westmoreland Mechanical Testing & Research; Youngstwon - EUA Materiais compósitos estão mudando a face da manufatura e do desenvolvimento de produtos e nenhuma indústria presenciou isso mais do que a aeroespacial. Projetistas da indústria aeroespacial incorporam os materiais compósitos para ajudar na diminuição de peso de seus veículos, junto do aumento de sua velocidade e da sua eficiência de combustível.

B

oeing e Airbus, duas líderes da indústria de aviação, estão à frente da investida dos compósitos. Metade das aeronaves Boeing 787 e Airbus A350 são construídas com materiais compósitos. Outros fabricantes estão usando cada vez mais os compósitos em várias seções dos aviões e componentes.

Os gigantes da aviação e organizações específicas aeroespaciais, como a SpaceX e a NASA, são atraídos pelos compósitos por causa da alta razão rigidez-peso apresentada por esses materiais e por suas excelentes resistências à fadiga e à corrosão.

Em um sentido mais amplo, um compósito é formado por dois ou mais materiais diferentes, que possuem propriedades distintas entre si. Quando estes componentes são combinados, originam o compósito, cujas características devem ser melhores do que as de seus constituintes individualmente.

Os vários tipos de materiais compósitos usados em aplicações aeroespaciais incluem os compósitos termofixos e termoplásticos, laminados, compósitos reforçados com fibras, sandwich-core, resinas, filmes e adesivos. Graças aos cientistas de materiais, essa classe de materiais está evoluindo e melhorando a uma taxa incrivelmente alta. O futuro da ciência dos 58 OUT A DEZ 2016

Industrial Heating

Fig. 1. Ensaio de compressão

CARACTERIZAÇÃO & TESTE DE MATERIAIS

materiais parece envolver um intenso foco em compósitos.

Ensaios Mecânicos de Compósitos Materiais compósitos usados em aplicações aeroespaciais irão encarar condições de serviço extremamente severas e devem ser testados exaustivamente para garantir segurança e confiabilidade. Como os materiais compósitos são anisotrópicos e heterogêneos, uma completa caracterização de suas propriedades precisa ser conduzida se a sua aplicação for para estruturas aeroespaciais.

A determinação das propriedades da massa requer testes de tração, compressão e de cisalhamento. Nas áreas de qualidade e de desenvolvimento de materiais, outros tipos de testes - como tração/compressão em fenda (open-hole), tenacidade à fratura interlamelar, compressão após impacto e fadiga - são usados para explorar propriedades mais complexas. Os ensaios são conduzidos em faixas de temperaturas determinadas e em materiais que podem ter sido condicionados em uma variedade de condições ambientais (por exemplo, alta umidade e imersão em fluidos).

Ensaio de Tração O ensaio de tração em laminados é um dos testes mecânicos mais comuns usados nos materiais compósitos. Outros tipos de compósitos que passam pelo ensaio de tração são os feixes de fibras impregnados com resina e as seções dos materiais sandwich-core.

Exemplos de normas comuns para ensaios de tração de laminados são a ASTM D 3039, EN 2561, EN 2597, ISO 527-4 e ISO 527-5. As amostras são posicionadas paralelamente e contêm alças ligadas em suas extremidades para evitar que as garras do equipamento de tração danifiquem o material e causem falhas prematuras. Mecanismos de gripagem incluem alças manuais ou hidráulicas.

extensão das faces da amostra; • Carregamento combinado: uma combinação dos carregamentos cisalhante e final é usada.

Ensaio de Compressão Nos métodos usados para os ensaios de compressão de compósitos, uma carga compressiva é introduzida no material com os devidos cuidados para que o mesmo não sofra flambagem.

Os compósitos mais usados nesse ensaio são os painéis laminados e as amostras para o teste de compressão, normalmente, apresentam forma de retângulos finos e planos (Fig. 1). Os métodos de aplicação de carga na amostra são os seguintes: • Carregamento final: toda a carga é introduzida nas extremidades planas da amostra; • Carregamento cisalhante: a carga é introduzida pela

Ensaio de Cisalhamento As propriedades de cisalhamento podem ser medidas em corpos de prova para ensaios de tração que contenham as fibras orientadas a ± 45°. As deformações axiais e transversais sofridas pelo corpo de prova são medidas com medidores de deformação ou extensômetros biaxiais. As normas usadas para esse tipo de teste são a ASTM D3518 e a ISO 14129.

O teste de resistência ao cisalhamento interlamelar, às vezes chamado de cisalhamento short-beam, é um procedimento simples que usa uma pequena amostra que é carregada segundo a configuração de flexão em três pontos (Fig. 4). A

Fig. 2. Ensaio de carga compressiva máxima

www.revistalH.com.br OUT A DEZ 2016 59

CARACTERIZAÇÃO & TESTE DE MATERIAIS

usados em testes cíclicos devido aos efeitos de fricção. Quando os testes de fadiga são conduzidos em compósitos poliméricos, a frequência máxima de teste é restrita, uma vez que existem limites para o aumento de temperatura das amostras (por exemplo, o aumento máximo de temperatura recomendado pela norma de fadiga ISO 13003 é de 10°C).

