Industrial Heating Brasil junho 2021

BRASIL

Abr a Jun 2019 The International Journal Of Thermal Processing

JUNHO 2021

ÍNDICE

TECNOVACUM instala Forno a Vácuo Seco Warwick Combustol

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21 Avanços no Tratamento Térmico para Redução de Peso por Alumínio 26 Brasagem vs. Solda por Brasagem 36 AMS 2750F: Revisão Mais Recente para Requisitos de Pirometria 43 Simulação de TT de Alumínio com SIMHEAT® da TRANSVALOR 53 Desafios Resolvidos com Modelamento Computacional Prático – Parte III

Comemoração dos 30 anos da Grefortec

32

A maior e mais conceituada revista da indústria térmica • www.sfeditora.com.br

DOUTOR EM TRATAMENTO TÉRMICO

Industrial Heating

OUT A DEZ 2020 15

Na Capa:

21

TECNOVACUM instala Forno a Vácuo Seco Warwick Combustol Confira na página 18

26

36

CONTEÚDO

JUNHO 2021 - NÚMERO 51

ARTIGOS 21

Tratamento Térmico de Não Ferrosos

Avanços no Tratamento Térmico para Redução de Peso por Alumínio Tim Donofrio – Can-Eng Furnaces International Ltd .; Niágara Falls, Canadá

O desenvolvimento de materiais de alumínio e os primeiros automóveis produzidos em massa chegaram aos mercados em épocas semelhantes.

26

Fusão, Conformação e União de Não Ferrosos

Brasagem vs. Solda por Brasagem Dan Kay, Connecticut, EUA

Este artigo discute as diferenças entre brasagem e Solda por brasagem (Braze Welding) de material não ferroso.

36

Tratamento térmico

AMS 2750F: Revisão Mais Recente para Requisitos de Pirometria Andrew Bassett, Aerospace Testing and Pyrometry; Bangor, Pa. EUA

A Especificação de Material Aeroespacial 2750 (AMS - Aerospace Material Specification 2750) é a principal especificação de pirometria que fornece os requisitos para a calibração e teste de equipamentos de processamento térmico.

43

Controle de Processo & Instrumentação

Soluções de Simulação de Tratamentos Térmicos de Alumínio com SIMHEAT® da TRANSVALOR S. Grosso; J. Barlier, Transvalor S.A.; Biot, France

O alumínio é leve, durável e fácil de fundir ou moldar, porém somente por meio de tratamento térmico ele obtém as propriedades mecânicas necessárias para fins industriais. O presente trabalho revisa os modelos fundamentais - os modelos QFA e Shercliff-Ashby - que foram introduzidos no software de simulação de elementos finitos SIMHEAT® para simular dois processos de tratamento térmico: a têmpera e o envelhecimento do alumínio.

53

Controle de Processo & Instrumentação

Desafios Críticos de Tratamento Térmico Resolvidos com Modelamento Computacional Prático – Parte III J. Sims, T. YU, Z. Charlie Li e B. L. Ferguson (DANTE Solutions Inc., EUA)

O objetivo de qualquer processo de tratamento térmico de aço é controlar a microestrutura resultante e melhorar o desempenho da peça durante a aplicação. Historicamente, tratamentos térmicos são baseados somente na experiência. Entretanto, com melhorias na capacidade e na eficiência computacional, tornou-se possível simular processos complexos de tratamento térmico

Industrial Heating

JUNHO 2021 3

BRASIL

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EQUIPE DE EDIÇÃO BRASILEIRA SF Editora é uma marca da Aprenda Eventos Técnicos Eireli (19) 3288-0437 - ISSN 2178-0110 Rua Ipauçu, 178 - Vila Marieta, Campinas (SP) www.sfeditora.com.br Udo Fiorini Publisher, udo@sfeditora.com.br • (19) 99205-5789 Mariana Rodrigues Redação - Diagramação, marianar205@gmail.com • (19) 3288-0437 André Júnior Vendas, andre@grupoaprenda.com.br • (19) 3288-0437

DEPARTAMENTOS 04 Índice de Anunciantes 16 Novidades 32 Comemoração Grefortec 30 anos

ESCRITÓRIO CORPORATIVO NOS EUA 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 Erik Klingerman Group Publisher, klingermane@bnpmedia.com • +1 440-292-7580 EDIÇÃO E PRODUÇÃO NOS EUA

ÍNDICE DE ANUNCIANTES Empresa

Pág.

Contato

Grefortec

32

www.grefortec.com.br

HEF Durferrit

3ª capa

www.hef-durferrit.com.br

Metalurgia 2022

2ª capa

www.metalurgia.com.br

REPRESENTANTE DE PUBLICIDADE NOS EUA

Portal Aquecimento Industrial

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www.aquecimentoindustrial.com.br

Kathy Pisano Diretora de Publicidade, kathy@industrialheating.com +1 412-306-4357 Fax: +1 412-531-3375

Nel Hydrogen

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www.nelhydrogen.com.br

TAV Vacuum Furnaces

20

www.tav-vacuumfurnaces.com

LMTerm

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www.lmterm.com.br

Unitrat

12

www.unitrat.com.br

Villares

4ª capa

www.villaresmetals.com.br/pt

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

DIRETORES CORPORATIVOS Rita M. Foumia Recursos Humanos e T.I Michael T. Powell Criação Lisa L. Paulus Finanças Scott Wolters Eventos Vincent M. Miconi Produção Beth A. Surowiec Pesquisa de Mercado As opiniões expressadas em artigos, colunas ou pelos entrevistados são de responsabilidade dos autores e não refletem necessariamente a opinião dos editores.

4 JUNHO 2021

Industrial Heating

16 CONTEÚDO

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JUNHO 2021 - NÚMERO 51

COLUNAS 06 Editorial EUA

Notícias sobre Tratamento Térmico

Eu queria usar a coluna deste mês para atualizar os leitores

sobre algumas coisas interessantes. O primeiro e mais óbvio

é nosso novo visual. Com nossa mudança para apenas digital, esta nova plataforma oferece uma experiência muito mais interativa.

07

Editorial Brasil O Doutor em Tratamento

Térmico Desde a primeira edição brasileira da Industrial

Heating no Brasil tivemos a presença da coluna intitulada Doutor em Tratamento Térmico. O autor da coluna é

Dan Herring e ele escreveu em nossas exatas ultimas 50 edições.

09 Combustão

Queimadores tipo Duobloco

Na edição passada foram tratados os queimadores monobloco, agora é a vez dos queimadores duobloco.

11 Pesquisa e Desenvolvimento

Elementos de Fixação: A preocupação voltou! Caros leitores, gostaria de chamar atenção de vocês para um tema que

está relacionado a qualquer atividade industrial, mas que pouco se divulga sua importância e já começo a indicar

que os avanços que fizemos nas últimas décadas só foram possíveis diante do domínio incessante desta tecnologia, “elementos de fixação” ou fastening, nome mais comum no setor automotivo.

13 Simulação Computacional

Como obtenho dados do meu material para uma simulação? A simulação

do tratamento térmico tem ficado cada vez mais conhecida pela indústria no Brasil e na América do Sul. No entanto,

o maior desafio não é a simulação em si, mas a obtenção de

dados completos do material de interesse para ser utilizado na simulação.

Industrial Heating

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EDITORIAL EUA

Notícias sobre Tratamento Térmico

E

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

u queria usar a coluna deste mês para atualizar os leitores sobre algumas coisas interessantes. O primeiro e mais óbvio é nosso novo visual. Com nossa mudança para apenas digital, esta nova plataforma oferece uma experiência muito mais interativa. Você notará que os artigos e colunas estão em uma única página e é simplesmente rolar para baixo. Como qualquer mudança, pode levar alguns problemas para se acostumar, mas temos certeza de que você apreciará esta nova experiência como usuário.

Para aqueles de vocês que podem estar tendo a abstinência do Doutor em Tratamento Térmico, indico-lhes de volta à edição de fevereiro. Dan Herring foi entrevistado em um dos artigos principais. Também entrevistei Dan em um podcast de fevereiro. Por falar em podcasts Herring, verifique todos os podcasts IH Monthly Rx em nosso site. Dan e eu discutimos tópicos pertinentes sobre tratamento térmico em cada podcast. Como um comentário lateral, a Industrial Heating praticamente inventou o podcast em nosso mercado nos EUA há quase uma década.

COVID-19 continua afetando os planos para conferências e shows em 2021. Aqui estão alguns exemplos do setor, fornecendo apenas as datas de início. Em vez de alterar sua data, o TMS 2021 foi um evento virtual em 15 de março. RAPID + TCT foi transferido de 26 de

Casa Branca, sede do governo estadunidense 6 JUNHO 2021

Industrial Heating

abril para 13 de setembro.

Quatro eventos diferentes de maio foram movidos para novas datas no final do ano.

A AISTech foi de 3 de maio a 29 de junho, e a Interwire mudou de 10 de maio a 26 de outubro. A Forge Fair foi de 18 de maio a 26 de outubro, e a Aluminium 2021 foi de 18 de maio a 28 de setembro.

Você vai poder verificar nossos artigos deste mês para obter muitas informações úteis. Um artigo aborda mudanças no AMS 2750, que a maioria de nós precisa saber. O DOE continua a fornecer artigos interessantes e educacionais em 2021. Você também apreciará a discussão sobre tratamento térmico sobre os itens que usamos todos os dias. Há algo para todos nesta edição - do mais técnico ao mais prático.

A nova administração aqui nos EUA também é notícia para o nosso setor. Vou deixar você explorar os detalhes por si mesmo, mas ações executivas recentes tiveram impactos diretos e indiretos em nosso setor apenas no primeiro mês. Dois exemplos são a eliminação do oleoduto Keystone (um impacto direto) e a reintegração ao Acordo do Clima de Paris, que é mais indireto, mas pode resultar em impacto futuro direto em nossa indústria. Recomendo que você fique de olho nessas decisões gerais e tome as medidas adequadas se achar que o ramo executivo não está atendendo às necessidades da sua empresa.

Estamos ansiosos para o início da primavera deste mês e a promessa de um clima mais quente à frente. O inverno tem sido um pouco mais brutal para nós do que o normal (digo enquanto olhamos para 15 centímetros de neve recém-caída), e ficaremos felizes em nos despedirmos dele.

Fique seguro e saudável!

Nota do Editor: esta coluna foi escrita em Março de 2021

EDITORIAL BRASIL

O Doutor em Tratamento Térmico

D

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

esde a primeira edição brasileira da Industrial Heating no Brasil tivemos a presença da coluna intitulada Doutor em Tratamento Térmico. O autor da coluna é Dan Herring e ele escreveu em nossas exatas ultimas 50 edições. Tentei no passado trazer ele para o Brasil para um de nossos seminários mas por motivo de doença em sua família ele não pode vir. Dan se aposentou neste inicio de ano e eu quero aproveitar aqui para através dele homenagear a todos os nossos colunistas que durante estes quase 15 anos nos brindaram com um impressionante acervo técnico não somente da área de tratamentos térmicos, mas de uma serie de temas correlatos. A todos eles, nossos mais sinceros louvores e agradecimentos.

Dan (Daniel) Herring, mais conhecido como The Heat Treat Doctor®, O Doutor em Tratamento Térmico, está no setor de tratamentos térmicos há mais de 45 anos.

Ele já estava mais de 25 anos no tratamento térmico quando lançou seu HERRING GROUP em 1995. Sua vasta experiência no campo inclui ciência de materiais, engenharia, metalurgia, projeto de equipamentos, especialista em processos e aplicações e pesquisa de novos produtos. Dan detém uma patente (como co-inventor), e uma ampla gama de indústrias é melhorada por seus serviços de consultoria em tratamento térmico e sinterização, metalurgia, operações, gestão de negócios, vendas e marketing e tecnologia. Em particular, The Heat Treat Doctor acredita fortemente que o compartilhamento aberto de conhecimentos e descobertas no campo irá melhorar a indústria: ele ocupa uma posição como professor associado de pesquisa no Thermal Processing Technology Center (Illinois Institute of Technology), escreveu quatro livros e quase 500 artigos técnicos e ministrou palestras freqüentemen-

Dan Herring e Udo Fiorini na FNA 2016

te em conferências e workshops em todo o mundo. Há muitos anos ele escrevia regularmente para a edição americana da Industrial Heating Magazine.

Nessa edição, além das já tradicionais colaborações técnicas de nossos colunistas e das páginas dedicadas às novidades, publicamos os seguintes 5 artigos: Desafios Críticos de Tratamento Térmico Resolvidos com Modelamento Computacional Prático – Parte III, de J. Sims, T. YU, Z. Charlie Li e B. L. Ferguson (DANTE Solutions Inc., EUA) e tradução de Amanda Pereira Silva (SIXPRO Virtual&Practical Process, Brasil). Esta é a terceira de quatro partes de um artigo, examinando a modelagem de tratamentos térmicos. Na primeira parte, foi revisado o modelamento de tratamentos térmicos utilizando o software de simulação desses processos, DANTE, em conjunto com o ANSYS, para modelar diversos processos de tratamentos térmicos.

Industrial Heating

JUNHO 2021 7

EDITORIAL BRASIL O segundo artigo examinou um caso de estudo onde o DANTE foi utilizado para reprojetar um processo de têmpera por indução a fim de reduzir trincas de têmpera.

Este artigo vai explorar a utilização do DANTE para evoluir e reprojetar a ferramenta de press quenching a fim de reduzir a distorção dimensional em uma engrenagem cônica. Por fim, o último artigo vai examinar um caso de estudo envolvendo o processo de cementação à baixa pressão e a formação de carbonetos.

AMS 2750F: Revisão Mais Recente para Requisitos de Pirometria, de Andrew Bassett, Aerospace Testing and Pyrometry, EUA. Antes considerada como a especificação para tratadores térmicos aeroespaciais e produtores de matéria-prima, a AMS 2750 agora na versão AMS 2750F também atinge agora vários outros segmentos como processamento químico e revestimentos, fabricantes de dispositivos médicos, fundidos e forjados, entre outros.

Revisão da tradução do artigo original gentilmente efetuada por Marcio Torres Boragini, General Manager Brazil da UPC-MARATHON Brasagem vs. Solda por Brasagem, de Dan Kay, Connecticut, EUA. Este artigo discute as diferenças entre os processos de união de brasagem e solda por brasagem (Braze Welding) de material não ferroso. Tradução gentilmente revisada por José A. Castillo Lara, Eng. de Soldagem, Prof. na Fundação Santo André.

Avanços no Tratamento Térmico para Redução de Peso por Alumínio, de Tim Donofrio - Can-Eng Furnaces Inter-

national Ltd., Canadá. O autor abrda a integração de materiais e componentes leves em automóveis que tem sido uma força motriz da indústria automotiva global desde o embargo do petróleo no início dos anos 1970. Desde então, os fabricantes integraram novas tecnologias leves que resultaram em plataformas de eficiência de combustível aprimoradas e projetos de capacidade e tamanho reduzido do powertrain. Atualmente, a maioria dos fabricantes utiliza uma abordagem híbrida para selecionar materiais estruturais. Esta abordagem híbrida pode incluir a integração de alumínio, aços de alta resistência, termoplásticos e materiais de fibra de carbono para atender aos requisitos de projeto.

Soluções de Simulação de Tratamentos Térmicos de Alumínio com SIMHEAT® da TRANSVALOR, de Stephane Grosso, Julien Barlier, Transvalor S.A., França. O alumínio é leve, durável e fácil de fundir ou moldar, porém somente por meio de tratamento térmico ele obtém as propriedades mecânicas necessárias para fins industriais. Este artigo revisa os modelos fundamentais - os modelos QFA e Shercliff-Ashby - que foram introduzidos no software de simulação de elementos finitos SIMHEAT® da TRANSVALOR, para simular dois processos de tratamento térmico: a têmpera e o envelhecimento do alumínio. Revisão da tradução gentilmente efetuada por Oswaldo Ravanini, Diretor da Autolens Engenharia e Consultoria, email: oswaldo.ravanini@autolens.com.br.

