Hak ve Özgürlüklere İlişkin Başlıca Güvence Ölçütleri

2.3.1 Tipos de desgaste

Segundo a norma DIN 50320, nos processos de desgaste estão envolvidos basicamente quatro mecanismos ou uma combinação deles. Estes mecanismos são: - Abrasão: remoção do material por sulcamento, corte, fadiga e trincamento. Assim, o desgaste abrasivo ocorre quando uma superfície dura e rugosa ou uma superfície “mole” contendo partículas duras se arrasta sobre uma superfície mais mole, e descreve um círculo que se repete uma série de vezes sobre a superfície traçando, assim, uma linha de desgaste. O material proveniente por este deslocamento, na forma de partículas produzidas durante o desgaste, geralmente é perdido.

- Adesão: desgaste adesivo ocorre quando dois corpos lisos são arrastados um sobre o outro, e fragmentos são retirados de uma superfície que se adere a

outra. Depois estes fragmentos podem sair dessa superfície e serem transferidos de volta para a superfície original, ou desta forma perder as partículas por desgaste. Desgaste adesivo vem de uma forma adesiva forte em que átomos se juntam por meio de um contato. Durante o arraste pode haver um pequeno caminho sobre uma das superfícies aderida com um caminho similar na outra superfície, e há uma pequena probabilidade de que quando este contato seja quebrado, a quebra não ocorra na interface original, mas dentro de um dos materiais.

- Fadiga: fadiga mecânica e a posterior formação de trincas em regiões da superfície devido às tensões cíclicas tribológicas que resultam da separação de material. Assim, o desgaste por fadiga é observado durante repetidos escorregamentos e deslizamentos, induzindo a formação de fissuras na superfície ou subsuperfície, que, eventualmente, resultará em uma quebra da superfície com a formação de grandes fragmentos, podendo levar à formação de grandes pites na superfície.

- Reação Triboquímica: formação de produtos de reações químicas resultantes da interação química entre os elementos de um tribosistema, iniciada por ação tribológica.

2.3.2 Ensaios de desgaste

2.3.2.1 _{Ensaio de desgaste por fricção “Ball on Disk”}

O ensaio “Ball on Disk” (ASTM G99-90) é um ensaio de fricção muito utilizado, onde uma esfera de certo material se fricciona com um disco de deslocamento e peso controlados, sob certas condições atmosféricas. A norma ASTM não indica as condições que se deve fazer o ensaio, mas indica, de forma explícita, que devem ser sempre feitos da mesma forma, para ser possível comparar as propriedades tribológicas de diversos materiais. As propriedades tribológicas da esfera e do disco se determinam por meio do cálculo de volume perdido por ambos, seja direta ou indiretamente, mediante a análise de perda de massa e levando-se em conta a densidade do material. Este ensaio é amplamente utilizado para

determinar a resistência ao desgaste de revestimentos produzidos por aspersão térmica, que se depositam sobre um substrato, que é o disco.

2.3.2.2 Ensaio d_{e desgaste abrasivo “Rubber Wheel”}

Com o ensaio de abrasão a três corpos “Rubber Wheel” (G65-91) se determina, de maneira simples, a resistência ao desgaste abrasivo dos materiais pela medida de perda de massa. Este ensaio também pode ser realizado sob lubrificação e recebe o nome de “Wet Sand Rubber Wheel” (G105-89). A principal diferença é que, neste último ensaio, a amostra está localizada dentro de um recipiente contendo areia com líquido, que normalmente é água. A velocidade de desgaste será normalmente inferior ao do ensaio de “Rubber Wheel” à seco.

2.3.3 A aspersão térmica como processo tecnológico para evitar o

desgaste

A aspersão térmica é utilizada num grande número de aplicações antidesgaste e para recuperar superfícies que tenham sido desgastadas. A principal vantagem é que a ampla disponibilidade de pós para aspersão existente no mercado torna possível escolher um revestimento com propriedades específicas para cada tipo de propriedade que se deseja tais como alta resistência, baixo peso ou baixo custo.

A seleção de um bom revestimento para cada aplicação não é simples. Na seleção se deve levar em conta: preço, tempo de vida útil ou de instalação; resistência à corrosão; superfície com que se fricciona; efeito da aspersão sobre o substrato; acabamento superficial; temperaturas; lubrificação; produtos abrasivos existentes; peso e velocidade; resistência ao impacto e resistência à fadiga; habilidade de se endurecer em trabalhos a frio; coeficiente de fricção; porosidade; resistência aos choques térmicos ou como barreira térmica; características de condutor elétrico. No estudo completo de um revestimento para uma aplicação concreta tem que se levar em conta todos estes fatores, já que somente assim pode se ter a segurança de que a escolha seja correta.

Para a resistência à abrasão, os materiais utilizados têm que superar a dureza dos materiais com os que se friccionam. Para tanto, se utilizam materiais de alta dureza que inclui cerâmicas, cermets e ligas. Os revestimentos utilizados para combater o desgaste à fadiga têm que ter uma boa combinação de tenacidade e baixas tensões residuais, por isso se utilizam os cermet, bronze de alumínio (Cu 9Al 1 Fe) e ligas de Ni, Cr, Fe e Co.

