10 melhores métodos de revestimento
Este artigo lança luz sobre os dez principais métodos de revestimento. Os métodos são: 1. Revestimento por Solda Oxi-Acetílica 2. Revestimento por SMAW 3. Revestimento por GMAW 4. Revestimento por FCAW 5. Revestimento por GTAW 6. Revestimento de Arco Plasma 7. Revestimento por SAW 8. Fusão de Fornalha 9. Superfície com Elastoslag 10. Revestimento por Dip-Transfer.
Método # 1. Acabamento por Soldagem Oxi-Acetileno:
O processo de soldagem oxi-acetileno, mostrado esquematicamente na Fig. 18.1, pode ser usado para revestir com equipamento portátil e relativamente barato. Este processo é caracterizado por taxas de aquecimento e resfriamento mais lentas para o metal base, o que leva a uma muito pequena diluição da cobertura pelo metal base e também tende a facilitar uma maior precisão de posicionamento.
Isso resulta em depósitos de superfície lisos, precisos e extremamente de alta qualidade. Pequenas áreas podem ser aplainadas. Sulcos e reentrâncias podem ser preenchidos com precisão e camadas muito finas podem ser aplicadas suavemente. A natureza de pré-aquecimento e resfriamento lento do método de revestimento de oxi-acetileno tende a minimizar as rachaduras, mesmo com revestimentos altamente resistentes ao desgaste, porém frágeis.
A maioria dos metais de enchimento são aplicados reduzindo a chama, pois isso evita a perda de carbono. É com prática e experiência que o operador pode escolher o tamanho da ponta e o tipo de chama de soldagem a ser usada, mas em geral um tamanho maior do que o necessário para soldar por fusão a mesma espessura do metal base será adequada.
O uso de fluxo raramente é necessário com a maioria das ligas. O material de revestimento utilizado é geralmente na forma de uma barra de boa qualidade. Uma aplicação típica do processo é a deposição de um metal de enchimento de alto carbono com baixo ponto de fusão, como um ferro de crómio elevado ou uma liga de crómio-cobalto-tungsténio num aço de baixo ou médio carbono com um elevado ponto de fusão.
Um alto grau de habilidade de soldagem a gás é requerido pelo operador para depositar uma camada de revestimento de alta qualidade, pois o ajuste ou manipulação inadequada da chama e o excesso de óxido podem resultar em defeitos. O revestimento de oxiacetileno também sofre de baixas taxas de deposição. Apesar dessas limitações, o processo está bem estabelecido para a pavimentação de válvulas de vapor, válvulas automáticas de motores a diesel, serras elétricas, partes de arados e outros implementos agrícolas.
Superfícies de oxiacetileno também podem ser feitas usando material em pó. Nesse caso, a tocha de soldagem a gás é equipada com tremonha para o pó e um dispositivo de alimentação de pó. O processo pode, assim, ser usado para depositar todos os metais que estão disponíveis em forma de pó para obter depósitos lisos, finos e isentos de porosidade numa passagem.
O método de revestimento com oxi-acetileno pode ser usado de modo semi-automático, onde um grande número de componentes similares, que podem ser dispostos em uma seqüência, devem ser sobrepostos; por exemplo, o revestimento de válvulas de caminhão e motor usando hastes de soldagem fundidas feitas por soldagem de topo de peças mais curtas. Em outra aplicação, hastes de soldagem preenchidas com carboneto de tungstênio são usadas para o revestimento duro de martelos de moinho de alimentação que são fixados em série para fornecer uma grande superfície plana.
Método # 2. Superfície por SMAW:
A soldagem a arco de metal blindado (SMAW) é um dos processos de soldagem mais simples que pode ser usado para pavimentação, como mostrado esquematicamente na Fig. 18.2. Os eletrodos cobertos são usados para depositar o metal necessário, enquanto o revestimento em queima fornece a proteção necessária contra os efeitos nocivos dos gases atmosféricos. A cobertura também pode ser usada para adicionar elementos de liga e para promover a limpeza do metal de solda.