Boa leitura!

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8 JUNHO 2021

Industrial Heating

COMBUSTÃO

Queimadores Tipo Duobloco

N

FERNANDO CÖRNER DA COSTA fcorner@uol.com.br Doutor em Energia pela USP, Mestre em Engenharia de Processos Químicos e Bioquímicos pela Mauá, Eng. de Segurança pela UERJ e Eng. Mecânico pela PUC-RJ, consultor sênior da ULTRAGAZ.

a edição passada foram tratados os queimadores monobloco, agora é a vez dos queimadores duobloco.

Como indica sua denominação, estes queimadores são constituídos por dois blocos ou conjuntos separados: • o queimador propriamente dito; • e a ventoinha do ar de combustão; Além dos blocos, existe ainda o quadro de comando e a rampa ou cavalete de segurança e controle.

Estes queimadores apresentam a vantagem de, além de serem mais robustos, não expor componentes sensíveis ao calor excessivo, como motores elétricos, pressostatos, válvulas de bloqueio, válvulas de controle e demais componentes eletrônicos.

Assim, ficam expostas apenas as partes mais resistentes ao calor radiativo, condutivo

e convectivo, sendo geralmente os cabeçotes de queima construídos de aço inoxidável austenítico ANSI 310 (25% Cr, 20% Ni), com excelente resistência à oxidação até 1.050° / 1.100°C, ou aço inoxidável ferrítico ANSI 446 (26% Cr) até 1.150°C. Outra alternativa para os cabeçotes de queima são os blocos cerâmicos, construídos com materiais refratários ou fibras cerâmicas.

A configuração em blocos separados possibilita também a montagem de múltiplos queimadores alimentados por uma única ventoinha.

No caso de múltiplos queimadores a gás, as alimentações do ar de combustão e do combustível são fornecidas através de dutos independentes, também chamados “manifolds”. O projeto desses dutos deve ter como objetivo a alimentação equitativa de ar e gás aos queimadores, de modo a possibilitar

Tabela 1. Economias de GN por preaquecimento do ar de combustão

Industrial Heating

JUNHO 2021 9

COMBUSTÃO Tabela 2. Economias de GLP por preaquecimento do ar de combustão

uma regulagem eficiente, garantindo a mesma proporção gás-ar em todos os queimadores. Para isso torna-se necessário que o correto dimensionamento dos dutos e de sua geometria de forma que cada manifold funcione como plenum de insuf lamento, garantindo a mesma condição de f luxo para ar e gás em cada queimador.

Os queimadores duobloco são geralmente aplicados em processos de média temperatura, como fusão de metais não ferrosos, esmaltação e tratamento térmico; e processos de alta temperatura como fusão de ferrosos, vidros, cerâmicas, laminação e forjaria de aços.

Além disso, os queimadores duobloco podem também operar em processos de baixa temperatura, muitas vezes para baixar o custo na instalação de múltiplos queimadores com único controle.

Mas a grande vantagem dos queimadores tipo duobloco é a possibilidade do uso do ar de combustão preaquecido a partir de um trocador de calor alimentado pelos gases da exaustão, um eficiente método para conservação de energia pela redução do consumo de combustível, principalmente nos processos de média e alta temperatura. As 10 JUNHO 2021

Industrial Heating

Tabelas 1 e 2 indicam as economias teóricas que podem ser obtidas com o preaquecimento do ar de combustão. As temperaturas dos gases da exaustão referem-se à entrada no trocador de calor e as temperaturas do ar de combustão na entrada da câmara de combustão.

Portanto torna-se importante evitar as perdas de calor dos produtos da combustão até a entrada do trocador de calor e, também, um adequado isolamento térmico do duto de ar preaquecido até os queimadores. Algumas vezes os resultados da economia esperada não são atingidos por não se atentar para essas premissas.

O controle das proporções entre as vazões do gás e do ar de combustão pode ser feito apenas por dispositivos mecânicos ou com apoio por microprocessamento, este último mais caro porém apresentando maior eficiência, podendo incorporar controle de parâmetros dos processos térmicos e, até mesmo, análise contínua dos produtos da combustão.

Estas foram as principais características aplicáveis ao queimadores duobloco. Na próxima edição o tema desta coluna será Queimadores de Duto.

PESQUISA E DESENVOLVIMENTO

Elementos de Fixação: A preocupação voltou!

C MARCO ANTONIO COLOSIO marcocolosio@gmail.com Diretor da Regional São Paulo da SAE BRASIL. Engenheiro Metalurgista e Doutor em Materiais pelo Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares-USP, pós doutorado pela EESC-USP. Professor titular do curso de Engenharia de Materiais da Fundação Santo André e professor da pós graduação em Engenharia Automotiva do Instituto de Tecnologia Mauá. 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.

aros leitores, gostaria de chamar atenção de vocês para um tema que está relacionado a qualquer atividade industrial, mas que pouco se divulga sua importância e já começo a indicar que os avanços que fizemos nas últimas décadas só foram possíveis diante do domínio incessante desta tecnologia, “elementos de fixação” ou fastening, nome mais comum no setor automotivo.

Interessante saber que, a maior motivação nesta área foi atacar o desperdício volutuoso de recursos e produtos diante das consecutivas falhas de qualidade, sejam elas no produto em uso ou nas linhas de montagem. Sendo mais preciso, no Brasil, vivemos uma força tarefa iniciada no final da década de noventa, quando o setor automotivo e industrial passou a olhar para esta tecnologia com maior interesse. Anterior a esta data, o setor convivia constantemente com problemas de qualidade e consecutivos recall de produtos, que eram causados diante da péssima qualidade dos fixadores ou das técnicas de fixação. Sabe-se que o maior volume de recall ocorrido estava relacionado a parafusos quebrados e ou soltos nos veículos.

Difícil entender como acontecia isto, mas com um exemplo simples, podemos visualizar claramente o que nós mesmo praticamos em nosso dia-adia, quando queremos facilitar o aperto de parafusos usando óleos lubrificantes ou não valorizando os torques adequados de aperto, simples ações, mas com efeitos danosos no produto e fazemos isto em nossos equipamentos eletrônicos, produtos domésticos e nos veículos, como por exemplo: em parafusos de roda, motores e fixadores dos mais diversos sistemas,

sem esquecer dos parafusos espanados que causamos por exceder a força ideal de aperto.

O sistema de fixação é uma matriz complexa, que se parte das propriedades mecânicas, tipos de fixadores e roscas, revestimentos superficial e das técnicas de fixação, que hoje são as mais complexas, como exemplo: os torques-ângulos, regimes de trabalho dentro do limite de escoamento e os tipos de equipamentos industriais usados, como os manuais e eletrônicos dos mais diversos tipos. Também, as rotas de fabricação de fixadores foram fortemente afetadas pela necessidade de redução de custo dos mesmos, e neste sentido os materiais utilizados e os tipos de forjamento levaram a tecnologias atreladas a uma janela muito curta de processamento, isto é, não se pode dar o luxo de processos longos e super controlados, e sim perseguir uma rapidez inacreditável no seu processamento, daí pra frente tudo pode acontecer.

Passei uma parte de minha vida profissional analisando parafusos falhados e resumo o tema aos extremos, relato que parafuso com fadiga é parafuso solto e parafuso com quebra dúctil é parafuso com sobre torque ou sobrecarga. Parece simples, mas nesta matriz de falhas, ainda entram os parafusos com corrosão, descentralizados, espanados, fragilizados, travas químicas e todos aqueles que não fazem sua função básica de fixação.

A discussão parece simples, mas ao se atentar a situação, o maior problema não está no dano do fixador e sim o que ele causa, isto é, a perda de função de uma peça, a falha catastrófica de um sistema e até um acidente em um veículo por perda de dirigibilidade devido a uma falha de um sistema de suspensão, direção e outros casos Industrial Heating JUNHO 2021 11

PESQUISA E DESENVOLVIMENTO mais críticos relacionados com segurança ativa veicular, como os cintos de segurança e as ancoragens de bancos.

A ideia desta coluna não é revisar os mecanismos de falhas dos fixadores, mas sim abordar uma estratégia do setor automotivo que deu certo, a qual foi implementada em um certo momento no passado e logo na sequências assistiu-se um retorno muito positivo de “pay back” ou “cost avoidance”, isto é, a redução considerada de falhas automotivas; mas o problema que parecia longe do nosso foco atual está voltando por outro lado. A estratégia de criação deste departamento focada em fixadores e os novos equipamentos para os processos de aperto exigiram uma mão de obra qualificada de especialistas;

porém, devido uma realidade específica deste setor e as consecutivas crises ocorridas em nosso País não está ocorrendo a renovação dos profissionais antigos para os novos, que de certa forma vem causando a descontinuação de alguns laboratórios de montadoras e outras tentando segurar no máximos seus profissionais qualificados. Esta situação só tende a se agravar e entendo que voltaremos a pagar esta conta se nada for feito no âmbito de recursos humanos. Somado a este cenário, a comunização de fixadores para catálogos globais vem tornando muito mais difícil a missão dos poucos especialistas que restam no setor e construir bons projetos e uma junta adequada serão um grande desafio. Obrigado e até a próxima coluna de IH.

Austêmpera Têmpera e Revenimento Cementação Carbonitretação Recozimento Normalização Alívio de Tensões Jateamento

Rua Arthur Alves Bandeira 236 Vargem Grande Paulista - SP Fone: (11) 4159-3485 / 4158-6274 e-mail: unitrat@unitrat.com.br www.unitrat.com.br

12 JUNHO 2021

Industrial Heating

SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL

Como obtenho dados do meu material para uma simulação?

A

ALISSON DUARTE alisson@sixpro.pro Atua no setor de Engenharia da SIXPRO Virtual&Pratical Process. É também professor do Dep. de Eng. de Materiais da UFMG e do Dept. de Eng. Metalúrgica da PUC Minas. Possui Pós-Doutorado em Metalurgia da Transformação.

simulação do tratamento térmico tem ficado cada vez mais conhecida pela indústria no Brasil e na América do Sul. No entanto, o maior desafio não é a simulação em si, mas a obtenção de dados completos do material de interesse para ser utilizado na simulação.

A título de comparação, caso seja necessário simular um processo de conformação mecânica, em geral é necessário obter curvas de Tensão vs. Deformação para diferentes temperaturas e taxas de

deformação, além várias propriedades termofísicas e mecânicas. Esse contexto por si só já configura um cenário no qual bastantes informações do material são necessárias, mas ainda assim trata-se de informações referentes a um material apenas.

Já para simular um processo de tratamento térmico, é necessário obter todos esses dados não apenas para um material, mas sim para um grupo de materiais, que são no caso os microconstituintes possíveis daquele material em específico. Além disso, é importante

Fig. 1.Influência do teor de molibdênio em uma liga de aço 41XX no DANTE Industrial Heating

JUNHO 2021 13

SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL determinar também quando e com qual intensidade cada fase do material irá se transformar de acordo com o tempo e com a variação de temperatura, o que faz ser necessário obter os diagramas de transformação de fases isotérmicos (TTT) ou por resfriamento contínuo (TRC/CCT).

Falando um pouco sobre opções de softwares comerciais que nos permitem realizar a simulação do tratamento térmico e que, portanto, demandam a obtenção prévia de dados de materiais para isso, existem os softwares que foram criados com “dedicação ao tratamento térmico” e também existem os softwares que nasceram como soluções para outros processos, como o forjamento, mas que incluem “módulos adicionais” para o cálculo de tratamentos térmicos.

Como exemplo de software dedicado, posso citar o DANTE, referência global em simulação do tratamento térmico. Eu me baseio nessa opção para falar da primeira possibilidade de se obter dados de materiais: testes experimentais. Esses testes são demorados e dispendiosos, mas o DANTE já reúne um banco de dados muito completo e largamente validado, permitindo inclusive que o profissional faça alterações na composição química ou tamanho de grão do metal de interesse, por exemplo. A Fig. 1 mostra a influência na alteração do teor de molibdênio no diagrama de transformação de fases para uma liga de aço 41XX dentro do DANTE. Uma outra maneira seria utilizar algoritmos capazes de prever todos os dados do material, incluindo o comportamento para cada fase, sem a necessidade de se realizar 14 JUNHO 2021

Industrial Heating

Fig. 2. Previsão de dados de uma liga de aço 86XX usando o HT Adviser do QForm

Fig. 3. Previsão de dados de uma liga de aço 33XX via JMatPro para tratamento térmico

SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL ensaios em laboratório. Alguns dos softwares dedicados a processos como o forjamento (e outros), mas que possuem módulos adicionais que permitem uma simulação integrada da conformação, possuem funções para prever os dados necessários para se realizar uma simulação de tratamento térmico. Por exemplo, este é o caso do software QForm, equipado com o “HT Adviser” para a previsão de dados de materiais necessários para a simulação do processo. A Fig. 2 mostra o HT Adviser sendo utilizado para prever os dados de uma liga de aço 86XX. Finalmente, é possível utilizar um software totalmente dedicado à previsão de dados completos para o

uso em simulações de tratamentos térmicos, no caso o JMatPro. Esse é um software único que gera dados referentes ao comportamento da liga em diversas condições distintas, bem como as propriedades mecânicas, físicas e termofísicas em ração das condições e do histórico de processo.

O JMatPro possui funções de exportação direta para softwares de simulação do tratamento térmico, como por exemplo para o QForm. A Fig. 3 mostra a configuração de uma simulação para a geração e exportação de dados completos a serem utilizados na simulação do processo em um software com módulo de tratamentos térmicos.

Industrial Heating

JUNHO 2021 15

Indústria & Negócios

Novidades

INFORME PUBLICITÁRIO TAV tem Fornos a Vácuo Versáteis e Inovadores para Mercado de Tratamento Térmico a Vácuo Com um trabalho baseado em qualidade, tecnologia e customização, a TAV, em parceria com a representante LMTerm, projeta e comercializa fornos a vácuo de ponta para diversos setores da indústria.

Atualmente são mais de 850 fornos a vácuo instalados pelo mundo, em mais de 45 países. Na América Latina são cerca de 40 equipamentos usados pela indústria de tratamento térmico, aeronáutica, cerâmicas avançadas, entre outras.

Seja qual for o segmento, o projeto é pensado para que o cliente aumente a produtividade e a eficiência da empresa, atendendo aos mais rigorosos regulamentos de segurança e ambientais. Entre os equipamentos estão o forno horizontal, o vertical e o forno carro. Conheça as características de cada um: Forno horizontal - Flexibilidade de carregamento, versatilidade de processos, design compacto, aquecimento por convecção, possibilidade de resfriamento multidirecional. Os fornos horizontais possuem porta pivotante com dobradiça, câmara térmica de geometria circular ou retangular e alta versatilidade de uso. Um grande grupo de vácuo permite a rápida evacuação da câmara e alto nível de vácuo operacional.

A alta potência instalada aliada à grande superfície dos elementos de aquecimento, bem como a possibilidade de aquecer a carga por convecção em baixas temperaturas, permitem uma rampa de aquecimento rápida e uniforme e ainda ciclos mais curtos.

Um sistema de resfriamento de circuito fechado pode combinar alta capacidade de fluxo, altas pressões e distribuição de fluxo de gás para garantir um resfriamento rápido e uniforme da carga. Aliado a um sistema SCADA, fornece acompanhamento global e controle do forno e medição de desempenho das funções.

O sistema é ecologicamente correto e consome energia elétrica apenas quando necessário. Não polui o ar, nem a água.

Forno Vertical - Para peças com estruturas que se estendam para o alto, os fornos verticais a vácuo oferecem uma resposta precisa e garantem distribuição homogênea da temperatura, mesmo para geometrias complexas e densidades de carga muito altas.

