Resistência ao desgaste de revestimentos a base de níquel e de bronze-alumínio depositados por aspersão térmica



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RESISTÊNCIA AO DESGASTE DE REVESTIMENTOS A BASE DE NÍQUEL E DE BRONZE-ALUMÍNIO DEPOSITADOS POR ASPERSÃO TÉRMICA

Spirandeli B.R. ¹; Mariani, F. Bortoluci, G ¹; Castelleti, L. C.¹

1 – EESC – USP, email – brunos@sc.usp.br
RESUMO
Avaliou-se a resistência ao desgaste de revestimentos produzidos pela aspersão de três ligas metálicas: liga a frio de bronze-alumínio, liga a frio a base de níquel e uma liga a frio auto-aderente de níquel-cromo. O processo utilizado foi o Flame Powder Spray. O revestimento constituído pela liga a base de bronze-alumínio apresentou o melhor desempenho nos testes de desgaste micro-adesivo e micro-abrasivo em relação aos materiais à base de níquel, o que indica a viabilidade do seu emprego como alternativa de menor custo às ligas de níquel (que atualmente são as mais usadas em aplicações de reconstituição dimensional).

Palavras chaves: aspersão térmica, resistência ao desgaste, adesão dos revestimentos, micro-dureza.


INTRODUÇÃO
O processo de aspersão térmica (A.T.) surgiu no início do século XX em decorrência dos trabalhos do engenheiro suíço Max Ulrich Schoop que, em busca de processos de deposição de metais em superfícies sem a utilização de adesivos ou imersão, criou e aperfeiçoou os processos de aspersão com consumíveis nas formas de pó e arame. A escassez de matérias primas ocorrida durante a segunda guerra mundial propiciou um intenso desenvolvimento das técnicas de A.T., pois a possibilidade de reconstruir superfícies desgastadas constituiu-se numa alternativa economicamente interessante à substituição do equipamento todo(1).

Uma das principais aplicações da A.T é a reconstituição de componentes e equipamentos fabricados com irregularidades dimensionais ou que sofreram desgaste superficial em serviço. Diversos componentes podem ser reconstituídos: eixos, pistões, colos de rolamentos, tubos de caldeiras, lâminas de turbina, entre outros. É importante que os revestimentos igualem ou superem as propriedades do material do substrato. Eles devem apresentar características como baixa tendência a deformações dimensionais, possibilidade de aplicação de depósitos espessos, boa resistência adesiva e coesiva, aparência similar a do componente que está sendo recuperado, baixo custo de aquisição e aplicação, e alta taxa de deposição.

Atualmente ligas a base de níquel são os materiais mais empregados em trabalhos de reconstituição dimensional, pois apresentam ótimas características adesivas e coesivas, boa resistência a corrosão e oxidação a altas temperaturas, capacidade de acomodar tensões térmicas diferenciais e bom acabamento superficial, porém apresentam um custo elevado. O fato dessas ligas serem usadas também como camadas de ligação para diversas outras, torna interessante estudar alternativas ao uso das mesmas.

Este trabalho teve o objetivo de avaliar o desempenho de uma liga de bronze-alumínio com baixo coeficiente de atrito e uma liga de níquel-cromo com dureza elevada depositadas por aspersão térmica, a serem usadas como possíveis substitutas a uma liga a base de níquel e alumínio, visando a diminuição de custos. Tal avaliação se deu por meio dos seguinte sensaios: tribológicos (resistência ao desgaste), microestruturais (alterações da estrutura e morfologia das camadas) e mecânicos (determinação da dureza) dos revestimentos obtidos.


MATERIAIS E MÉTODOS
As ligas foram depositadas por meio do processo Flame Powder Spray em chapas do aço SAE 1020 com as seguintes dimensões:5x100x100 mm. Os parâmetros de aspersão utilizados são apresentados na Tabela 1.

Foram avaliados três materiais: uma liga metálica auto-aderente a base de níquel-alumínio (aplicada normalmente como camada de ligação e para enchimento de peças submetidas à compressão e desgaste friccional), doravante chamada de L1; uma liga metálica a base de níquel e cromo L2 com elevada resistência a abrasão, corrosão e baixo coeficiente de atrito, e uma liga de bronze e alumínio com baixo coeficiente de atrito e característica de endurecimento em serviço, denominada L3.


Tabela 1 – Parâmetros usados na aspersão.

Parâmetros de Aspersão

Parâmetros

L1(Ni-Al)

L2(Ni-Cr)

L3(Br-Al)

Oxigênio (bar)

4

4

4

Acetileno (bar)

0,7

0,7

0,7

Ar comprimido (bar)

1

1

2

Distância de Aspersão (mm)

150

200

200

Pré-aquecimento (ºC)

70ºC

70ºC

70ºC

Camada de ligação

-

L1(Ni-Al)

L1(Ni-Al)

As composições nominais das ligas utilizadas foram fornecidas pelo fabricante e podem ser vistas na tabela 2.


Tabela 2 – Composição química nominal das ligas usadas.

 

Composições Químicas (%p)

Liga

B

Al

Si

Mo

Ni

Cr

Fe

Cu

L1(Ni-Al)

0,04

5,5




5,1

Balanço










L2(Ni-Cr)

3




3




80

10

3




L3(Br-Al)




10













1

Balanço

: 20cbecimat -> resumos -> trabalhos completos
trabalhos completos -> Modelo para elaboração do artigo para o connepi 2012
trabalhos completos -> Análise do comportamento térmico e mecânico de compósitos prfv sob diferentes orientaçÕes do reforçO
trabalhos completos -> E. M. Seike, M. de O. Gondak, M. S. de Araújo
trabalhos completos -> Análise térmica e de permeabilidade ao gás oxigênio de filmes pebdl/bentonita
trabalhos completos -> Tratamento alcalino em fios de rami para compósitos com matriz epóXI
trabalhos completos -> Modelagem matemática da transferência de calor durante a fundiçÃo centrífuga
trabalhos completos -> Síntese de pigmento preto pela rota dos precursores poliméricos
trabalhos completos -> Efeito da natureza do agente propelente na síntese por combustão em solução do material catódico nanoestruturado LiMn2
trabalhos completos -> Síntese citrato-hidrotermal e caracterizaçÃo eletroquímica de la0,6Sr0,4Co0,2Fe0,8O3 para sofc de temperatura intermediária


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