A fonte de energia usada na pavimentação com SMAW é uma unidade retificadora de transformador de alta corrente de baixa tensão ou um conjunto gerado por motor para corrente contínua e um transformador de solda para fornecimento de corrente alternada.
O processo é manual quando utilizado para pavimentação, o soldador cobre a área, para ser revestido, com o número necessário de passes usando a técnica de longarina para produzir a espessura necessária do depósito. O progresso do processo pode ser facilmente observado pelo operador, que pode cobrir até mesmo as áreas irregulares sem muita dificuldade.
Não há limite de espessura para o depósito, exceto quando algumas ligas apresentam tendência à quebra quando aplicadas em mais de duas camadas. Nesses casos, o soldador transforma a área em um número suficiente de camadas, de modo que apenas algumas camadas precisam ser depositadas pelo material rígido especificado. O processo é usado extensivamente para revestimento, revestimento, acúmulo e revestimento.
As principais vantagens do revestimento por SMAW são que o equipamento é facilmente disponível, os consumíveis de revestimento duro podem ser comprados em pequenas quantidades e os depósitos de muitas ligas podem ser aplicados em diferentes posições de soldagem. A maior limitação do processo é que a taxa de deposição é baixa, geralmente variando entre 0-5 a 2-0 kg por hora a uma alta taxa de diluição de 30 a 50 por cento.
O revestimento por SMAW pode ser feito em metal base de carbono e aços de baixa liga, aços de alta liga e muitos metais não ferrosos em uma faixa de espessura de 5 a 450 mm ou acima. Os materiais de revestimento empregues incluem ligas de revestimento duro ferrosas como aços de baixa e alta liga, aços inoxidáveis, níquel, cobalto e ligas à base de cobre, bem como compósitos sob a forma de eléctrodos tubulares. Este processo é mais adequado para pequenos depósitos ou para revestimento de campo, onde a portabilidade do equipamento é uma grande vantagem.
Método # 3. Superfície Por GMAW:
O equipamento de soldagem a arco de metal a gás (GMAW) pode ser convenientemente usado para operação de pavimentação, Fig. 18.3, com taxas de deposição mais altas do que as alcançadas pelo processo SMAW.
A fonte de energia dc, com fornecimento de corrente contínua ou pulsada, é normalmente usada neste processo que emprega fio fino entre 0-9 e 1-6 mm de diâmetro. Dependendo da densidade de corrente e do modo de fornecimento, o modo desejado de transferência de metal, ou seja, curto-circuito, tipo globular, spray ou pulsado pode ser alcançado. Do ponto de vista da superfície, o modo de transferência de metal pode afetar a diluição e o perfil do cordão. A piscina de solda é protegida dos gases atmosféricos usando argônio, hélio ou dióxido de carbono como gás de proteção.
No modo de curto-circuito, a transferência de metal ocorre quando o arco é extinto a uma taxa de 20 a 200 vezes por segundo, o que resulta em taxa de deposição um pouco mais alta que na SMAW enquanto a diluição e a distorção são minimizadas. Este modo de transferência de metal é preferido para a superfície fora de posição.
Maiores densidades de corrente podem levar ao modo globular ou de pulverização de transferência de metal com maior penetração e conseqüente maior diluição do material depositado. Essas condições podem ser alcançadas tanto pelo ajuste de corrente aumentado quanto pelo uso de fio de preenchimento de diâmetro reduzido.
A técnica de arco pulsado é adequada para superfícies fora de posição e para metais com maior fluidez. As taxas de deposição são semelhantes àquelas obtidas com transferência de metal globular e boa estabilidade de arco, como no modo de pulverização.
Para aumentar a taxa de deposição em até 50%, o arame de enchimento auxiliar é alimentado na poça de fusão, o que também leva a uma redução na penetração e diluição como consequência da energia do arco absorvida pelo material de enchimento adicional. Uma aplicação típica desse processo é a bandagem de projéteis de artilharia com metal deslizante, em que a diluição é necessária para ser inferior a 3%.