O sistema é planejado e permite carregamento pela parte superior ou pela parte inferior. Além disso, possibilita elevar 16 JUNHO 2021

Industrial Heating

Forno horizontal

Forno vertical

Forno carro

Indústria & Negócios

Novidades

INFORME PUBLICITÁRIO LMTerm lança novo site mais completo e moderno cargas longas ou volumosas para transferilas com rapidez e precisão para a posição desejada. Com o posicionamento dos termopares, é possível medir com facilidade a temperatura mesmo em locais difíceis de alcançar.

Outra vantagem por conta do projeto vertical é a economia de espaço na fábrica.

Além disso, as cargas também podem ser temporariamente armazenadas embaixo do forno e depois levantadas.

Forno Carro - Com soleira móvel capaz de ser carregado com ponte rolante para peças de grande porte, os fornos tipo carro é conhecido também como soleira móvel.

Eles são aplicáveis para peças de grande dimensão e peso, com segurança máxima.

O carro montado possui um trilho motorizado e porta integrada, que permitem peças para dentro e para fora do forno, possibilitando o uso de todo o seu comprimento.

A configuração diferenciada do forno com carro integrado na parte inferior permite içar cargas muito grandes, pesadas ou delicadas. Dessa forma, o esforço humano é reduzido por meio de uma ponte rolante ou guindaste.

Graças ao layout específico, os termopares podem ser posicionados em toda a carga com facilidade, permitindo que pontos difíceis sejam alcançados.

A LMTerm lançou o novo site, que contempla todo o portfólio da empresa, que há quase 13 anos une tecnologia e inovação para fornecer soluções completas e integradas em equipamentos para tratamento térmico e superficial.

De acordo com Luciano Micheletto, diretor e fundador da LMTerm, o site vem para demonstrar aos clientes a gama de produtos e serviços da empresa, que conta com fornos a vácuo, fornos industriais, lavadoras a vácuo, equipamentos para recobrimento PVD/PECVD, grafite, fibra de carbono, peças, acessórios e muito mais. “Temos agora mais detalhes sobre os produtos, a possibilidade de baixar alguns catálogos e também de acionar diretamente nosso time de especialistas.”

Outra novidade é a aba Segmentos, na qual é possível consultar os principais setores nos quais os equipamentos LMTerm são aplicáveis. Quem deseja mais sobre Service Care, Manutenção Corretiva e Preditiva, Reforma e Retrofit, Treinamentos e Consultoras tem uma área especial no portal para consultas.

O site conta também com detalhes da história da LMTerm, ressaltando os principais pontos da trajetória da empresa situada em São José dos Campos (SP). “Ao longo de nossa história, crescemos e nos desenvolvemos muito.

Ampliamos o leque de produtos, serviços, além de atender clientes por toda a América Latina. A ideia é seguir neste caminho e crescer ainda mais.”

Para quem quer ficar bem informado, a LMTerm lançou também o campo Notícias, no qual será possível consultar as novidades relacionadas à empresa e ao mercado.

Quer saber mais?

Fale com a TAV/LMTerm: comercial@lmterm.com.br/ (12) 3021-4781.

Industrial Heating

JUNHO 2021 17

Indústria & Negócios

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NOTÍCIAS TECNOVACUM instala Forno a Vácuo Seco Warwick Combustol A empresa TECNOVACUM Tratamento Térmico de Metais, situada na cidade de Caxias do Sul, estado do Rio Grande do Sul, adquiriu e já instalou um forno a vácuo com capacidade de carga de até 1500 kg.

O equipamento fornecido é um moderno forno a vácuo de parede fria, do tipo horizontal com carregamento frontal que incorpora têmpera a gás sob alta pressão. O forno possui um design compacto com ventilador de recirculação interna e trocador de

calor, requerendo o mínimo espaço de chão de fábrica. O sistema de

recirculação de gás de resfriamento inclui um arranjo de multi-bocais de

Forno a Vácuo SW Combustol, forno no cliente

Forno a Vácuo SW Combustol, forno montado no cliente visto de frente fechado

Forno a Vácuo SW Combustol, forno aberto na fábrica da Combustol 18 JUNHO 2021

Industrial Heating

Indústria & Negócios

Novidades

NOTÍCIAS alimentação de gás para otimizar a uniformidade e a taxa de resfriamento da carga durante a têmpera. Isolamento e elementos de aquecimento em grafite resistente garantem tratamentos confiáveis neste forno robusto projetado para trabalho em área industrial. A câmara de aquecimento garante melhor uniformidade de temperaturas na sua área útil de trabalho. Sistema de bombas de vácuo, potência de aquecimento e sistema de resfriamento são generosamente dimensionados para permitir uma ampla gama de aplicações de tratamento térmico industrial, incluindo têmpera a gás, revenimento, recozimento, desgaseificação, brasagem entre outros. O forno foi completamente montado, testado contra vazamento, e então desmontado onde requerido para o transporte até o cliente final. O sistema fica pronto para operação após a remontagem, interligação dos subsistemas e conexão às linhas de utilidades do cliente (energia elétrica, água e nitrogênio). Abaixo o resumo técnico do forno:

Zona de Trabalho Dimensões úteis (LxAxC)

900 x 900 x 1.200 mm

Máximo peso bruto da carga

1.500 kg

Temperatura Temperatura máxima Uniformidade de temperatura

1300oC

De 150oC até 750oC em convecção

± 5oC

De 600oC até 1300oC em vácuo

± 5oC

Vácuo Vácuo de trabalho

5x10-2 mbar

Faixa de controle de pressão parcial

10-1 a 10 mbar

Aquecimento Convectivo Atmosfera convectiva

Sob nitrogênio a pressão máx. de 1 a 3 bar abs

Sistema de Resfriamento a Gás Gás de tempera

Nitrogênio

Max. pressão de têmpera

10 bar abs.

Entrada do fluxo de gás de resfriamento

Bocais ao redor de toda a área útil de carga e na porta frontal

Sistema de Controle CLP

S7-300 Siemens

Interface do operador

IHM Siemens multitouch Industrial Heating

JUNHO 2021 19

DEDICADO AO CLIENTE A SOLUÇÃO PERFEITA PARA TRATAMENTO TÉRMICO

- Vasta gama de soluções de tratamento térmico a vácuo - As melhores hot zones (camaras térmicas) - Alto nível de vácuo durante trabalho - Uniformidade de temperatura de primeira classe - Em conformidade com os critérios estabelecidos pela AMS 2750 F, CQI9 e Indústria 4.0 - Equipe Técnica Experiente - Assistência rápida em todo o mundo TAV VACUUM FURNACES SPA ph. +39 0363 355711 info@tav-vacuumfurnaces.com www.tav-vacuumfurnaces.com Representante América do Sul: LMTerm - Tecnologia em Processamento Térmico - +55 (12) 3021 4781 - www.LMTerm.com.br

TRATAMENTO TÉRMICO DE NÃO FERROSOS

Fig. 1. Forno de trabalho contínuo para tratamento térmico de molas a uma temperatura de trabalho de até 500 ° C

Fig 1. Ford Modelo T

Avanços no Tratamento Térmico para Redução de Peso por Alumínio Tim Donofrio – Can-Eng Furnaces International Ltd .; Niágara Falls, CANADÁ O desenvolvimento de materiais de alumínio e os primeiros automóveis produzidos em massa chegaram aos mercados em épocas semelhantes.

O

alumínio foi descoberto no início de 1800 e foi produzido em quantidade durante a virada do século 20 usando o processo de fusão HallHéroult. Curiosamente, Carl Benz estava patenteando sua primeira versão de um automóvel autopropelido com motor de combustão interna durante a mesma época. Durante esses tempos, automóveis ou carruagens sem cavalos eram um luxo e difícil para as pessoas comuns.

Henry Ford logo seguiu com o desenvolvimento de seu Modelo T produzido em massa (Fig. 1), que colocou a América sobre rodas. Sabemos que a Ford estava preocupada com a integração da eficiência de fabricação em qualquer lugar que pudesse ser realizada. O resultado

dessas medidas de redução de custos foi apresentado no início de outubro de 1908, quando a primeira linha de produção do Ford Modelo T foi montada na fábrica da Piquette Avenue em Detroit. A Ford percebeu que o efeito da simplificação, padronização, escala e linhas de montagem móveis resultou na redução do custo do veículo de $ 825/unidade em 1908 para $ 260/unidade em 1925, permitindo que os veículos fossem acessíveis às massas em todos os lugares.

Pressões automotivas - CO2 e Economia de Combustível A integração de materiais e componentes leves em Industrial Heating JUNHO 2021 21

TRATAMENTO TÉRMICO DE NÃO FERROSOS

Fig 2. Amostra de peças estruturais

automóveis tem sido uma força motriz da indústria automotiva global desde o embargo do petróleo no início dos anos 1970. Desde então, os fabricantes integraram novas tecnologias leves que resultaram em plataformas de eficiência de combustível aprimoradas e projetos de capacidade e tamanho do trem de força reduzidos. Muitas dessas tecnologias foram derivadas de leis que variam de país para país, algumas com foco nos níveis de emissão e outras na economia de combustível.

Nos EUA, o foco foi nas emissões de CO₂ e nos padrões Corporate Average Fuel Economy (CAFE).

Recentemente, os limites dos EUA foram alterados. Essas alterações aplicam-se aos modelos de veículos de 2021 a 2026, onde os limites foram reduzidos para uma redução anual de 1,5%, em comparação com os requisitos anteriores para reduções anuais de 5%. É claro que, à medida que os governos mudam, as políticas também mudam, e os argumentos de ambos os lados certamente chegarão aos tribunais e manterão as pressões sobre os produtores automotivos.

22 JUNHO 2021

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Iniciativas de Peso Leve e Segurança As iniciativas de redução de peso dos automóveis assumiram muitas formas nos últimos 35 anos. Eles incluem o redesenho dos sistemas de suspensão, projetando motores menores e mais potentes e integrando materiais leves alternativos. Além disso, os fabricantes automotivos e de mobilidade eletrônica enfrentam maiores expectativas de segurança.

Essas pressões são tratadas com a implementação de medidas de segurança ativas, como pré-tensionamento do cinto, airbags, alarme de colisão, assistência para mudança de faixa e visão traseira, para citar alguns. As medidas de segurança passiva incorporadas aos projetos dos veículos incluem recursos estruturais que maximizam a capacidade de absorção de impacto e energia, rigidez dinâmica local e seções de alta resistência que minimizam as penetrações nas células de segurança.

Hoje, a maioria dos fabricantes utiliza uma abordagem híbrida para selecionar materiais estruturais e formas de produtos para cada classe de preço de plataforma individual.

TRATAMENTO TÉRMICO DE NÃO FERROSOS

Esta abordagem híbrida pode incluir a integração de alumínio, aços de alta resistência, termoplásticos e materiais de fibra de carbono para atender aos requisitos de projeto.

As formas do produto podem incluir componentes formados, estampados, forjados e fundidos de alumínio e aço. Este artigo se concentrará em componentes estruturais leves de alumínio que podem ser moldados por meio de processos de gravidade, baixa pressão, metal semi-sólido ou fundição sob pressão (HPDC). Esses processos estão atualmente produzindo torres de choque de veículos; Pilares A-B-C; caixas de torque; caixas de bateria; armações da porta traseira; caixas de unidades de acionamento elétricas; nós traseiros e membros longitudinais; membros cruzados; berços de motor; estruturas de portas; colchetes; colunas de direção; e componentes do painel da console (Fig. 2).

No início dos anos 2000, vimos fabricantes de veículos premium integrarem componentes estruturais de alumínio.

Hoje, é comum enquanto os engenheiros se concentram na próxima onda de plataformas de veículos e e-mobilidade.

O Relatório Drucker Frontier da Associação de Alumínio (Fig. 3) informou recentemente aos leitores que o uso de alumínio em plataformas automotivas deve crescer de 30%

em 2020 para até 45% em 2030, um aumento de 50% nos próximos 10 anos. Mais importante para os fabricantes é que os componentes de alumínio (excluindo chapas e produtos extrudados) devem crescer mais de 200% em relação aos níveis de 2018 até 2030.

Alumínio de Peso Leve - Avanços em Sistemas de Tratamento Térmico Flexível O objetivo de introduzir o tratamento térmico no processo de fabricação é alterar as propriedades mecânicas dos componentes e desenvolver uma combinação ideal de níveis de desempenho de resistência e ductilidade.

Dependendo dos requisitos do componente, esses processos podem incluir apenas o tratamento T-5 por envelhecimento artificial; o tratamento por solubilização T-6; resfriado e envelhecido artificialmente; tratamento por solubilização T-7; e resfriado e artificialmente sobreenvelhecido.

Um exemplo de um perfil de processo térmico típico de três estágios T-6 é mostrado na Figura 4 e integra um estágio de tratamento de solubilização seguido por uma transferência rápida para um sistema de resfriamento preciso por ar (Precision Air Quench - PAQ ™). É aqui que a

Fig 3. Relatório Drucker Frontier da Associação de Alumínio Industrial Heating JUNHO 2021 23

TRATAMENTO TÉRMICO DE NÃO FERROSOS

temperatura do produto cai rapidamente para o terceiro estágio, onde o produto é envelhecido artificialmente por um período de tempo com base na composição da liga de alumínio e nas propriedades de desempenho máximo.

As temperaturas de processamento e os tempos de imersão são selecionados para atingir as propriedades desejadas com base na capacidade da liga de alumínio de desenvolver uma solução sólida homogênea e a microestrutura antes do tratamento térmico. A uniformidade dos parâmetros do tratamento térmico é crítica para o sucesso dos processos de fabricação de alta qualidade. O controle altamente preciso contribui para a uniformidade das propriedades mecânicas do componente final, eliminação da distorção da peça e redução dos níveis de tensão residual.

As demandas de uniformidade de temperatura de processamento estão constantemente sendo pressionadas.

Como tal, é comum para sistemas de tratamento térmico atingir ± 5°C ou melhor uniformidade de temperatura de processamento. Além da uniformidade da temperatura, o processo de resfriamento é uma das etapas mais críticas e precárias no processo de tratamento térmico

- particularmente no processamento de componentes estruturais de paredes finas e baixa massa.

Para resolver essas questões, os projetistas de sistemas de tratamento térmico garantem que os processos sejam validados usando uma combinação de ferramentas de modelagem dinâmica de fluidos computacional (CFD Computational Fluid Dynamic) e equipamentos de teste de desenvolvimento de P&D disponíveis. Um exemplo de trabalho de modelagem CFD usado para validar o projeto do sistema antes da produção de equipamentos em grande escala é mostrado na Figura 5.

O parâmetro do processo do sistema de tratamento térmico e a flexibilidade da capacidade são prioridade máxima ao avaliar a integração da capacidade do tratamento térmico aos processos de fabricação. Em um ambiente onde as decisões são baseadas em requisitos futuros para plataformas de veículos elétricos (EV - Electric Vehicle), veículos elétricos a bateria (BEV - Battery Electric Vehicle) e motores de combustão interna (ICE - Internal Combustion Engine), existem grandes incógnitas.

Essas decisões são difíceis porque cada plataforma terá diferentes necessidades de processamento de tratamento

Temperatura °F

Tratamento Térmico de Solubilização

Resfriamento

Envelhecimento Artificial Precipitação / Endurecimento

Tempo, Minutos Fig 4. Exemplo de um típico perfil de processo térmico de três estágios T-6

24 JUNHO 2021

Industrial Heating

TRATAMENTO TÉRMICO DE NÃO FERROSOS

Fig 5. Trabalho de modelagem CFD (Computational Fluid Dynamics Dinâmica de Fluidos Computacional) usado para validar o projeto do sistema antes da produção de equipamentos em grande escala

térmico com base nos produtos produzidos, os parâmetros necessários e os volumes previstos. O velho ditado “tamanho único” não se aplica mais, uma vez que os fabricantes exigem designs de equipamentos de tratamento térmico que sejam ultraflexíveis e adaptáveis aos requisitos de processamento de vários parâmetros de tratamento térmico e tipos de produtos.