Outros Ensaios Mecânicos Outros ensaios mecânicos que podem ser realizados em materiais compósitos são: ensaio de flexão; tração e compressão em amostras com fendas abertas e fechadas; ensaios de carga compressiva máxima (Fig. 2); e testes de tenacidade à fratura interlamelares.

Fig. 3. Ensaio de tração na superfície da amostra (flatwise)

razão da espessura da amostra pelo comprimento do suporte é alta. Isso ajuda a gerar altas cargas de cisalhamento ao longo da linha central da amostra. As normas para o teste de resistência ao cisalhamento interlamelar são a ASTM D2344, EN 2563 e ISO 14130.

Ensaio de Fadiga Comparado à grande quantidade de ensaios “estáticos” e bem definidos para materiais compósitos, o ensaio de fadiga de laminados é muito mais aberto, com maior flexibilidade em suas condições de execução. É importante ter um alinhamento cuidadoso e correto do sistema de gripagem para evitar falhas em regiões próximas às garras. Ainda, uma elevada rigidez lateral é muito importante para prevenir a flambagem das amostras em ensaios que envolvem carregamento compressivo. Também vale notar que alguns dos guias antiflambagem usados em ensaios “estáticos” podem ser problemáticos se 60 OUT A DEZ 2016

Industrial Heating

Análises Térmicas Análise térmica é o nome de uma categoria de ensaios que visam à determinação de propriedades químicas e físicas dos materiais, por meio de aquecimento, resfriamento e de uso de temperaturas constantes. Os ensaios de análise térmica típicos da indústria aeroespacial são a Análise Dinâmico-Mecânica (Dynamic Mechanical Analysis, DMA), Análise Termomecânica (Thermomechanical Analysis, TMA), Calorimetria Diferencial de Varredura (Differential Scanning Calorimetry, DSC) e Análise Termogravimétrica (Thermogravimetry Analysis, TGA).

Com a DMA são medidas as propriedades mecânicas e viscoelásticas de diferentes classes de materiais, como os termoplásticos, termofixos, elastômeros, cerâmicas e metais.

Testes que medem a transição vítrea são realizados em materiais de grandes dimensões e, nesses casos, o número de variáveis do ensaio aumenta. Outras características importantes do DMA são as faixas de temperatura de trabalho, que variam de - 190°C a 600°C, controle de umidade e opções de fluidos. De modo similar aos ensaios mecânicos, o DMA pode realizar ensaios de tração, cisalhamento e flexão.

O instrumento de TMA, que pode alcançar temperaturas entre - 80°C e 1600°C, é usado para medir coeficientes de expansão térmica. Também mede a transição vítrea em amostras de pequenas dimensões.

Além de medidas da transição vítrea de materiais homogêneos, o DSC é capaz de medir mudanças na entalpia interna de uma amostra devido a variações em suas propriedades químicas e físicas em função da temperatura ou do tempo. Também pode determinar fluxo de calor. A faixa de temperatura em que o DSC opera é de - 80°C a 550°C. O dispositivo de TGA detecta alterações no peso de uma

CARACTERIZAÇÃO & TESTE DE MATERIAIS

amostra conforme o seu aquecimento, resfriamento ou permanência em temperatura constante. É primariamente usado para caracterizar a composição de um material e a sua faixa de temperatura de operação é de 23°C a 1600°C. Um aspecto-chave dos equipamentos de TMA e DSC é a capacidade de serem purgados com gases inertes e secos como o hélio, argônio ou nitrogênio. Essa característica é muito importante quando são realizados ensaios em temperaturas abaixo da ambiente. O gás mantém o forno e as amostras secas da melhor maneira possível.

Testes de Propriedades Físicas Ensaios para determinação de propriedades físicas de compósitos ajudam a garantir que o material se adeque às especificações da indústria e satisfaça normas de segurança.

Os testes de propriedades mais comuns são de determinação de teores de resina, fibras e lacunas. Conhecer as frações volumétricas dos materiais que constituem o compósito é importante, pois, assim, é possível fazer o modelamento analítico correto de suas propriedades - estas últimas são influenciadas pelos teores de reforço e de matriz do compósito.

Outros ensaios bastante usados são o de dureza, absorção de água, densidade, gravidade específica e de teor de umidade.

Ambientes dos Testes A característica ambiental mais comum em um ensaio para materiais compósitos é a temperatura (normalmente na faixa de - 80°C a 250°C). As amostras são frequentemente pré-condicionadas em diferentes ambientes antes da realização do ensaio. O pré-condicionamento é feito, muitas vezes, em condições quentes e úmidas, mas a exposição a fluidos (como água, fluidos combustíveis e hidráulicos) também é utilizada. O tempo levado para que um compósito polimérico atinja o equilíbrio com o meio de condicionamento é de alguns dias ou semanas. Portanto, ensaios de curta duração, como a tração de materiais compósitos pré-condicionados, podem ser conduzidos, geralmente, em ambientes em que se tem apenas a influência de temperatura. Câmaras projetadas para ensaios em altas e baixas temperaturas são equipadas, na maior parte das vezes, com sistemas de convecção forçada para o aquecimento e de injeção de nitrogênio líquido para o resfriamento.

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