Alguns dos exemplos mais representativos em aplicações reais de revestimentos obtidos por aspersão térmica resistentes ao desgaste são:

(a) na indústria automobilística, os revestimentos obtidos por aspersão

térmica têm um papel fundamental para minimizar o desgaste de certos componentes. Uma aplicação importante está nos anéis de sincronização. Estes anéis, no passado, eram feitos de uma liga de cobre forjado; ainda hoje, há uma tendência em construí-los com aços de baixa concentração de carbono para diminuir sua rigidez, porque é necessário um revestimento que reduza o coeficiente de fricção e que diminua a adesão. Por isso, a parte inferior dos anéis de sincronização se reveste com molibdênio, ainda que, em muitos casos, se utilize uma mistura de Mo com outros materiais para diminuir o custo como é o caso de Mo-AlSi (50%-50%)

(73) (74)_{. Outra aplicação da aspersão na indústria automobilística está na substituição}

da fundição utilizada como camisa do cilindro em blocos de motor de Al, que tem baixas propriedades anti-desgaste. A vantagem da aspersão térmica em relação à fundição está na redução de peso, melhora na transferência de calor e baixo custo. Os revestimentos mais interessantes para esta aplicação são os de bronze de alumínio (Cu 9Al 1 Fe) ou o aço depositado por HVOF ou plasma de arco transferido (PTA) (75)_.

(b) na indústria aeronáutica, esta mesma aplicação é utilizada em aviões

pequenos de 2 ou 4 lugares, já que o motor representa uma grande fração do peso total do avião. Se o motor é feito com materiais leves, o peso total do avião será menor, fazendo com que se necessite menos potência para movê-lo, o que resultará numa diminuição no consumo de energia, menor emissão de som e de gases. A utilização de ligas de AlSi reduz o peso, mantém uma resistência ótima, e elimina o problema de fricção entre o cilindro e os anéis do pistão. A solução tradicional de anéis adicionais de fundição mediante aspersão resolve, baixando o peso e o custo do motor. Muitos componentes do trem de aterrissagem dos aviões são revestidos

com cromo duro. Entre estes componentes cabe destacar a superfície interna de deslizamento do cilindro e a superfície externa dos rolamentos. Estas aplicações exigem alta resistência à fadiga por parte do revestimento. Recentemente os problemas ambientais ocasionados pelo cromo duro têm feito com que se busque alternativas na aspersão térmica e por isso estão sendo introduzidos o WC-Co e WC-CoCr (76)_.

(c) em situações que exigem resistência à erosão e à corrosão em caldeiras,

em aplicações de geração de energia como caldeiras que utilizam o carvão como combustível, as cinzas podem provocar erosão. Esta deterioração aumenta devido às elevadas temperaturas e a grande quantidade de oxigênio e enxofre existente no carvão. Observou-se que os revestimentos de Cr3C2-NiCr aplicados por HVOF

sofriam um desgaste médio de 30 m/ano, 1/10 do desgaste da própria caldeira (77). No caso de caldeiras que utilizam combustíveis derivados do petróleo pode ocorrer que elementos tais como o Cl, Na e K formem, por acúmulo, sais com eutético de baixa temperatura de fusão, de maneira que se a temperatura for superior a do eutético, os sais no estado fundido podem facilitar a corrosão. Os revestimentos aspergidos e refundidos são ideais para estes meios já que têm uma estrutura uniforme, com baixa quantidade de óxidos, livre de poros e ancoragem metalúrgica, pois possuem excelente resistência ao desgaste, e também contra a corrosão. Outras aplicações onde existe erosão e as temperaturas são elevadas podem ser citadas: como as caldeiras de leito fluidizado, incineradores de lixo e caldeiras que convertem a parte indesejável da indústria de papel em energia (78)_{. Também se}

observa que os revestimentos obtidos por HVOF têm uma resistência à cavitação superior aos aspergidos por plasma. Uma das vantagens mais importantes dos revestimentos obtidos por aspersão térmica é econômica. Eles também produzem menor distorção nas partes revestidas devido a menor cessão de calor que os obtidos por soldagem (79)_.

(d) Na indústria de aço, os revestimentos têm uma importância relevante. Nos

fornos de recozimento contínuo as placas de aço se deslocam por meio de rodas transportadoras, e pode acontecer da camada de óxido se formar na superfície das placas de aço aderindo-se à superfície das rodas transportadoras. Isto ocorre devido à natureza plástica do aço em altas temperaturas, ao redor de 900 0C. O material transferido pode produzir estrias sobre a superfície das lâminas de aço que pioram

seu acabamento superficial e tornam-se muito difíceis de serem eliminadas em processos posteriores. A aspersão térmica dispõe de uma série de revestimentos que têm resultados positivos neste tipo de aplicação. Estes materiais têm que ser resistentes ao choque térmico, à oxidação, ao desgaste e à aderência ao aço.

Os revestimentos também podem ser aplicados em sistemas de modo contínuo. Neste processo, se introduz o aço fundido num molde de cobre refrigerado a água, que extrai rapidamente o calor. Um pó lubrificante (grafite) é colocado entre o aço que se solidifica e o molde de cobre. A utilização de ligas à base de Ni refundido na parte interna do molde prolonga da vida útil dos moldes em 5 vezes em relação aos revestimentos mais convencionais de Ni eletrolítico. As junções entre os vagões de trem têm que resistir ao impacto e ao desgaste sem lubrificação, e por isso seu tempo de vida é bastante baixo. A utilização de NiCrBSi refundido que contém WC aumenta seu tempo de vida, de 3 meses para 6 anos ou mais (80).

Na produção de malha de ferro sinterizada e reduzida em forno industrial em regime contínuo, utilizando combustíveis derivados de petróleo, produz-se uma grande quantidade de gases, que é eliminada do forno por potentes ventiladores. Os componentes do ventilador se deterioram devido às altas temperaturas (125-330 oC) e pelo impacto das partículas de ferro. A manutenção necessária para reparar as partes desgastadas pode ser realizada aplicando revestimentos obtidos por aspersão térmica a arco elétrico de ligas à base de ferro com alto teor de Cr (28%), que mantém suas boas propriedades em altas temperaturas (81)_.