Esses projetos também devem fornecer eficiência de custo operacional conforme flutua a demanda do produto.

As considerações do sistema de tratamento térmico flexível incluem o seguinte: • Operação escalável para alta eficiência, independentemente da demanda do produto • Configuração de carregamento para adaptação de geometria e massa de produto diferente • Ponto de ajuste de temperatura flexível, taxas de aquecimento, tempos de imersão e etapas de processo de temperatura variável • Sistemas flexíveis de transporte, entrega e transporte de produtos • Flexibilidade de resfriamento por meio de opções para água híbrida e PAQ ™, fluxo de meios de resfriamento, configurações de direção e temperatura • Rastreamento de transportadora, identificação de produto e sistemas de aquisição de parâmetros críticos de processamento.

PARA MAIS INFORMAÇÕES: Tim Donofrio, Can-Eng Furnaces International, Ltd., Niagara Falls, Canada; tel: 905-390-6526; e-mail: tdonofrio@can-eng.com; web: www.can-eng.com.

Fig 6. Layout de sistema de tratamento térmico modular moderno e flexível Industrial Heating JUNHO 2021 25

FUSÃO, CONFORMAÇÃO E UNIÃO DE NÃO FERROSOS

Brasagem vs.

Solda por Brasagem

Fig. 1. Brasador de maçarico usando uma técnica de tocha de soldabrasagem para derreter o metal de adição de brasagem (BFM - Brazing Filler Metal) com a chama e construir um filete na união.

Dan Kay, Connecticut, EUA Este artigo discute as diferenças entre brasagem e Solda por brasagem (Braze Welding) de material não ferroso.

Pergunta: Eu estava soldando com maçarico um tubo de cobre de grande diâmetro em uma conexão de cobre e construí um bom filete no topo da junta a pedido do meu cliente.

Alguém me disse que a junta que fiz não era propriamente soldada, mas sim solda brasada. O que ele quis dizer? Como a soldagem por brasagem com uma tocha se compara ao que eu pensei que estava fazendo?

Resposta: A brasagem adequada com tocha envolve três etapas importantes: 1. Aquecer de maneira abrangente a junta inteira com uma ou mais pontas com fontes de calor (multi-chama), que são mantidas longe o suficiente do conjunto para que o aquecimento excessivo NÃO ocorra no tubo ou conexão.

26 JUNHO 2021

Industrial Heating

2. O fio / haste de metal de adição de brasagem (BFM - Brazing Filler Metal) NUNCA é alimentado diretamente através da chama da tocha.

3. O calor da tocha é mantido longe da borda superior da junta, tanto quanto possível, para que o calor da tocha possa manter o máximo de toda a junta aquecida. O BFM derretido pode então ser puxado para dentro e através da junta, resultando em apenas um pequeno filete na borda superior da junta.

Como você descobriu, as pessoas costumam pensar que estão “brasando com maçarico”, mas na verdade estão usando uma “técnica de solda por brasagem com maçarico” sem perceber. É assim que se parece um procedimento típico de “solda por brasagem” por tocha.

1. O calor da ponta da tocha (que pode ser uma ponta de um único orifício ou uma ponta multi-chama) é focado no topo da junta e mantido tão próximo que o cone interno da chama muitas vezes incide diretamente com as superfícies do metal.

2. O fio / haste BFM é alimentado através da chama, que é usada para derreter o BFM e colocá-lo no topo da junta.

3. A ponta da tocha é movida lentamente ao redor da parte superior da junta, e mais BFM pode ser alimentado através da chama, conforme necessário, para garantir que um filete significativo de BFM seja formado na parte superior da junta.

Isso é ilustrado na Fig. 1. Observe o filete sendo construído no topo

FUSÃO, CONFORMAÇÃO E UNIÃO DE NÃO FERROSOS

da junta e a falta de ação capilar do BFM para dentro da junta. Observe que - como é necessário para uma técnica de solda por brasagem adequada - o calor é mantido próximo ao topo da junta a ser brasada, o fio / haste BFM é alimentado através da chama para depositar o BFM no topo da junta, onde permanece (já que o BFM gosta de ir onde está mais quente) e um grande filete é construído no topo da junta. Eu não me importo com o que seu cliente quer que você faça, um grande filete no topo de uma junta brasada é uma prática incorreta de brasagem.

Lembre-se de que a solda brasagem tem pouco a ver com o projeto da junta sendo “brasada”. Em vez disso, é sobre a técnica de como a tocha é manuseada e movida ao redor da parte externa da junta. Portanto, seu método de manuseio e manipulação da tocha determina se você está brasando ou realizando uma solda por brasagem.

Em 1991, eu lembro que o Comite C3 da American Welding Society (AWS) corretamente decidiu incorporar um capítulo inteiramente novo sobre Braze Welding (solda por Brasagem) na 4ª edição de seu AWS Brazing Handbook para que as pessoas pudessem entender melhor do que trata realmente esse processo. Esse mesmo capítulo foi então transportado (e ligeiramente atualizado) para a 5ª edição do AWS Brazing Handbook em 2007 no Capítulo 19 (pp. 359-368) Embora esses capítulos descrevam o processo, que vários tipos de equipamentos são usados (tochas, soldadores por pontos, etc.) e que tipo de metais de enchimento são apropriados. O Comitê ao escrever o capítulo não se propôs a mostrar a alguém como,

com a mesma tocha, pode-se usá-la para solda por brasagem. Ao ajustar as configurações da tocha e as posições das mãos, a tocha pode ser usada para uma brasagem por tocha eficaz em um tipo diferente de montagem. Modificando as configurações da tocha e as técnicas de posicionamento manual mais uma vez, um processo adequado de soldagem por tocha pode ser conduzido. Tudo com a mesma tocha.

O leitor desses capítulos sobre solda brasagem é deixado por sua própria imaginação e experimentação para descobrir tudo sobre isso. Sim, a mesma tocha pode ser usada para cada processo (brasagem, solda por

TOCHA

brasagem e soldagem), mas as técnicas de manuseio da tocha envolvidas - e o treinamento - são muito diferentes.

Problema Em nenhuma parte da literatura que estudei sobre o assunto de solda brasagem (e li muito) há uma descrição completa de como precisamente segurar e manipular fisicamente uma tocha em relação à haste de metal de enchimento fazer uma solda por brasagem em um tubo de diâmetro grande por encaixe. Nem há qualquer explicação de por que a solda por brasagem pode ser preferível à brasagem por maçarico para essa mesma junta,

METAL DE ADIÇÃO FLUXO

DIREÇÃO DA SOLDA

Fig. 2. Junta chanfrada

Filete BFM

Fig. 3. Técnica de soldabrasagem mostrando a parte superior da junta sendo aquecida Industrial Heating

JUNHO 2021 27

FUSÃO, CONFORMAÇÃO E UNIÃO DE NÃO FERROSOS

dependendo da situação de uso final em que o conjunto unido deve operar.

As diferenças entre os dois processos são enormes e devem ser entendidas por qualquer soldador que pensa ser capaz de fazer tanto a brasagem quanto a solda brasagem ou quando está tentando decidir se um processo é mais apropriado que o outro.

Exemplo de Manuseio de Tocha Nas últimas décadas, muitas vezes vi muitos autoproclamados “especialistas” em tochas me mostrarem suas supostas habilidades de brasagem com tochas para unir alguns grandes conjuntos tubulares quando, na verdade, estavam demonstrando suas habilidades de solda brasagem.

O brasador aquecia uma conexão tubular de cobre (ou bronze ou latão) de 50 mm de diâmetro usando uma ponta de tocha de um único orifício com uma chama intensa (às vezes não adequadamente ajustada com chama não oxidante). A chama foi movida ao redor da parte superior da junta para pré-aquecê-la, enquanto a manteve bem contra a parte superior da junta, de modo que o cone interno da chama da tocha frequentemente tocasse os metais de base. Ele me disse que isso o ajudou a aquecer a junta mais rapidamente. Então, enquanto aquecia a área da junta dessa maneira, ele alimentava a haste do BFM através da chama, permitindo que a chama fundisse o BFM, que era então depositado no topo da junta onde o tubo de diâmetro maior entrava na conexão.

Ele então trabalhou lentamente ao redor da parte superior da junta, alimentando mais e mais BFM ao redor da parte superior da junta, conforme necessário, até que um bom 28 JUNHO 2021

Industrial Heating

Fig. 4. O uso de uma tocha de ponta dupla, com pontas multi-chama em cada braço, é ideal para a brasagem de tubos e conexões de dimensões maiores.

Fig. 5. O uso de uma tocha tipo C permite que as chamas aqueçam diretamente a conexão (cortesia da Uniweld).

filete fosse perfeitamente depositado ao redor de toda a parte superior da junta. Ele me disse que seu cliente queria que ele construísse um filete de bom tamanho ao redor da junta.

Eu o elogiei por sua boa técnica de solda por brasagem. Sim, ele realmente sabia fazer uma solda por brasagem, mas obviamente não sabia brasar corretamente.

FUSÃO, CONFORMAÇÃO E UNIÃO DE NÃO FERROSOS

Nota Importante O “ espalhamento do calor” da chama da tocha durante o processo de solda por brasagem realmente faz com que parte do BFM derretido flua um pouco para dentro do encaixe da junta de modo que, ao contrário da soldagem pura, o BFM não é estritamente um filete sentado apenas no topo da união? Sim, parte do BFM fundido pode realmente ser puxado para dentro da junta por capilaridade, mas tal ação é menor e não é a intenção da solda por brasagem.

A brasagem Adequada Aquece Toda a União, não Apenas a Parte Superior A Figura 4 mostra a maneira adequada de aquecer uma grande conexão para brasagem. Observe que a chama é muito ampla e mantida a uma distância considerável da parte que está sendo aquecida, de modo que a chama envolva completamente toda a área da união, incluindo o espaço capilar abaixo do topo da junção. O ideal é usar uma tocha multi-chama ou, melhor ainda, uma tocha de ponta dupla, que permite o aquecimento uniforme de grandes acessórios de todos os lados.

Na soldagem por brasagem, apenas o topo da junta é aquecido (Fig. 3).

Outra opção seria o uso de uma cabeça de tocha circular tipo C (Fig. 5) que pode envolver completamente a conexão / tubulação para aquecer uniformemente toda a área da junção.

Ao brasar (não solda por brasagem), observe como o calor é aplicado na conexão (Fig. 6) longe da própria junta em vez de apenas aquecer o topo da junta como seria feito na soldagem por brasagem. Esta é uma diferença muito importante e facilmente observada entre a brasagem com maçarico e a solda

Fig. 6. Para a brasagem correta por tocha, a chama é direcionada logo abaixo na conexão, não no topo da união (cortesia de J.W. Harris).

Fig. 7.A técnica de solda por brasagem adequada envolve aquecer a parte superior da junta e, em seguida, alimentar o fio / haste BFM através da chama para fundir o BFM.

por brasagem.

Ao deixar de observar a temperatura do metal base (Tabela 1) e simplesmente alimentar o BFM através da chama, você pode não deixar a junta quente o suficiente para puxar por capilaridade o BFM derretido. Assim, se a chama for mantida no topo da junta,

ela irá derreter o BFM e depositá-lo para formar um filete no topo da junta (Fig. 8).

Em comparação, ao fazer de maneira adequada a brasagem com maçarico, o calor é mantido na conexão que está sendo brasada bem abaixo do topo da junta (Fig. 9). O BFM é então aliIndustrial Heating

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FUSÃO, CONFORMAÇÃO E UNIÃO DE NÃO FERROSOS

mentado no topo da junta, permitindo que o metal base quente derreta o BFM e o leve para dentro da conexão.

O BFM nunca deve ser alimentado através da própria chama.

Observe no lado esquerdo da Tabela 1 que, para a soldagem com tocha adequada, você deve ser capaz de ver o metal de base começar a brilhar com uma cor que varia de vermelho claro a laranja (870 - 925°C). Isso significa que o metal de base em si estará quente o suficiente para derreter qualquer haste de BFM de cobre - fósforo em contato com ela, permitindo assim que o BFM seja puxado para dentro da junta por ação capilar.

Conclusões Demais pessoas assistem aos soldadores usando uma técnica de solda por brasagem para criar uma união de tubos e pensam erroneamente que estão vendo uma brasagem normal em andamento. Eles estão perdendo as principais diferenças entre a brasagem adequada com maçarico e uma

técnica de solda por brasagem que não é realmente uma boa brasagem.

Aqui estão as principais diferenças a serem observadas.

1.Ajuste e limpeza da junta: Para que a brasagem seja eficaz em uma união tubular, as folgas da junta devem atender aos requisitos típicos para um bom ajuste (ou seja, folgas diamétricas da junta na faixa de 0,025 - 0,15 mm). Todas as superfícies da junta devem ser completamente limpas antes da brasagem para garantir que nenhum óleo, lubrificante, graxa ou sujeira permaneça nas superfícies da junta. As juntas solda por brasagem muitas vezes não atendem a esses critérios, e essa é uma boa pista de que não será uma brasagem normal.

2. Aquecimento: A brasagem adequada envolve o aquecimento de toda a conexão, não apenas a parte superior da junta, enquanto a solda por brasagem normalmente concentra o calor apenas na parte superior da junta.

3. Distância da chama: Na brasagem adequada por tocha, a chama é mantida longe da conexão longe o suficiente para que a chama envolva toda a circunferência e comprimento da conexão para aquecer uniformemente toda a junta (Fig. 4) não apenas a parte superior (Fig. 7).

4. Alimentação do BFM: Na brasagem adequada, o BFM nunca é alimentado através da chama da tocha. Em vez disso, enquanto a chama está aquecendo a conexão, o fio / haste BFM é adicionado na parte superior da junta (longe da chama), e o calor no metal de base deve derreter o BFM e fazer com que seja puxado para dentro da junta onde a chama envolvente está atingindo todo o encaixe. Em contraste, na solda por brasagem, o BFM é alimentado através da chama, que é mantida no topo da junta. O calor da chama derrete o BFM, que então se acumula no topo da junta, onde pode se solidificar como um belo filete.

METAL DE ADIÇÃO DE BRASAGEM (BFM)

VAZIO NO CAPILAR

VAZAMENTO

Fig. 8.Seção transversal de uma junta brasada, mostrando a retenção do BFM no topo da união. Às vezes, as pessoas constroem um filete (mostrado à esquerda) no topo da união pensando que isso ajuda a fazer uma junta de maior resistencia (cortesia de J.W. Harris).

30 JUNHO 2021

Industrial Heating

FUSÃO, CONFORMAÇÃO E UNIÃO DE NÃO FERROSOS

5. Inserir o BFM na junta: Quando uma técnica apropriada de brasagem com maçarico é usada, a chama é movida para baixo ao longo da conexão após o BFM ter derretido para que o BFM derretido seja puxado para baixo

e dentro de toda a junta por ação capilar. Para uma brasagem com maçarico adequada, você deve ser capaz de ver o BFM penetrar todo o caminho até a extremidade oposta da junta de onde foi alimentado inicialmente.

Fig. 9.O calor da tocha é mantido posicionado na conexão, longe do topo da união. O BFM é alimentado na parte superior da junta e o calor o puxa para dentro da conexão o material de adição (cortesia de J.W. Harris).

Fig. 10. Filete pequeno

6. Filetes: a brasagem adequada sempre fará com que o BFM derretido seja puxado para dentro da junta, deixando para trás apenas um filete externo muito pequeno (ou um pequeno filete rebaixado) onde o BFM foi aplicado pela primeira vez. Grandes filetes externos NUNCA são necessários para uma boa brasagem por tocha, e qualquer soldador ou cliente final que insista em um grande filete na junta não compreende o processo de brasagem. Mostre aos seus clientes a forma adequada de realizar uma brasagem.