O stickout do eletrodo é um parâmetro importante no revestimento por GMAW, que pode variar entre 8 vezes o diâmetro do eletrodo até quase 50 mm. O stickout longo leva a maiores taxas de deposição devido à cura de I 2 R (aquecimento por efeito de Joule), reduz a força do arco com a conseqüente evaporação de contaminantes dos eletrodos. Uma ponta de contato desgastada pode, inadvertidamente, levar a um aumento do stickout.
O revestimento por GMAW pode ser feito por cordão de longarina ou tecelagem. Os diferentes padrões de tecelagem e seus efeitos no perfil e diluição do cordão são mostrados na Fig. 18.4. Osciladores para tecelagem podem ser mecânicos ou eletrônicos. O cordão de longarina resulta numa penetração mais profunda e diluição aumentada devido à maior força do arco que causa a acção de escavação enquanto a tecelagem resulta em metal fundido excessivo entre o eléctrodo e o metal base, o que provoca um efeito de amortecimento e assim penetração superficial.
O metal base revestido pelo processo GMAW geralmente tem resistência à tração de até 620 MPa e o processo é adequado para superfícies de lojas e campos de grandes componentes com depósitos de aços de alta liga, ligas de aço inoxidável cromo, ligas de níquel e níquel, cobre e cobre ligas de base, ligas à base de titânio e titânio e ligas à base de cobalto e cobalto.
Método # 4. Superfícies Por FCAW:
A configuração, mostrada na Fig. 18.5, e as variáveis de processo para a pavimentação por FCAW são as mesmas que para a pavimentação por GMAW, exceto que o fio de enchimento e os rolos de alimentação são diferentes.
O preenchimento de eletrodo tubular usado contém fluxo e também pode conter elementos de liga em forma de pó. O fluxo na queima fornece o gás de proteção necessário e escória para proteger o metal fundido. Se nenhum gás de proteção adicional for usado, o processo é chamado de FCAW de auto-proteção, o gás de proteção, quando usado, é geralmente uma mistura de CO 2 ou argônio-CO 2 . A blindagem de CO 2 resulta em modo curto-circuito ou globular de transferência de metal, enquanto o modo de pulverização também é possível com a mistura Ar-CO 2 . Em geral, a superfície por FCAW produz mais diluição e maior taxa de deposição do que a superfície por GMAW.
A principal vantagem da superfície por FCAW é que a composição do depósito pode ser controlada com facilidade e precisão, enquanto as limitações são que a escória é produzida no processo que precisa ser removida antes de depositar o próximo cordão, e que em comparação com o eletrodo sólido são mais difíceis de alimentar em torno de pequenos raios.
O revestimento por FCAW é usado principalmente para depósito de materiais ferrosos, uma vez que os arames tubulares ainda não estão disponíveis para outros metais e ligas. No entanto, para algumas ligas, os eletrodos fluxados são os únicos disponíveis, já que as ligas não são facilmente desenhadas na forma de arame.
Método # 5. Superfície Por GTAW:
Este processo usa o mesmo equipamento usado para soldagem a arco de tungstênio a gás (GTAW). O argônio ou hélio é usado como gás de proteção para proteger o eletrodo de tungstênio e o depósito de metal dos efeitos oxidantes do oxigênio atmosférico. O material a ser depositado está normalmente disponível na forma de hastes de soldagem trabalhadas, tubulares ou fundidas, que são usadas sem nenhum fluxo. Este processo é lento mas sobreposições de excelente qualidade são depositadas.
A superfície pelo GTAW é normalmente feita pelo processo manual, como mostrado na Fig. 18.6. No entanto, também pode ser usado em seu modo automático. Para aumentar a eficiência de deposição, o enchimento aquecido por resistência é alimentado para o tanque de metal fundido. O equipamento automático é frequentemente fornecido com fixação para oscilar o arco.
Os fios de enchimento utilizados variam entre 0, 8 mm e 4, 8 mm de diâmetro, no entanto, por vezes, o material de enchimento na forma de pó ou grânulos também pode ser utilizado. Uma aplicação típica que emprega grânulos de carboneto de tungstênio é para a superfície de juntas de tubos de perfuração. As partículas de carboneto permanecem essencialmente não dissolvidas e bem colocadas na superfície do tubo.