Concluo com o que estou sugerindo como uma nova definição para solda por brasagem com maçarico.

A solda por brasagem com maçarico é um processo de união que usa um metal de adição com um liquidus acima de 450°C, mas inferior ao solidus do metal base a ser unido. A chama da tocha, que é mantida no topo da junta, derrete o metal de adição, e este metal de adição derretido é então depositado como um filete no topo da junta de uma maneira que não permite que flua através da junta por ação capilar.

Obs: O autor Dan Kay opera sua própria empresa de consultoria de brasagem em Connecticut, EUA (desde 1996) e está envolvido na brasagem por quase 45 anos. Ele obteve seu bacharelado em Engenharia Metalúrgica pelo Rensselaer Polytechnic Institute em 1966 e seu MBA pela Michigan State University em 1982.

Tradução gentilmente revisada por José A. Castillo L ara, Eng. de Soldagem, Fundador da JC&M Consultoria, Prof. na Fundação Santo André Doutorando no IPEN (USP) Industrial Heating

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GREFORTEC 30 anos de história

Antonio Gremes Pereira e filhos Andrea, Andressa e Rodrigo

32 JUNHO 2021

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Neste Junho de 2021, a Grefortec completa 30 anos de história fabricando fornos industriais e prestando serviços de tratamento térmico no Rio Grande do Sul. A empresa foi fundada por Antonio Gremes Pereira em 1991 em São Leopoldo, município industrial da Região Metropolitana de Porto Alegre. Antonio Gremes conta que na época ele, que é engenheiro (formado em Engenharia Elétrica pela Universidade Mackenzie, SP), trabalhava em uma empresa paulista fabricante de fornos para tratamento térmico.

Antonio foi encarregado de fundar uma filial da empresa no Rio Grande do Sul, e por conta disso, se mudou em 1989 com toda a sua família para São Leopoldo. Devido à crise econômica desencadeada pelo governo Collor, a empresa onde Antonio Gremes Pereira trabalhava desistiu do projeto e solicitou seu retorno. Mas, ele já tinha outros planos.

Tudo começou em uma garagem Antonio Gremes Pereira conta que desistiu de voltar para São Paulo por perceber no RS um mercado inexplorado até aquele momento. E começou a Grefortec em uma garagem em junho de 1991. A princípio como ABC Fornos Industriais, que, um ano depois, se transformou em Grefortec “Percebi que aqui no Estado havia uma área muito carente de serviços nesse setor e minha família já estava aqui comigo. Então comecei a empresa com pequenas manutenções na garagem da minha casa, e aos poucos fomos expandindo, tudo com muito esforço e dedicação” diz Antonio Gremes Pereira. O nome Grefortec é formado pela junção das iniciais de Gremes, Fornos e Tecnologia.

Naquela época Antonio trabalhava diretamente com a

Forno Tipo Campânula

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manutenção de fornos industriais e venda de peças de reposição. Conta que a mudança para o sul do Brasil gerou um choque de cultura, onde ele e a família precisaram se adaptar a um novo estilo de vida, totalmente diferente do ritmo de SP. Antonio Gremes Pereira comenta com satisfação sobre a expansão da empresa a cada década, principalmente com a fabricação e manutenção de fornos industriais.

A empresa foi capaz de perceber as novas necessidades dos clientes e do mercado, e ao mesmo tempo, procurar meios de supri-las.

Construção do maior forno térmico da América Latina Entre várias conquistas, uma das mais marcantes nos primeiros dez anos da Grefortec foi a construção do maior forno térmico da América Latina. O equipamento foi construído em Canoas/RS no ano de 1994 e tem

quase o mesmo tamanho de uma quadra de futsal.

Na segunda década, mais uma vez o olhar aguçado do fundador fez toda a diferença. Antonio Gremes Pereira percebeu que havia uma alta demanda para o tratamento térmico de peças na região. Porém, muitos clientes tinham dificuldade em adquirir seus próprios fornos, ou não tinham espaço para instalar o equipamento.

Pensando em suprir essa necessidade, a Grefortec passou a realizar também o tratamento térmico de metais. Assim em 1999 foi implantada a área de Prestação de Beneficiamento de Tratamento Térmico de Metais.

Hoje a empresa conta com uma planta com mais de sessenta equipamentos e equipes trabalhando em três turnos em São Leopoldo. Para atender a demanda, uma filial foi aberta em Indaiatuba, em 2019.

Antonio Gremes Pereira faz questão de destacar a importância do apoio da família nessa jornada: “Os primeiros vinte anos foram muito bons, crescemos e

Harald Berger, Gerente de Marketing Aichelin Group

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Andrea, Andressa e

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ganhamos reconhecimento no mercado. Mas a melhor parte foi quando comecei a contar com os meus filhos.

Eles chegaram cheios de ideias e prontos para ajudar, foi o início de uma nova fase, de renovação de energia para empresa” diz.

Em 2015, a Grefortec recebeu a licença exclusiva para ser fabricante oficial em toda a América do Sul da Aichelin Group, líder mundial em equipamentos e serviços para tratamentos térmicos e termoquímicos para indústrias. A parceria com a multinacional austríaca elevou o patamar da empresa para um nível internacional.

Expectativas para o futuro Antonio Gremes Pereira conta que as últimas três décadas lhe ensinaram a importância de persistir naquilo em que se acredita. Apesar das dificuldades do mercado, ele diz que sonha em “manter a empresa sempre no mesmo patamar, pregando o respeito e traduzindo nossos co-

e Rodrigo cortando bolo 30 anos da Grefortec

nhecimentos em prol da sociedade”. “Conquistamos tudo com muita batalha, a Grefortec está onde está porque nós fomos muito teimosos, não importava se caísse um galho, uma árvore ou uma montanha a nossa frente, a gente contornava o obstáculo. Podíamos sair um pouco machucados depois de cada desafio, mas sempre ficamos bem. Se eu pudesse definir esses trinta anos em uma palavra, ela seria persistência”. – Antonio Gremes Pereira Entre diversos aprendizados, ele cita a necessidade aprender sobre a legislação logo no início da empresa, assim como a de manter-se sempre atualizado em conhecimento técnico, muitas vezes trabalhando durante o dia e estudando a noite.

O desafio mais recente é a experiência de desenvolver uma nova filial e equipe na cidade de Indaiatuba/SP, onde Antonio Gremes Pereira trabalha há cerca de três anos. Ele destaca que toda essa jornada foi possível graças ao apoio fundamental dos seus filhos, colaboradores e a confiança dos seus clientes.

Equipe Grefortec nas comemorações de 30 anos

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TRATAMENTO TÉRMICO

AMS 2750F: Revisão Mais Recente para Requisitos de Pirometria Andrew Bassett, Aerospace Testing and Pyrometry; Bangor, Pa. EUA A Especificação de Material Aeroespacial 2750 (AMS - Aerospace Material Specification 2750) é a principal especificação de pirometria que fornece os requisitos para a calibração e teste de equipamentos de processamento térmico.

A

ntes considerada como a especificação para tratadores térmicos aeroespaciais e produtores de matéria-prima, a AMS 2750 agora passou para várias indústrias. Indústrias como processamento químico e revestimentos, fabricantes de dispositivos médicos, fundidos e forjados estão alguns outros além do tratamento térmico para adotar o AMS 2750 como o padrão a seguir quando se trata de testar equipamentos de processamento térmico.

Muitos dos principais aeroespaciais, como Boeing, Rolls-Royce, Pratt-Whitney, Bombardier e Lockheed Martin Aeronautics, adotaram todo ou quase todo o AMS 2750 como o padrão para pirometria. Em 2017, o Centro de Saúde Radiológica e de Dispositivos do FDA (Food and Drug Administration - Administração de Alimentos e Medicamentos) norte americano reconheceu formalmente o AMS 2750 para tratamento térmico de dispositivos médicos, 36 JUNHO 2021

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como fios cardíacos, substituições de juntas metálicas, grampos de titânio e agulhas, para citar alguns exemplos.

Como acontece com todas as especificações do AMS, cinco anos após o lançamento de uma especificação, um processo de revisão começa para ver se são necessárias alterações na especificação. A subequipe AMS 2750F se reuniu para a primeira reunião em outubro de 2017. Os membros incluíram Andrew Bassett, Testes e pirometria aeroespacial; Marcel Cuperman, Engenheiro de Equipe do Performance Review Institute para Tratamento Térmico; James LaFollette, GeoCorp Inc .; Doug Matson, Boeing; Brian Reynolds, Arconic; Doug Shuler, auditor da Pyro Consulting e Nadcap; e Cyril Vernault, Safran.

A equipe foi formada por especialistas nas indústrias de tratamento térmico, abrangendo termopares, prestadores de serviços de pirometria, primos aeroespaciais, pessoal do

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Nadcap e produtores de matéria-prima. A equipe tinha um objetivo em mente: esclarecer questões da revisão anterior.

Usamos ferramentas como o Guia de Referência de Pirometria emitido pelo PRI e recomendações de auditoria do Nadcap relacionadas a problemas de pirometria para corrigir falhas de revisões anteriores e atualizar as tecnologias mais recentes na indústria de processamento térmico.

Quando a AMS 2750F foi finalmente publicada em junho de 2020, o documento expandiu de 43 páginas para 54 páginas, adicionou mais oito definições de 79 para 87 e criou 14 novas tabelas de 11 a 25. As tabelas e figuras adicionais foram criadas para fornecer esclarecimentos sobre os requisitos. Por exemplo, a Tabela 10 foi adicionada para esclarecer a diferença entre os instrumentos de registro analógico e digital, e a Tabela 17 guiará os usuários nos cálculos de relacionamento de isenção de SAT (System Accuracy Testing). Novamente, nosso objetivo foi esclarecer questões que foram mal compreendidas ou interpretadas incorretamente nos últimos cinco anos.

A AMS 2750 é dividida em seções para melhor fluxo do documento e de acordo com a diretriz SAE, que são as seguintes.

Seção 1: Escopo da Especificação Seção 2: Documentação de Referência e Definições Seção 3: Requisitos Técnicos Seção 3.1: Sensores de Temperatura Seção 3.2: Instrumentação Seção 3.3: Equipamento de Processamento Térmico Seção 3.4: Teste de Precisão do Sistema (SAT - System Accuracy Testing ) Seção 3.5: Levantamento de Uniformidade de Temperatura (TUS -Temperature Uniformity Surveys ) Seção 3.6: Fornos de Laboratório Seção 3.7: Registros Seção 3.8: Arredondamento Seção 4: Provisões de Garantia de Qualidade Destacarei algumas das principais alterações no AMS 2750F em cada seção da especificação. A mudança mais gritante será que todas as tabelas ou figuras estão espalhadas por todo o documento. As revisões anteriores listavam todas as tabelas no verso da especificação. Esta é uma mudança exigida pela SAE. As tabelas agora são colocadas quando referenciadas pela primeira vez no corpo do texto.

Seção 1: Escopo da Especificação O escopo mudou de “Esta especificação cobre os requisitos pirométricos para equipamentos de processamento térmico usados em tratamento térmico” para “Esta especificação cobre os requisitos pirométricos para equipamentos usados no processamento térmico de materiais metálicos”. A principal mudança foram os materiais metálicos.

Como mencionei anteriormente, este documento foi transferido para vários outros setores e, eventualmente, será adicionado ao setor de compósitos. Outro acréscimo importante ao escopo foi o parágrafo 1.2, que permite que esta especificação seja usada em outras aplicações sem tratamento térmico, se especificado. Isso foi adicionado para incluir indústrias como processadores químicos, revestimentos, soldagem, etc. para fazer referência ao AMS 2750 para requisitos de teste de equipamentos de processamento térmico.

Seção 2: Documentos e Definições Aplicáveis Novos documentos adicionados a esta seção incluem IEC 60751 (Termômetros Industriais de Resistência de Platina e Sensores de Temperatura de Platina) e ISO / IEC 17025 (Requisitos Gerais para a Competência de Laboratórios de Teste e Calibração). IEC 60751 foi adicionado para abordar a permissão de termo resistências (RTD - Resistance Temperature Device) como um sensor permitido para ser usado em equipamentos de processamento térmico. A referência à ISO / IEC 17025 será discutida mais adiante no artigo na seção 4.

Houve acréscimos, exclusões e combinações de definições na AMS 2750, seção 2.2. Isso foi feito para fornecer clareza, bem como atender aos requisitos que foram adicionados ou excluídos da especificação. Algumas das definições adicionais ou modificadas são: • Ajustamento • Autoclave • Forno de batelada • Polarização ou mudança de entrada • Frequência (intervalo) - colocado em uma tabela e removido todas as outras definições, como semanal, quinzenal, trimestral, etc.

• Fornos de zonas múltiplas • Materiais não metálicos (precursor para atender autoclaves de união e prensas aquecidas na indústria de compósitos) • Offsets, offset de correção e offset de modificação Industrial Heating JUNHO 2021 37

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• Estufas • Equipamento de refrigeração • Termo resistência (RTD - Resistance Temperature Device) • Teste de precisão do sistema (comparação, alternativa e dispensa) • Rastreabilidade • Transmissor sem fio Seção 3.1: Sensores de Temperatura Requisitos e sensores adicionais foram adicionados ao AMS 2750F. A maior mudança é nos requisitos de precisão para todos os sensores de temperatura de metal base que constituem sensores de controle, registro, carga, TUS e SAT. Eles devem ser ± 2,0°F (± 1,1°C) ou ± 0,4% da leitura, o que for maior. Foi discutido com vários fabricantes de termopares em todo o mundo que a maioria dos usuários de termopares no tratamento térmico aeroespacial comprou apenas o que é definido como limites especiais de sensores de erro. Os requisitos para sensores de metal nobre - Tipo “R”, “S” e “B” - também exigem limites especiais de erro. Se as precisões dos Tipos “R”, “S” e “B” não forem atendidas, os fatores de correção devem ser aplicados durante o processamento térmico.

Vários termopares e sensores também foram adicionados, como: Tipos “M”, que não é uma designação oficial de todas as organizações internacionais de padrões para Níquel / Níquel-Molibdênio; Tipo “C,” Tungstênio / Rênio e RTDs; e Platinum Type Class A. Estes foram adicionados porque estão sendo utilizados em um novo processamento térmico, como a prensagem isostática a quente (HIP - Hot Isostatic Pressing).

Uma grande mudança veio para a reutilização de sensores de teste / carga dispensáveis. A subequipe forneceu dados que mostraram que certos termopares de metal básico estavam sujeitos a variações durante um período menor do que o previsto. Uma vez que esses sensores estavam sendo usados para testar e medir as temperaturas das peças, onde o tempo nas temperaturas é crítico, as restrições foram postas em prática da seguinte forma: • Sensores de metal base consumíveis usados abaixo de 500°F (260°C) - 3 meses, uso ilimitado • Tipos de metais básicos consumíveis “M,” “T,” “K” e “E” entre 500°F e 1200°F (260-650°C) - 3 meses ou cinco utilizações, o que ocorrer primeiro • Tipos de metais básicos consumíveis “N” e “J” entre 38 JUNHO 2021

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500°F e 1200°F (260-650°C) - 3 meses ou 10 usos, o que ocorrer primeiro • Todos os sensores de metal base descartáveis usados acima de 1200°F (650°C) - uso único Seção 3.2: Instrumentação Várias mudanças importantes para a instrumentação ocorreram para equipamentos de teste de campo primários, secundários, instrumentos de registro e deslocamentos.

O uso de instrumentos padrão primários e secundários fora do ambiente de laboratório agora é permitido. Esses instrumentos devem ficar dentro dos limites ambientais estabelecidos pelo fabricante, e a frequência de sua calibração, se utilizada fora do laboratório, passou a ser trimestral.

Os instrumentos de teste de campo agora deverão ter resolução de 0,1° em toda a faixa de uso pretendida. Por exemplo, um Fluke 53IIB não pode ler uma casa decimal acima de 1000°F (538°C) e não será permitido para uso como um instrumento de teste se usado acima de 1000°F. Os instrumentos de gravação digital também devem ter uma legibilidade mínima de 0,1°, dois anos após o lançamento da AMS 2750F. Isso foi adicionado para corrigir uma falha na AMS 2750. As precisões de calibração permitidas para instrumentos de processo são ± 2,0° F (± 1,1° C) ou ± 0,2% da leitura, o que for maior. Se a instrumentação de registro não tiver legibilidade de 0,1°, o fornecedor não seria capaz de mostrar conformidade com a porcentagem de leitura ou se eles estivessem processando materiais em Celsius.

Por exemplo, se um ponto de calibração é 1200°F, a precisão permitida é ± 2°F ou ± 0,2% da leitura, o que permite que o instrumento esteja dentro de ± 2,4°F. Se o instrumento de registro não tiver legibilidade de 0,1°, a conformidade não poderá ser estabelecida. Este novo requisito é apenas para instrumentos de gravação digital. Os gravadores analógicos serão descontinuados dois anos após o lançamento do AMS 2750, exigindo leituras gravadas digitalmente.

A seção 3.2.6 aborda o uso de compensações para equipamentos de processamento térmico. As compensações foram divididas em duas categorias: compensações de correção e compensações de modificação. Qualquer uma dessas compensações pode ser utilizada, mas os fornecedores precisarão de procedimentos robustos que tratem da implementação dessas compensações.

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As compensações de correção são definidas como: “Ajuste manual ou eletrônico de um instrumento feito para compensar erros conhecidos do sistema de medição para tornar o sistema mais preciso”. A compensação de modificação é definida como um “ajuste manual ou eletrônico de um instrumento para compensar as condições conhecidas, tais como, mas não se limitando a, um TUS enviesado ou a localização do termopar de controle em uma retorta ou mufla.”

Seção 3.4: Teste de Precisão do Sistema (SAT - System Accuracy Test) As revisões para o teste de precisão do sistema (SAT) incluem sistemas de endereçamento que controlam e registram do mesmo circuito de medição e equipamento com várias faixas de operação qualificadas, bem como SAT de

comparação mais claramente definido, SAT alternativo e os processos de isenção de SAT (Fig.1).

Ao conduzir uma SAT em um sistema de controle e registro proveniente do mesmo circuito de medição, como um sistema baseado em PLC, o fornecedor só precisará documentar uma única leitura exibida / registrada para os registros SAT. Este esclarecimento adicional veio de um aviso de auditoria Nadcap da revisão anterior da AMS 2750.

Para equipamentos de processamento térmico que podem ter mais de uma faixa operacional qualificada, há um novo requisito de que um SAT periódico deve ser realizado em cada faixa pelo menos anualmente e que a frequência para os SATs deve ser no intervalo mais rigoroso para a classe do forno utilizada.

Muitos esclarecimentos necessários foram adicionados ao processo SAT alternativo e agora estão definidos para

Fig. 1. Teste de Precisão do Sistema (SAT - System Accuracy Test) Industrial Heating JUNHO 2021 39

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sensores de carga usados uma vez ou para outros sensores de controle e registro substituídos no mesmo ou menor que os intervalos SAT. Existem três opções permitidas para o SAT alternativo, que incluem o seguinte.

• Opção 1: Soma ou erro de calibração do sensor mais o erro de calibração do instrumento (ou fator de correção de calibração do sensor mais o fator de correção de calibração do instrumento) deve atender a diferença SAT máxima.

• Opção 2: Uso de sensor apropriado e fatores de correção de calibração de instrumento aplicados manualmente ou via programação, conforme permitido pelos limites de calibração, de forma que os dados usados do sistema de controle e registro combinados atendam ao requisito de diferença SAT máxima.

• Opção 3: Coloque limites nos erros de calibração do

instrumento ou fatores de correção e / ou erros do sensor ou fatores de correção não podem exceder a diferença máxima SAT. Seção 3.5: Levantamento de Uniformidade de Temperatura (TUS - Temperature Uniformity Survey) A última seção principal para os requisitos de teste em pirometria são os levantamentos de uniformidade de temperatura (TUS). Mudanças foram abordadas que abrangeram modificações e / ou reparos que desencadeariam um TUS, níveis de pressão de vácuo durante um TUS para fornos a vácuo, localização de termopares de teste quando o volume de trabalho é inferior a 3 pés cúbicos e critérios atualizados para a realização de pesquisas de teste de radiação.

Fig. 2. Levantamento de Uniformidade de Temperatura (TUS - Temperature Uniformity Survey) em fornos a vácuo 40 JUNHO 2021

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Como acontece com todas as modificações ou reparos em equipamentos de processamento térmico, esses eventos devem ser documentados e revisados por pessoal de qualidade se um teste de pirometria (calibração, SAT, TUS) deve ser realizado dependendo de qual manutenção foi realizada no equipamento. Por exemplo, um item abordado foi a portabilidade de equipamentos de processamento térmico. Existem estufas e até fornos a vácuo projetados com rodas para serem portáteis para a fabricação em células.

Caberá ao pessoal de qualidade determinar se um TUS precisará ser realizado se o equipamento projetado para ser portátil for movido.

Há um novo requisito para levantamento de uniformidade de temperatura a serem conduzidas em fornos a vácuo (Fig. 2). Para fornos a vácuo operados sob pressão parcial durante a produção, uma TUS periódica deve ser conduzida pelo menos anualmente em uma única temperatura de operação e dentro da faixa de pressão parcial usada durante a produção. Esta não é uma pesquisa adicional ao cronograma TUS normal, mas uma que precisa ser conduzida com os parâmetros acima. O fornecedor poderá escolher em que temperatura este teste será realizado, bem como o gás de enchimento e a configuração de pressão parcial.

A localização dos sensores de teste para volumes de trabalho inferiores a 3 pés cúbicos foi abordada. A interpretação anterior permitiu ao usuário colocar cinco sensores de teste ao longo do plano central do equipamento

de processamento térmico. Esse método faltava para cobrir a dimensão geral de trabalho. O novo requisito de acordo com AMS 2750F para fornos em forma de caixa e de formato cilíndrico é mostrado na Figura 3.

As pesquisas de teste de radiação (Fig. 4) eram anteriormente necessárias apenas para o tratamento térmico de solubilização de alumínio quando a fonte de aquecimento estava ao longo das paredes, piso ou teto. O requisito agora mudou para todos os equipamentos de processamento térmico de ligas de alumínio usados acima de 800°F (427°C).

Isso será necessário para fornos de brasagem a vácuo de alumínio. O teste deve ser realizado na temperatura máxima de operação usada para produção.

Seção 3.8: Arredondamento Houve uma pequena mudança nos requisitos de arredondamento na AMS 2750F. As revisões anteriores permitiam apenas arredondamentos de acordo com ASTM E-29 ou outras normas internacionalmente reconhecidas, como ISO-80001, regra B. Esses requisitos causaram problemas no início, especialmente para aqueles que arredondaram para ASTM E-29, o que, simplesmente, não gosta de números ímpares. Os novos requisitos permitem os dois padrões mencionados acima, bem como qualquer planilha comercial que arredonda como todos fomos ensinados na escola primária - se terminar em 0,15°F, arredondado para o próximo dígito significativo de 0,2°F.

Fig. 3. Novo requisito de posicionamento de sensores acordo com AMS 2750F para fornos em forma de caixa e de formato cilindrico Industrial Heating JUNHO 2021 41

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Seção 4.0: Provisão de Garantia de Qualidade Por último, esta seção foi alterada para que, se um fornecedor estiver usando um provedor de serviços terceirizado para testes de pirometria, dentro de dois anos após o lançamento da AMS 2750F, o provedor de serviços deve ser credenciado pela ISO / IEC 17025. O escopo da acreditação deve incluir toda calibração e teste que o terceiro está fornecendo para uma empresa. Isso inclui, mas não se limita a, calibração de instrumentos de processo, TUSs e SATs. Se o provedor de serviços terceirizado for credenciado pela ISO / IEC 17025, o usuário final não precisará fornecer supervisão processual para os procedimentos terceirizados.

cobrir todas as alterações no documento. Ele simplesmente destaca algumas das principais alterações em cada seção da especificação. É imperativo que os usuários deste documento entendam todos os requisitos e intenções da especificação. A pirometria tem sido a principal causa de não conformidades durante as auditorias de tratamento térmico do Nadcap. Esperamos que esta última revisão traga mais clareza e compreensão às intenções dos requisitos.

Conclusão AMS 2750F é um documento abrangente que cobre todos os aspectos da pirometria relacionados ao equipamento de processamento térmico. Este artigo não se destina a

PARA MAIS INFORMAÇÕES: Contate Andrew Bassett, presidente,

Revisão da tradução do artigo original gentilmente efetuada por Marcio Torres Boragini, General Manager Brazil da UPC-MARATHON

Aerospace Testing & Pyrometry, Inc. 4371 Saratoga Dr., Bethlehem, PA 18020; tel: 844-828-7225; e-mail: abassett@atp-cal.com; web: www.atp-cal.com.

Fig. 4. Novo requisito para todos os equipamentos de processamento térmico de ligas de alumínio empregados acima de 427°C. 42 JUNHO 2021

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CONTROLE DE PROCESSO & INSTRUMENTAÇÃO

Soluções de Simulação de Tratamentos Térmicos de Alumínio com SIMHEAT® da TRANSVALOR S. Grosso; J. Barlier, Transvalor S.A.; Biot, France.

O alumínio é leve, durável e fácil de fundir ou moldar, porém somente por meio de tratamento térmico ele obtém as propriedades mecânicas necessárias para fins industriais. O presente trabalho revisa os modelos fundamentais - os modelos QFA e Shercliff-Ashby - que foram introduzidos no software de simulação de elementos finitos SIMHEAT® para simular dois processos de tratamento térmico: a têmpera e o envelhecimento do alumínio.

Esses modelos prevêem as propriedades físicas e mecânicas locais em componentes de alumínio em resposta ao endurecimento por precipitação em ligas de Al bem conhecidas das séries 2xxx, 6xxx e 7xxx. Também apresentaremos estudos numéricos que foram realizados a fim de validar o presente modelo, comparando resultados de simulação com dados experimentais obtidos de componentes industriais que foram tratados de acordo com protocolos de tratamento térmico padrão.

Introdução s ligas de alumínio são usadas para uma ampla gama de aplicações comerciais, desde caixilhos de janelas a peças estruturais para aeronaves.

Ligas industriais tratadas termicamente são competitivas no mercado global, onde as necessidades metalúrgicas são exigidas. Sabe-se que as propriedades mecânicas e metalúrgicas dos forjados de alumínio endurecíveis ao tempo dependem muito dos processos de têmpera e envelhecimento. As ligas dependem da taxa na qual a peça é resfriada na têmpera após a operação de conformação e da duração do tratamento de envelhecimento de reforço. A fim de obter uma taxa de resfriamento ajustada, banho de resfriamento em soluções comerciais ou em processo contínuo, resfriamento por spray são frequentemente usados. A configuração inadequada do banho de resfriamento ou dos sprays pode resultar em altas tensões residuais, propriedades não uniformes (mecânica ou resistência à corrosão). Da mesma forma, o envelhecimento não adaptado pode levar a propriedades mecânicas insuficientes ou baixa resistência à corrosão

A

na amostra. A otimização dos tratamentos térmicos para essa liga de alumínio é feita por um caro procedimento experimental de tentativa e erro, tanto pela otimização da têmpera (configuração de banho ou spray) quanto do envelhecimento. Uma abordagem mais recente consiste no uso de software de simulação FEA preditiva como SIMHEAT® que oferece uma solução “all-in-one”, capaz de calcular tensões residuais devido a tensões térmicas e também usar modelos preditivos para tratamento térmico de alumínio, como a Análise de Fator de Têmpera (Quenching Factor Analysis ou QFA, em inglês) e os modelos Shercliff-Ashby para estimar propriedades mecânicas.

O objetivo do presente estudo é prever a distribuição final da dureza após a têmpera e o envelhecimento de uma extrusão 2024-T6 tratada termicamente, bem como suas alterações dimensionais. Os resultados serão comparados com dados experimentais obtidos na literatura [1], a fim de demonstrar que é possível otimizar um processo de tratamento térmico de forma que atenda às especificações desejadas do produto sem testes dispendiosos.

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CONTROLE DE PROCESSO & INSTRUMENTAÇÃO

Aspectos Metalúrgicos do Tratamento Térmico Normalmente, o tratamento térmico consiste em três etapas: a solubilização, a têmpera e o envelhecimento; A solubilização é realizada mantendo a peça de trabalho a uma temperatura alguns graus inferior à temperatura de solidus da liga, a fim de formar uma solução sólida monofásica. Em seguida, a peça de trabalho é temperada rapidamente em um fluido frio (ou quente) ou usando resfriamento por spray, para evitar a formação de precipitado grosso não endurecedor e para manter a solução sólida em temperaturas mais baixas.

Finalmente, o envelhecimento consiste em reaquecer a peça de trabalho a uma temperatura onde possa ocorrer nucleação e crescimento do (s) precipitado (s) de reforço. O aquecimento de uma liga de alumínio a uma temperatura intermediária permite a formação de uma fina dispersão de precipitados dentro dos grãos de alumínio, o que leva a um aumento da resistência e dureza da liga. Por outro lado, temperaturas mais altas levam a precipitados grossos que não endurecem, resultando em uma perda das propriedades mecânicas finais.

De uma perspectiva de endurecimento por envelhecimento, uma taxa de resfriamento mais alta deve ser preferida. No entanto, para fins intencionais (como redução de tensões residuais e distorção) e para fins não intencionais (como geometria que leva ao resfriamento não uniforme), taxas de resfriamento mais baixas são frequentemente utilizadas. Da mesma forma, tanto o tempo de envelhecimento quanto a temperatura de envelhecimento devem ser escolhidos adequadamente para que as especificações mecânicas e a taxa de produção industrial sejam atendidas. Consequentemente, uma estratégia ótima de resfriamento e envelhecimento existe dentro de uma janela de taxas de resfriamento e envelhecimento aceitáveis, de modo que a peça de trabalho seja resfriada o mais rápida e uniformemente possível, e que a propriedade mecânica desejada seja obtida o mais rápido possível.

Análise do Fator de Resfriamento O método Análise de Fator de Resfiamento (Quench Factor Analysis - QFA) foi desenvolvido pela primeira vez por Evancho & al. [2] em 1974 para prever o efeito do resfriamento contínuo na resistência ao escoamento e resistência à corrosão de ligas de alumínio forjado. Desde 44 JUNHO 2021

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então, a técnica do fator de resfriamento tem sido usada em muitos estudos para prever a resistência ao escoamento e a dureza de peças de liga de alumínio e aço [2-5].

A ideia principal do método QFA é transformar uma curva experimental TTP em uma equação matemática (Eq.1) que pode ser usada posteriormente para calcular qualquer perda de resistência ou propriedades devido ao resfriamento.