O revestimento por GTAW é possível em todas as posições, no entanto, os documentos de posição afetam grandemente a diluição da solda. Tanto as técnicas de longarina quanto as de cordão são usadas com este processo, no entanto, a última dá uma diluição mínima.
Quase todos os principais materiais de engenharia podem ser ressaltados pelo processo GTAW, com a espessura do metal base geralmente entre 5 e 100 mm, embora os metais de base mais espessos também possam ser revestidos. Todas as ligas de superfície bem conhecidas, incluindo aços de alta liga, aços inoxidáveis cromo, ligas à base de níquel e níquel, ligas à base de cobre e cobre, e ligas à base de cobalto e cobalto podem ser depositadas por este processo.
Método # 6. Superfícies de Arco Plasma:
A superfície de arco de plasma usa o mesmo equipamento usado para soldagem a arco plasma no modo de arco transferido (onde o arco é atingido entre o eletrodo de tungstênio e a peça de trabalho) e o modo não transferido (em que o arco é atingido entre o eletrodo de tungstênio e a tocha gorjeta). É usado para revestimento e revestimento usando metal de adição na forma de fio quente e pó, respectivamente.
Na superfície do fio quente do plasma, mostrada na Fig. 18.7, dois sistemas são combinados para obter a sobreposição desejada. Um sistema aquece o arame de enchimento próximo ao seu ponto de fusão e o coloca na superfície do metal base, enquanto o segundo sistema consiste em tocha de plasma que funde o metal base e o metal de enchimento e os funde.
Os dois sistemas juntos podem fornecer uma diluição mínima e distorção do metal base. Este método de revestimento é usado para revestir vasos de pressão e outros componentes similares com ligas à base de níquel em aços inoxidáveis e muitos tipos de bronzes. Superfícies de excelente qualidade podem ser feitas, o que pode exigir um acabamento mínimo.
No entanto, é um método dispendioso, porque o custo do equipamento é alto e é usado no modo mecanizado ou automático de aplicação, uma vez que o fio quente deve estar sempre em contato com a poça de fusão para conduzir a corrente de pré-aquecimento pela haste de enchimento.
No processo de revestimento em pó com arco de plasma, mostrado na Fig. 18.8, utiliza-se as temperaturas ultra-altas disponíveis de 5500 a 22000 ° C para depositar materiais de revestimento duro. Os depósitos feitos por este processo são homogêneos e adequadamente fundidos ao metal de base e comparam bem a qualidade e a estrutura metalúrgica ao revestimento pelo processo GTAW. O processo é realizado na posição de downhand. Enquanto a entrada de calor para o metal base é baixa em comparação com outros processos de revestimento, pode ser esperada alguma distorção.
As principais vantagens do revestimento com pó de arco plasma são a capacidade de depositar uma ampla gama de materiais de revestimento duro, incluindo refratários, adequação ao revestimento de metais de baixo ponto de fusão, excelente controle na espessura do depósito e controle próximo do acabamento superficial para minimizar a usinagem subsequente. No entanto, o custo do equipamento é alto, pois envolve alta tecnologia.
Os materiais de revestimento duro depositados pelo processo de revestimento por plasma em pó incluem materiais à base de cobalto, níquel e ferro. Sendo o processo totalmente mecanizado, é particularmente adequado para o revestimento de alta taxa de produção de peças novas, como peças de válvulas de controle de fluxo, juntas de ferramentas, parafusos de extrusão e peças de cortador de grama.
Método # 7. Superfície por SAW:
Devido às suas muitas vantagens, o arco submerso, processo de eletrodo único mostrado na Fig. 18.9, é o método automático mais amplamente utilizado para a pavimentação. Devido às altas correntes empregadas, isso resulta em taxas de deposição muito altas.
Os depósitos colocados por este processo são de alta qualidade e na maioria das vezes impecáveis, tendo alta resistência, tenacidade ou resistência à abrasão. A manta de fluxo também elimina a possibilidade de respingos e radiações ultravioleta. No entanto, devido à concentração de calor, os depósitos geralmente têm penetração profunda e, portanto, maior diluição.