Ct = – K1K2 * exp

(

K3K42

) ( )

RT (K4 - T)2

* exp

K5

RT

(1)

A forma da curva C pode ser explicada considerando a variação das taxas de nucleação e crescimento com a temperatura. Em temperaturas relativamente altas, a força motriz necessária para a transformação é pequena, de modo que as taxas de nucleação e as taxas de crescimento subsequentes são mantidas em valores baixos e, portanto, é necessário muito tempo para a transformação. Por outro lado, em baixas temperaturas, as taxas de difusão lentas limitam a taxa de transformação. Portanto, uma taxa de precipitação máxima é obtida em temperaturas intermediárias onde as taxas de difusão permanecem altas e a instabilidade da solução sólida supersaturada causa altas taxas de nucleação e crescimento. A metodologia de QFA consiste no uso de cinética de precipitação isotérmica para prever os resultados de condições não isotérmicas durante o resfriamento contínuo. Ao fazê-lo, considera que a curva de resfriamento é composta por uma série de etapas de transformação isotérmica - à semelhança de Scheil e Cahn [6,7] - para estimar o grau final de supersaturação da liga. Também pressupõe que as lacunas e os átomos de soluto perdidos durante a têmpera não contribuem para o fortalecimento. Neste documento, usamos o coeficiente de “Eficiência de têmpera” definido a seguir (Eq.2), com Q o fator de têmpera esquematicamente definido como na Figura 1.

Quenching (σ - σmin) = exp (K Q)n (2) 1 Efficiency = (σmax - σmin) Eficiência de resfriamento de 1 e 0 correspondem respectivamente à ausência de precipitação e precipitação completa.

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Assumindo um valor zero de σmin em (Eq.2), o modelo pode fornecer previsões aceitáveis quando a perda de propriedade é inferior a 10%. Uma constante σmin permite que o modelo preveja melhor a perda de propriedade de até 15% [8]. Para ligas de alumínio, a taxa de precipitação não é apenas uma função da temperatura, mas também uma função da quantidade de precipitados disponíveis em uma determinada temperatura. Para perda de propriedade superior a 15%, um modelo QFA melhorado foi desenvolvido por Staley e Tiryakioglu [9].

crescimento e coalescência dos precipitados [13]. Seu modelo requer o uso de variáveis adimensionais para reduzir significativamente o número de entradas. O modelo de envelhecimento Shercliff-Ashby assume que a resistência da liga endurecida pelo tempo é uma soma da propriedade intrínseca do material (σi), do endurecimento devido à formação de uma solução sólida (Δσss) e do endurecimento devido à segundo fase de precipitados (Δσppt), como mostrado na Eq.3

σ(t, T) = σi + Δσss + Δσppt

Modelo de Envelhecimento de Shercliff-Ashby Com O modelo de envelhecimento Shercliff-Ashby foi introduzido em 1990 [10,11]. Desde então, tem sido usado para prever com sucesso as propriedades do material (por exemplo, dureza, resistência, etc.) de muitas Δσss (t, T) = ligas de alumínio, que foram envelhecidas em várias condições de envelhecimento [12]. A relação matemática liga os parâmetros do processo (ou seja, temperatura 3de t ∕2 envelhecimento e tempo de envelhecimento) Δσss (t, T) e=a resistência Δσss0 (T) + exp Γ1(t) (ou dureza) do material envelhecido, com base na evolução da microestrutura, descrevendo simultaneamente o

( )[ ]}

3 ∕2 Δσss0 (T) + exp -

∕

3 2 ssi

∕

3 2 ss0

t

Γ1(t)

* Δσ (T) - Δσ (T)

∕

3 2

∕

2 3

(4)

TEMPERATURA

{

{ ( )[

(3)

TEMPO Fig. 1. Cálculo numérico esquemático do fator de resfriamento (Q) usando uma curva de Tempo Temperatura e a curva C de liga Industrial Heating JUNHO 2021 45

∕

3 2

CONTROLE DE PROCESSO & INSTRUMENTAÇÃO

Δσssi = σq - σi

(5)

Δσss0 = σ0a (T) - σi

(6)

(

σ0a (T) = σi + (σq - σi) * exp -

RESISTÊNCIA

Onde

1 1 (7) ( 3R T T ))

2Qs

TEMPO DE ENVELHECIMENTO

s

Resistência de pico

Γ1 (t) = KPp T exp

medida e tempo de

( ) Qa RT

(8)

Procedimento de calibragem

Determinação dos

Computação

Diagrama de envelhecimento

envelhecimento para

parâmetros do modelo

completo (para

diferentes

Shercliff-Ashby

qualquer temperatura

temperaturas

e tempo)

Dados experimentais

Parâmetros de entrada

Resultado

Fig. 2. Descrição dos parâmetros de entrada e saída do modelo Shercliff-Ashby

Δσppt (t, T) =

1 ∕ 2S (t, T) P* (t, T) 6 1 ∕ 1 + P* (t, T) 2

TÊMPERA POR SPRAY

E com

(9)

Onde Fig. 3. (a) Dimensões da peça extrudada em forma de L de Al 2024 (b) Dureza Rockwell B medida da peça em forma de L de Al 2024 tratada termicamente [1]

( )

Q t exp - a RT P (t, T) = T Pp *

(10)

( (

(

Q S (t, T)2 = So max2 * 1 - exp - s 1 - 1 R T Ts

( (

(

Q * 1 - exp - s 1 - 1 R T Ts

t ))) * (1 - exp (- Γ (t))) 1

A contribuição do endurecimento por solução sólida e a contribuição para a resistência da segunda fase são descritas pelas equações (3) a (11) e totalmente explicadas por t 1 - Shercliff exp - & Ashby [10]. Um aspecto importante é que o Γ1 (t) não é função direta do tempo, mas função envelhecimento da “força cinética”

))) * (

(11)

(

teq =

))

( )

Q t * exp - a RT T

Essa noção foi usada com sucesso nos anos seguintes [11,14,15].

46 JUNHO 2021

Industrial Heating

TÊMPERA POR SPRAY

CONTROLE DE PROCESSO & INSTRUMENTAÇÃO

Fig. 4. (a) posicionamento dos sensores SIMHEAT® na peça em forma de L de Al 2024 e (b) curvas de resfriamento calculadas por computador durante a têmpera nos locais dos sensores.

Conforme mostrado na Figura 2, seu modelo usa alguns pontos de dados de envelhecimento de pico medidos de diferentes temperaturas de envelhecimento como entrada, a fim de calibrar parâmetros de entrada dependentes de material, que podem ser usados posteriormente para construir o comportamento de envelhecimento completo do material. Assim, esses parâmetros são considerados constantes para uma dada composição de liga.

Para poder prever a resistência e dureza resultantes, rotinas de usuário foram implementadas no SIMHEAT® para realizar os cálculos do Fator de Resfriamento e ShercliffAshby. Ambas as sub-rotinas usam apenas os dados de tempo-temperatura calculados. Neste trabalho, também apresentamos a abordagem desenvolvida por Wu & al. [16], consiste em combinar os modelos QFA e SA utilizando a seguinte equação (Eq.12):

σ (quenching, aging) =

exp (K1Q)n * (Δσss + Δσppt) + σmin (12)

A nova previsão de propriedade é ditada pelo resfriamento - o primeiro termo sendo a eficiência de resfriamento - e

o envelhecimento, que modificam as contribuições de resistência por solução sólida e por precipitação. Finalmente, o valor mínimo da propriedade que é alcançável (σmin) corresponde à propriedade intrínseca do material (σi), que muitas vezes é assumida como sendo a resistência do alumínio puro [16].

Procedimento Experimental e Resultados Os resultados experimentais foram extraídos da publicação de Mudawar & al. [1], e são usados aqui para comparar os resultados da simulação numérica. O procedimento experimental e os resultados são resumidos brevemente nesta seção. A peça de trabalho que é estudada é uma forma de L extrudada A1 2024. Seu comprimento é de 203 mm e seu corte transversal está descrito na Figura 3 (a). Foi solubilizada a uma temperatura precisa de 495°C e mantida por 160 min antes da têmpera até chegar à temperatura ambiente. O resfriamento foi obtido pelo processo de spray quenching, na seção delgada da amostra em L, conforme esquematizado na Figura 3 (a). O subsequente processo de envelhecimento artificial resultando no tratamento térmico T6 consistiu em 16 horas a 190°C [17]. As medições de dureza Rockwell B foram feitas de acordo com o padrão ASTM, com um testador de dureza modelo 3R da Goko Seikl Works e são apresentadas na Figura 3 (b).

Industrial Heating JUNHO 2021 47

CONTROLE DE PROCESSO & INSTRUMENTAÇÃO

Parâmetros de Entrada de Simulação Numérica A Tabela 1 mostra as constantes K2– K4 que foram usadas para construir a curva C do Al 2024. As constantes da curva C para A1 2024-T6 foram retiradas de Kim & al. [18].

A Tabela 2 mostra os parâmetros de Shercliff-Ashby que foram usados para descrever ligas de alumínio 2024, principalmente para prever os tratamentos T6 aqui estudados. A calibração dos parâmetros foi feita com base nas curvas de aumento de resistência ao escoamento por envelhecimento encontrados no ASM Aluminium Handbook [17] e usando os valores de dureza 2024 T6 bem conhecidos.

Propriedades para os coeficientes de transferência de calor - que simulam a troca com o ar, mas também com o spray líquido -, emissividade, condutividade térmica, densidade e capacidade térmica são dados na Tabela 3. O coeficiente de transferência de calor com o spray é aplicado como uma condição de contorno, colocado de forma semelhante à superfície vermelha esquematizada na Figura 3 (a), para ser consistente com a posição experimental do spray.

Tabela 1. Parâmetros de entrada QFA da liga de alumínio 2024

K2

K3 ( J. mol -1)

K4 (K)

K5 ( J. mol -1)

2.38 * 10-12

1310

840

147000

Resultados do Modelo Metalúrgico a. Simulação de Resfriamento Modelos de computador da peça foram criados com SIMHEAT® e o comportamento tempo-temperatura foi estudado em diferentes posições da amostra em forma de L. As posições dos sensores são fornecidas na Figura 4 (a).

Pode ser visto claramente que na posição próxima ao resfriamento em spray a temperatura diminui em apenas alguns segundos, enquanto nas posições da seção espessa da placa L o resfriamento leva mais tempo (alguns minutos).

Na Figura 5 (a), pode-se ver que a eficiência de têmpera varia de 1 a 0,84. Estamos no limite do modelo clássico de QFA desenvolvido por Evancho & Staley em 1974, que aceita cerca de 15% de perda de propriedade. Isso pode introduzir um pequeno erro na seção espessa da placa L, e a perda de propriedade pode ser ligeiramente superestimada nesta posição. No entanto, se considerarmos um resfriamento industrial real, é altamente provável que spray também seja usado na seção espessa da amostra, o que aumentaria a eficiência de resfriamento e permitiria o uso do modelo clássico de QFA. A Figura 5 (b) fornece a taxa de resfriamento média (°C /s) entre 450°C e 100°C na peça de trabalho em forma de L. Pode-se ver que a eficiência de têmpera determinada com o método QFA discrimina com mais precisão a perda de propriedade através da amostra, particularmente para

Tabela 2. Parâmetros de entrada modelo Shercliff-Ashby da liga de alumínio 2024

Resistência intrínseca (HV)

Resistência como temperada (HV)

Entalpia Solvus ( J.mol-1)

Temperatura de solvus metaestável (°C)

Coeficiente constante Γ1 a tp

Tempo de correção de temperatura de pico (s.K-1)

Energia de ativação do envelhecimento ( J.mol-1)

Parâmetro de resistência máxima em 0 K (HV)

σi

σaq

Qs

Ts

K1

Pp

Qa

S0max

15

60

25000

255

0.5

4e-13

128000

143

Tabela 3. Propriedades termofísicas da liga de alumínio 2024

Transferência de calor com ar (W · m-2 · K-1)

Transferência de calor com spray líquido (W · m-2 · K-1)

Emissividade

Condutividade térmica (W · m-1 · K-1)

Densidade

Calor específico ( J · K-1)

20

20000

0.05

193

2.8

875

48 JUNHO 2021

Industrial Heating

CONTROLE DE PROCESSO & INSTRUMENTAÇÃO

Fig. 5. Eficiência de têmpera prevista pelo modelo obtida na peça de trabalho em forma de L de Al 2024, após têmpera por spray

taxas de resfriamento lentas: na seção espessa da amostra em forma de L, a taxa de resfriamento é quase inalterada, enquanto a eficiência de têmpera varia de 0,84 a 0,952.

Fig. 6. Curva de envelhecimento prevista pelo modelo a 190°C para um alumínio 2024 se for considerado uma têmpera perfeita. Dureza Rockwell B em função do tempo de envelhecimento

Fig. 7. Dureza Rockwell B medida na peça de formato em L tratada termicamente (não emoldurada) e dureza HRB prevista (emoldurada) usando o modelo implementado com FORGE®/SIMHEAT®

b. Simulação de Envelhecimento O envelhecimento padrão T6 (condição mais amplamente utilizada) foi usado para verificar as previsões numéricas.

O envelhecimento em T6 foi feito mantendo a amostra a 190°C por 16 horas em uma atmosfera de ar. Se considerarmos uma amostra perfeitamente temperada, o modelo Shercliff-Ashby com parâmetros de entrada de liga 2024 fornece a seguinte curva de envelhecimento (Figura 6). A dureza máxima de 77,3 HRB é obtida após 15,3 horas de envelhecimento, que é idêntica ao valor obtido após 16 horas de tratamento. Este valor pode ser comparado ao valor ASM 2024 T6 que é 78 HRB [17]. O modelo Shercliff Ashby, com a liga 2024 calibrada, valida o tempo de envelhecimento e os valores de dureza T6 e, portanto, pode ser usado para descrever a peça de trabalho em forma de L. c. Acoplamento da simulação de resfriamento e envelhecimento A Figura 7 mostra a dureza Rockwell B simulada com o modelo apresentado no SIMHEAT®, em um plano de corte do corpo de prova em L contra a dureza experimental [1] (pontos pretos). A distribuição de dureza prevista representa com precisão as tendências de dureza observadas em toda a forma de L. O erro máximo é obtido no centro da seção delgada da peça em L, com Industrial Heating JUNHO 2021 49

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Fig. 8. Tensões de Von Mises previstas por computador (MPa) para a pela em forma de L de Al 2024 (a) após a têmpera e (b) após têmpera + envelhecimento em T6

71 HRB e 74,8 HRB para os valores experimentais e simulados, respectivamente. É de fato surpreendente que os valores de dureza experimentais apresentem diferenças na seção delgada da peça, pois ela é resfriada muito rapidamente graças à alta condutividade térmica da liga de alumínio, e este resultado ainda não pode ser explicado pela simulação numérica e pelo método QFA, ainda. De forma mais geral, o erro fica em torno de 1,5 HRB (erro de 2%), o que pode ser devido a muitas fontes: convecção forçada próxima ao spray que não é levada em consideração, erros de medição de dureza e, claro, o limite dos modelos que são usados aqui.

Tensões Residuais e Mudanças Dimensionais A simulação feita com SIMHEAT® também é capaz de prever a magnitude das tensões residuais e a magnitude e o perfil de distorção causados pelas etapas de têmpera e envelhecimento. Os valores das tensões equivalentes de Von Mises são apresentados na Figura 8, e encontramse dentro de tolerâncias aceitáveis, semelhantes à obtida com o banho de têmpera [16], entre 0 MPa e 140 MPa. As tensões tendem a aumentar drasticamente durante a têmpera devido aos grandes gradientes térmicos e são relaxadas parcialmente à metade de seus valores máximos após o envelhecimento a 190°C. Pode-se notar que não levamos em consideração o efeito da precipitação sobre as tensões residuais, o que provavelmente ajudaria a relaxar 50 JUNHO 2021

Industrial Heating

a microestrutura após o envelhecimento. Na Figura 9 (a), a deformação equivalente obtida após a têmpera é mostrada. Pode-se ver que a peça de trabalho em forma de L parece deformar localmente com um comportamento plástico, devido à têmpera. Com o SIMHEAT®, é possível destacar essa deformação plástica aumentando a escala visual do campo de deslocamento. A Figura 9 (b) mostra essa funcionalidade numérica, e é mais fácil entender como a peça de trabalho em forma de L f lete devido à têmpera por spray usada neste estudo.

O envelhecimento não inf luencia significativamente a deformação equivalente e, portanto, o perfil de distorção (não apresentado aqui).

Observe que o estudo de tensão e deformação na amostra em forma de L é principalmente qualitativo neste estudo, pois não temos quaisquer dados experimentais (que poderiam ser obtidos por difração de raios-X) sobre tensões residuais e mudanças dimensionais da peça de trabalho em forma de L.

Conclusão Novos modelos metalúrgicos foram implementados no SIMHEAT® no que diz respeito ao tratamento térmico das ligas de alumínio para prever as propriedades mecânicas à temperatura ambiente após qualquer tipo de têmpera e envelhecimento. Estes modelos são baseados no método QFA - Quench Factor Analysis junto com

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Fig. 9. Simulação de resfriamento com FORGE®/SIMHEAT® para a peça com forma de L de Al 2024 (a) Gráfico da deformação equivalente após a têmpera e (b) Destaque da distorção devido à têmpera multiplicando o campo de deslocamento 20 vezes. A forma de L é mostrada de uma vista superior, a distorção da seção fina é particularmente visível

o modelo de envelhecimento Shercliff-Ashby. Ambos requerem parâmetros cinéticos e constantes de material, especificamente escolhidos e calibrados aqui para a liga de alumínio 2024. O modelo foi aplicado com sucesso a uma extrusão comercial em forma de L para confirmar sua validade.

Além disso, SIMHEAT® forneceu uma ferramenta numérica de bom desempenho para prever e visualizar tensões residuais e mudanças dimensionais durante o envelhecimento e têmpera. Este estudo mostrou que o SIMHEAT® pode ser uma solução completa que pode prever o comportamento mecânico e metalúrgico, usando banco de dados integrado ou parâmetros de entrada do usuário. Um aspecto que pode ser realçado neste estudo qualitativo é, por exemplo, o comportamento reológico simples: poderia ser utilizado um mais sofisticado, tendo em conta o efeito da precipitação na reologia ou tendo em conta o fenômeno de f luência.

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Shaped Aluminum Alloy Parts. J Heat Transfer.

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CONTROLE DE PROCESSO & INSTRUMENTAÇÃO

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10. Shercliff HR, Ashby MF. A process model for age hardening of aluminum Alloys-I: the model. Acta Metall Mater. 1990;38(10):1789–802.

11. Shercliff HR, Ashby MF. A process model for age hardening of aluminium alloys-II. Applications of the model. Acta Metall Mater. 1990;38(10):1803–12.

12. Wu L, Ferguson WG. Modelling of Precipitation Hardening in Casting Aluminium Alloys. Mater Sci Forum [Internet]. 2009;618–619:203–6. Available from: http://www.scientific.net/MSF.618-619.203 13. Deschamps A. Inf luence de la prédéformation et des traitements thermiques sur la microstructure et les propriétés mécaniques des alliages Al-Zn-Mg-Cu. 1997; 14. Poole WJ, Shercliff HR, Castillo T. Process model for two step age hardening of 7475 aluminium alloy.

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16. Wu CK. Predicting the Response of Aluminum Casting Alloys to Heat Treatment. 2012.

17. Davis JR, others. Aluminum and aluminum alloys.

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18. Kim JS. Prediction of the Inf luence of Water Spray Quenching on the Age-Hardenability of Aluminum Alloy 2024. Purdue University, West Lafayette, IN; 1989.

Revisão da tradução gentilmente efetuada por Oswaldo Ravanini, Diretor da Autolens Engenharia e Consultoria, email: oswaldo.ravanini@autolens.com.br.

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52 JUNHO 2021

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Desafios Críticos de Tratamento Térmico Resolvidos com Modelamento Computacional Prático – Parte III J. Sims, T. YU, Z. Charlie Li e B. L. Ferguson (DANTE Solutions Inc., EUA) O objetivo de qualquer processo de tratamento térmico de aço é controlar a microestrutura resultante e melhorar o desempenho da peça durante a aplicação. Historicamente, tratamentos térmicos são baseados somente na experiência.

Entretanto, com melhorias na capacidade e na eficiência computacional, tornou-se possível simular processos complexos de tratamento térmico [1]. Simulações de tratamentos térmicos podem remover a caixa preta inerente aos processos de tratamentos térmicos, revelando sua natureza complexa, e tornando esses processos transparentes e flexíveis. Softwares de simulação de tratamentos térmicos, como o DANTE, foram usados para melhorar o desempenho de peças e o controle do processo em aplicações na indústria [1-7].

Esta é a terceira de quatro partes de um artigo, examinando a modelagem de tratamentos térmicos. Na primeira parte, foi revisado o modelamento de tratamentos térmicos utilizando o software de simulação desses processos, DANTE, em conjunto com o ANSYS, para modelar diversos processos de tratamentos térmicos. O segundo artigo examinou um caso de estudo onde o DANTE foi utilizado para reprojetar um processo de têmpera por indução a fim de reduzir trincas de têmpera. Este artigo vai explorar a utilização do DANTE para evoluir e reprojetar a ferramenta de press quenching a fim de reduzir a distorção dimensional em uma engrenagem cônica. Por fim, o último artigo vai examinar um caso de estudo envolvendo o processo de cementação à baixa pressão e a formação de carbonetos.

Demonstração do problema Uma engrenagem cônica cementada feita de aço AISI 9310 apresentou uma diminuição excessiva no tamanho do furo ao passar por uma operação de press quenching. Com o resultado da cementação, os dentes internos deveriam passar por um processo de usinagem para que a peça estivesse dentro das tolerâncias dimensionais requeridas, mas isso traria propriedades inaceitáveis para o projeto. A Figura 1 mostra o componente real (esquerda) e a versão simplificada da peça em CAD (direita).

A versão original da peça em CAD foi modificada para remover os dentes

da engrenagem. Isso foi feito criando um anel sólido que tivesse uma massa aproximadamente igual à dos dentes existentes na peça original e essa alteração pôde ser realizada sem que houvesse perda de precisão da simulação na região do furo. Porém, como a precisão da simulação deve ser maior na região do furo, os dentes internos foram mantidos no modelo.

Descrição do modelo A preocupação com esse componente e com o processo é a diminuição excessiva do tamanho do furo. Para isso, o modelo simplificado, mostrado na Figura 1, pode ser ainda mais simpli-

ficado futuramente. Assumindo que as condições térmicas de contorno, o coeficiente de transmissão de calor (HTC) e a temperatura ambiente agem uniformemente em torno da circunferência da engrenagem, a geometria pode ser sintetizada em uma seção cíclica e simétrica. Para essa engrenagem, a seção compreenderá um único dente do estriado interno. A Figura 2 mostra o modelo simplificado em CAD de um único dente, além disso, demonstra a ferramenta da prensa de têmpera. A matriz externa inferior mantém o espaço previsto com a peça, como visto na Figura 2. Já as matrizes expansoras estão fixas ou apresentam Industrial Heating

JUNHO 2021 53

CONTROLE DE PROCESSO & INSTRUMENTAÇÃO

Figura 1. Engrenagem cônica (esquerda) e o modelo correspondente em CAD (direita) utilizado para a simulação de tratamento térmico

uma pré-carga, dependendo de sua função e direção de carregamento.

Solução Antes da modelagem do tratamento térmico ser utilizada para resolver o problema, um modelo em linha deve ser executado para prever a situação atual. Esse processo garante que as condições térmicas de contorno e as restrições mecânicas estão corretamente representadas no modelo. A análise também possibilita a comparação desse resultado com o resultado futuro mais complexo. Para a modelagem da press quench, o software DANTE também executa o processo de têmpera por imersão sem as restrições mecânicas, a fim de avaliar as distorções na geometria causadas somente pelo processo de têmpera. Esses dois modelos, com e sem restrições mecânicas, utilizam as mesmas condições térmicas de contorno e podem ser comparados para entender melhor os efeitos das restrições, que podem ser bons ou ruins. O processo de tratamento térmico utilizando o software DANTE foi executado para esses dois modelos de linha.

A Figura 3 mostra a distorção radial do diâmetro interno para os dois casos. É possível observar que as restrições mecânicas impostas na 54 JUNHO 2021

Industrial Heating

Figura 2. Simplificação da engrenagem cônica, utilizando único dente para simulação de tratamento térmico press quench e todas as ferramentas envolvidas no processo

engrenagem (linha cinza) durante a têmpera agravam a diminuição do furo nos dentes da estria, apenas na parte superior do furo houve uma menor distorção, quando comparada com o processo de têmpera por imersão (linha azul). A parte cônica também apresentou alterações significativas com as restrições, criando assim um novo desafio para o projeto. Com o entendimento dessas questões, foram procuradas soluções

para reduzir os efeitos da distorção dimensional e ainda manter a inclinação e a curvatura da parte cônica.

Existem duas opções possíveis para reduzir a distorção no tamanho do diâmetro durante o processo de press quenching: 1) Aumentar o carregamento no expansor, o que exercerá mais força no furo. Mesmo que isso pareça a forma mais simples de resolver o problema, aumentar o carregamento pode resultar em

CONTROLE DE PROCESSO & INSTRUMENTAÇÃO

Figura 3. Gráficos da posição axial e radial (esquerda) para a linha de pontos (direita). O gráfico demonstra o formato das duas secções do furo para a têmpera em óleo sem restrições e o processo original de press quenching (linha cinza)

Figura 4. Gráficos da posição axial e radial (esquerda) para a linha de pontos (direita). Os gráficos representam o formato das duas seções do furo para cinco configurações de processos de têmpera

consequências inesperadas, como a alteração da distorção em outras áreas da peça ou acrescentando tensões

residuais do processo, por isso essa solução não é ideal. 2) Usar um mandril fixa no lugar de um expansor

carregado para controlar a dimensão radial; um expansor fixo pode ser usado até certo ponto como um mandril. Essa opção tem como benefício a apresentação de resultados dimensionais mais consistentes, já que o furo diminui para um mesmo tamanho em cada ciclo do processo de têmpera, independente das pequenas diferenças dimensionais do furo devido aos processos de fabricação ou alterações nas taxas de resfriamento provenientes de variações no equipamento de têmpera. A modelagem pode ser utilizada em conjunto com a configuração da geometria da peça temperada para determinar o tamanho do mandril, o que resulta na correção do tamanho do furo e permite que o mandril seja facilmente retirada após o processo.

Resolveu-se utilizar um mandril para essa aplicação, pois o carregamento original não estava oferecendo nenhum benefício e foi percebido que aumentar a carga sem um limite razoável não seria significante para controlar o diâmetro do furo interno. Inúmeros tamanhos de mandris foram avaliados utilizando o DANTE para determinar qual era a dimensão apropriada para essa aplicação. Isso foi realizado garantindo que o encolhimento do furo acontecesse antes da transformação em austenita, permitindo que após essa transformação a engrenagem expandiria em torno do mandril. A análise foi concluída garantindo que a contração térmica não causaria contato entre a peça e o mandril. Se isso acontecer, o modelo pode ser utilizado para determinar a força requerida para retirar o mandril após o processo. Caso a força seja suficientemente pequena, então a análise estará terminada. No entanto, se a força for maior do que o esperado, Industrial Heating

JUNHO 2021 55

CONTROLE DE PROCESSO & INSTRUMENTAÇÃO

deve-se buscar uma nova solução. O tamanho do mandril foi determinado utilizando o DANTE e satisfez o critério de aceitação.

Além de aumentar a confiabilidade dimensional do diâmetro do furo, um mandril também aumenta a circularidade pois a peça deforma com o formato do mandril logo antes da transformação para austenita. O fato de que o furo adquire o mesmo contorno do mandril também pode ser utilizado para controlar o afunilamento dessa parte da peça. A Figura 4 demonstra os resultados obtidos com o DANTE para cinco cenários diferentes. Os modelos para a têmpera por imersão em óleo (linha azul) e a press quench (linha cinza) foram mostrados acima. O modelo do mandril retilíneo (linha verde) utilizou uma geometria cilíndrica e controlou a distância radial de acordo com as tolerâncias definidas.

Contudo, o afunilamento se manteve.

Para tratar desse problema, o mandril foi projetado com a conicidade oposta a que foi apresentada no furo.

O mandril cônico (linha vermelha) fixou a conicidade além de solucionar o problema da diminuição do furo. A distorção no arco apresentada após o processo de têmpera com o mandril cônico foi tratada da mesma forma, projetando um arco que tivesse o formato inverso da distorção apresentada, dando origem ao modelo do mandril de contorno (linha roxa). No entanto, esse resultado não ofereceu melhorias significativas para justificar o custo de fabricar esse tipo de mandril.

Resumo O caso de estudo apresentado utilizou o software de simulação de tratamentos térmicos DANTE para avaliar um processo de press quenching em 56 JUNHO 2021

Industrial Heating

uma engrenagem cônica e projetar uma nova ferramenta para controlar a dimensão radial do furo. Depois de determinar que o expansor, responsável por impor um carregamento no furo, estava causando mais problemas do que soluções, foi realizada uma série de testes de projeto para controlar o tamanho do furo, bem como o afunilamento dele. O DANTE foi utilizado para definir o tamanho necessário para o mandril que mantivesse a peça dentro das tolerâncias dimensionais e, ainda, para projetar um mandril cônico, o que melhorou significativamente os resultados. Tão importante quanto esses resultados, o DANTE mostrou que gastar tempo fabricando um mandril de contorno não retornaria em melhorias significativas.

Softwares de tratamento térmico, assim como o DANTE, têm a capacidade de diminuir substancialmente a quantidade de tempo e dinheiro necessária para encontrar e solucionar problemas relacionados com o processo de tratamento térmico. Os ensaios virtuais realizados utilizando o DANTE são ideias para elaborar o design da peça e do processo. Com isso, o projetista tem a oportunidade de visualizar a relação entre a geometria do componente, os parâmetros de processo e as propriedades finais antes mesmo de qualquer peça ou componente ser fabricada. Essa oportunidade permite que o projetista de geometrias e processos mais robustos sejam capazes de ter uma menor variação no componente final, mesmo com a variação do processo de tratamento térmico.

Tradução feita gentilmente por Amanda Pereira Silva (SIXPRO Virtual&Practical Process, Brasil).

Referências [1] Zhichao Li, Andrew Freborg, and B. Lynn Ferguson, “Applications of Modeling to Heat Treat Processes,” Heat Treating Progress, May/June 2008, pp. 28-33.

[2] Zhichao Li, Andrew Freborg, and B. Lynn Ferguson, “Effective Design of Heat Treat Processes Using Computer Simulations,” Proc 24th ASM Heat Treating Society Conference, Detroit, MI, September 2007, pp. 205-213.

[3] Siva N. Lingamanaik and Bernard K. Chen, “The Effects of Carburising and Quenching Process on the Formation of Residual Stresses in Automotive Gears,” Computational Materials Science, Vol. 62 (2012), pp. 99-104.

[4] B.L. Ferguson, Z. Li, and A.M. Freborg, “Modeling Heat Treatment of Steel Parts,” Computational Materials Science, Vol. 34 (2005), pp. 274-281.

[5] Zhichao Li and B. Lynn Ferguson, “Process Innovation to Eliminate Cracking Problems in Large Diameter Parts with Nonuniform Wall Thickness,” Proc 27th ASM Heat Treating Society Conference, Indianapolis, IN, September 2013, pp. 125-128.

[6] Reardon, Arthur, et al., “Understanding Process Sensitivities in Press Quenching: An Integrated Approach,” Proc 28th ASM Heat Treating Society Conference, Detroit, MI, October 2015, pp. 233-251.

[7] Li, Zhichao, et al., “Press Quench Process Design for a Bevel Gear using Computer Modeling,” Proc 23rd IFHTSE Congress, Savannah, GA 2016, pp. 78-87.

PARA MAIS INFORMAÇÕES: Contate J. Sims, T. YU, Z. Charlie Li e B. L. Ferguson, DANTE Solutions Inc., EUA.

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