Assim, as propriedades completas da superfície não são atingidas até que duas ou mais camadas sejam depositadas. Às vezes, metal de adição extra na forma de arame ou tira é adicionado à redução da penetração e diluição; as tiras são usadas principalmente para ligas de aço inoxidável ou de base de níquel.
Em uma variante do processo, o material de revestimento em pó é alimentado no metal base à frente do fluxo, conforme mostrado na Fig. 18.10 O arco funde o metal base, o eletrodo eo metal de adição, combinando-os para formar o depósito. penetração e diluição.
Os metais de base utilizados para a pavimentação pelo processo SAW incluem aços carbono e baixa liga, aços inoxidáveis, ferro fundido e níquel e ligas à base de níquel com uma faixa de espessura de 15 mm a 450 mm. Os materiais de revestimento utilizados com mais freqüência são os aços de alta liga, os aços austeníticos, as ligas à base de níquel, as ligas à base de cobre e as ligas à base de cobalto.
As taxas de deposição obtidas com um único eletrodo com depósito de conta-fio são de cerca de 6, 5 kg por hora, enquanto a técnica de oscilação pode elevar a taxa de deposição para cerca de 12 kg por hora com uma largura de até 90 mm. Além disso, se dois eletrodos forem usados, como mostrado na Fig. 18.11, para a superfície, a taxa de deposição pode ser aumentada para quase 12 kg por hora, com 10 a 20% de diluição.
A disposição mostrada na Fig. 18.11 é chamada de método de revestimento em série de arco submerso. Nesta configuração, duas cabeças de soldagem são usadas com uma única fonte de energia CA ou CC conectada entre elas de maneira a colocar os dois arcos em série. Cada arco tem polaridades diferentes, de modo que os dois arcos tendem a se afastar um do outro. As oscilações transversais das cabeças de solda podem ser usadas para minimizar a diluição. Fonte de energia de corrente constante é preferida para depositar material com penetração uniforme.
Os fluxos usados também afetam a diluição, as taxas de deposição e a espessura do depósito. No entanto, um fluxo que é adequado para superfície de arco submerso com eletrodo único pode não ser adequado para eletrodo de eletrodo ou tira múltiplo. Assim, a seleção de fluxo é um fator importante no revestimento de arco submerso para obter depósitos de qualidade.
O revestimento de arco submerso com eletrodo de faixa, mostrado na Fig. 18.12, é capaz de depositar um depósito de superfície plana relativamente fino em até 45 kg por hora com diluição que pode ser tão baixa quanto 10 a 15 por cento. As tiras usadas são geralmente de 1 mm de espessura, 50 mm ou 200 mm de largura quando usadas como eletrodo, enquanto para uso como material de enchimento elas podem ter 1, 25 a 1, 5 mm de espessura com uma largura de cerca de 40 mm.
Normalmente, o ajuste de corrente é de 1200 A a 32 V e uma velocidade de deslocamento de cerca de 40 cm / min, o que dá um depósito de cerca de 4-5 mm de espessura. No entanto, depósitos de espessura entre 4 e 9 mm podem ser colocados manipulando-se a velocidade de revestimento e as taxas de alimentação do eletrodo. O consumo de fluxo é reduzido para cerca de um terço do consumo de fluxo com eletrodos convencionais. Fontes de energia potenciais constantes com ac ou dc (com qualquer polaridade) podem ser usadas.
O revestimento por SAW pode ser feito com todos os materiais disponíveis na forma de fio enrolado; no entanto, é mais popular com ligas ferrosas. É mais adequado para a superfície pesada de grandes vasos de pressão, tanques, chapas e trilhos, que podem ser colocados em posição plana para revestimento.
Método # 8. Fusão de Forno:
Algumas ligas de revestimento duro proprietárias prontamente disponíveis são comercializadas sob a forma de pasta ou de um pano metálico que pode ser aplicado à superfície do metal base e do forno fundido para formar um depósito de revestimento duro. Uma representação esquemática da configuração da fusão do forno é dada na Fig. 18.13.
O material de revestimento é simplesmente aplicado ao substrato e fundido em um forno a uma temperatura suficiente para causar a fusão do material aplicado que normalmente varia entre 870 e 1150 ° C. Estes materiais de revestimento são geralmente compósitos como o carboneto de tungstênio mantido em ligante de baixo ponto de fusão como uma liga de brasagem.
A liga de brasagem forma a matriz para o material rígido e fornece a ligação com o substrato. Os depósitos feitos por fusão do forno podem ter até 2 mm de espessura e são geralmente depositados em metais ferrosos, embora substratos de outros materiais também possam ser usados.
Método # 9. Superfície de Electroslag:
O processo Electroslag de revestimento é utilizado nos casos em que grandes quantidades de metal têm de ser depositadas com uma espessura de 10 a 12 mm. O revestimento feito por este processo é suave e não requer a usinagem pós-processamento.
Como para a soldagem, o revestimento por processo de electroslag é realizado em posição vertical com o depósito moldado por blocos estacionários ou móveis de cobre, grafite ou material cerâmico. As representações esquemáticas da superfície das partes plana, cilíndrica e cônica por processo de eletrossolo são mostradas na Fig. 18.14. Um molde é colocado sobre ou em torno do componente a ser revestido com o intervalo entre o molde e o trabalho igual à espessura do depósito de revestimento. Um ou mais eletrodos são alimentados no espaço de fusão por meio de guia para fornecer o metal necessário para o revestimento.
O procedimento e a técnica de revestimento por processo de electroslag é semelhante ao da soldadura por electroslag. Para a superfície de um componente plano, o eletrodo é alimentado no trabalho, e para componentes cilíndricos e cônicos, o eletrodo é feito para tecer todo o contorno da circunferência; alternativamente, o eletrodo é alimentado apenas para baixo enquanto o trabalho é feito para girar em torno de seu eixo junto com o molde.
Na superfície de electroslag, os elementos de liga do depósito são obtidos apenas a partir do eléctrodo, o qual pode estar sob a forma de fio sólido, de núcleo em pó, placa ou haste de grande diâmetro. Portanto, o material do eletrodo é selecionado para fornecer o depósito da composição química desejada.
Método # 10. Superfície por Dip-Transfer:
O método de revestimento por transferência por imersão ou por curto-circuito consiste em um dispositivo rotativo de trabalho e o eletrodo alimentado em sua direção é feito para se mover na direção e para longe do trabalho a uma taxa de 5 a 100 vezes por segundo. A oscilação axial do eletrodo resulta em curto-circuito repetido do arco, o que melhora a estabilidade do processo. Antes do eletrodo tocar a poça de metal fundido na obra, o arco produz uma gota de metal fundido no final do eletrodo que é transferido para o trabalho, para formar o depósito, quando o eletrodo é mergulhado na poça de metal fundido.
A Fig. 18.15 mostra a representação esquemática da superfície por transferência dip. O trabalho, bem limpo de ferrugem, graxa e sujeira é montado entre os centros de um torno e girado na velocidade desejada. A corrente de superfície é alimentada ao fio do eletrodo, geralmente de 1, 5 a 2, 5 mm de diâmetro, a partir de uma fonte de energia dc e o fio é alimentado na taxa desejada e feito para oscilar por um vibrador eletromagnético ou mecânico.
O metal fundido é protegido da reação com gases atmosféricos, fornecendo líquido de resfriamento na taxa de 2 a 5 lit / min. O líquido de arrefecimento pode conter componentes ionizantes para melhorar a estabilidade do arco. Na maioria das vezes, o líquido de arrefecimento é uma solução a 5% de soda calcinada ou uma solução aquosa a 20% de glicerina. Os vapores produzidos fornecem o escudo protetor desejado e extingue o depósito para formar um depósito muito resistente ao desgaste.
A superfície de transferência por imersão é vantajosamente aplicada a componentes cilíndricos com um diâmetro de 8 a 200 mm. A espessura da camada depositada, que é colocada em uma única passagem, pode variar de uma fração de milímetro até 3 mm.
