Revista Industrial Heating - Out a Dez/2018

BRASIL

The International Journal Of Thermal Processing

Out a Dez 2018

Manufatura Aditiva na Indústria Automobilística 39

Validação Contínua de Tratamento Térmico Resfriamento por Argônio ou Nitrogênio em TT a Vácuo T T em Alumínio Automotivo: Realidade Atual e Futura

32 36 43

Tratamento Térmico Delphi - 20 anos 16 Revista Estampagem - Stamping Magazine será Lançada no Brasil 17 A maior e mais conceituada revista da indústria térmica • www.sfeditora.com.br

Na Capa: Asa impressa em 3D de uma liga de titânio de metal em pó.

Confira na página 39.

32

36 CONTEÚDO

43 OUT A DEZ 2018 - NÚMERO 41

ARTIGOS 32

Caracterização & Teste de Materiais

Validação de Tratamento Térmico por Eddy Current para Produção em Linha Dan Devries - Criterion NDT; Auburn - Washington, EUA

O tratamento térmico é um processo inestimável que permite aos fabricantes otimizar as propriedades mecânicas e físicas dos componentes metálicos.

36

Gases Industriais & Combustão

Comparando Resfriamento de Argônio e Nitrogênio em Fornos a Vácuo Alex Pohoata - F&B Mfg. LLC .; Fenix - Arizona, EUA

Este artigo fornece dados reais para testes realizados para comparar o argônio e o nitrogênio como meio de resfriamento em fornos a vácuo.

39

Sinterização & Manufatura Aditiva

Como a Manufatura Aditiva está Remodelando a Indústria Automobilística Akin Malas – Linde Americas Hub and Grzegorz Moroz – Linde LLC; Bridgewater, Nova Jersey; EUA

Embora a manufatura aditiva (Additive Manufacturing - AM) seja uma vantagem para os especializados componentes aeroespaciais

metálicos, dispositivos médicos e implantes personalizados, a produção em massa de componentes automotivos usando impressão 3D ou AM ainda pode parecer uma alternativa.

43

Tratamento Térmico & Não Ferrosos

Fabricantes Adaptando-se à Demanda Evolutiva do Tratamento Térmico de Alumínio Graeme Kirkness and Tim Donofrio – CAN-ENG Furnaces International Ltd.; Niagara Falls, Ontário, Canadá

Os anos consecutivos de vendas recordes de automóveis são raramente realizados, celebrados e quase míticos no mundo moderno e altamente competitivo de hoje.

4 OUT A DEZ 2018

Industrial Heating

SOLUÇÕES INOVADORAS E FLEXÍVEIS PARA TRATAMENTO TÉRMICO A VÁCUO OTIMIZE SUA PERFORMANCE COM NOSSA AMPLA GAMA DE FORNOS A VÁCUO PROCESSOS: • TRATAMENTO TÉRMICO • SINTERIZAÇÃO • BRASAGEM • DIFFUSION BONDING

• CERÂMICAS AVANÇADAS • UHV (ULTRA ALTO VÁCUO) • ALUMINIZAÇÃO • TRATAMENTO TÉRMICO DE MANUFATURA ADITIVA

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BRASIL

DEPARTAMENTOS

EQUIPE DE EDIÇÃO BRASILEIRA

06 Índice de Anunciantes

S+F Editora (19) 3288-0437 ISSN 2178-0110 Rua Ipauçu, 178 - Vila Marieta, Campinas (SP) www.sfeditora.com.br

11 Eventos

Udo Fiorini Publisher, udo@sfeditora.com.br • (19) 99205-5789 Gabrielly Guimel Redação - Diagramação, gabrielly@sfeditora.com.br André Júnior Vendas, vendas@sfeditora.com.br 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

12 Indicadores Econômicos 13 Produtos 16 Notícias

ÍNDICE DE ANUNCIANTES Empresa

Pág. Contato

Combustol Fornos

12

www.combustol.com.br

Delphi Automotive Systems do Brasil

19

www.delphi.com

Centorr Vacuum

25

www.centorr.com/ih

Fornos Jung

23

www.jung.com.br

Grefortec

2, 3

www.grefortec.com.br

Grupo Aprenda

47, 48

www.grupoaprenda.com.br

HEF Durferrit

9

www.hefdurferrit.com.br

Infratemp

11

www.infratemp.com.br

Kanthal

15, 35

www.kanthal.com

DIRETORES CORPORATIVOS

LMTerm

27

www.lmterm.com.br

John R. Schrei Edição Rita M. Foumia Estratégia Corporativa Michelle Hucal Implementação de Conteúdo Michael T. Powell Criação Scott Krywko Tecnologia da Informação Lisa L. Paulus Finanças Scott Wolters Conferências e Eventos Marlene Witthoft Recursos Humanos Vincent M. Miconi Produção

P. Gutt - Representada: Schmidt & Clemens GmbH 9

www.pgutt.com.br

PhoenixTM Brasil

25

www.phoenixtm.com.br

PROMATEC

11

www.promatec.com.br

Shimisutec

11

www.shimisutec.com.br

TAV Vacuum Furnaces

5

www.tav-vacuumfurnaces.com

Tecpropro Fornos, Comp. e Sensores Importados

17

www.tecpropro.com

Darrell Dal Pozzo Senior Group Publisher, dalpozzod@bnpmedia.com • +1 847-405-4044 EDIÇÃO E PRODUÇÃO NOS EUA Reed Miller Publisher Associado/Editor - M.S. Met. Eng., reed@industrialheating.com • +1 412-306-4360 Bill Mayer Editor Associado, bill@industrialheating.com • +1 412-306-4350 Brent Miller Diretor de Arte, brent@industrialheating.com • +1 412-306-4356 REPRESENTANTE DE PUBLICIDADE NOS EUA Kathy Pisano Diretora de Publicidade, kathy@industrialheating.com +1 412-306-4357 - Fax: +1 412-531-3375

As opiniões expressadas em artigos, colunas ou pelos entrevistados são de responsabilidade dos autores e não refletem necessariamente a opinião dos editores.

6 OUT A DEZ 2018

Industrial Heating

CONTEÚDO

10

OUT A DEZ 2018 - NÚMERO 41

18

28

COLUNAS 08 Editorial EUA

Desenvolvimento da força de trabalho

Para aqueles de nós que operam empresas industriais ou manufatureiras, a necessidade de trabalhadores qualificados pode ser maior do que nunca. Com o

desemprego em níveis historicamente baixos, encontrar pessoas boas está ficando cada vez mais difícil.

10 Editorial Brasil

Novos Tempos, Novas Revistas

Nosso país viveu nos últimos anos, meses, tantas

reviravoltas principalmente no meio político que a

justificativa e o acerto do uso deste título é recorrente.

18

Combustão Gases Combustíveis Siderúrgios

Definem-se como gases combustíveis siderúrgicos aqueles gerados como subprodutos pelo próprio processo em

siderúrgicas integradas. O mais interessante deles, sob

o ponto de vista do poder calorífico, é o gás de coqueria (“coke oven gas” ou “COG” em inglês).

20 Simulação Computacional

Perfil da Camada Temperada pós Indução

As vantagens da utilização das simulações baseadas no

MEF se devem aos elevados custos e dificuldades técnicas envolvidas nos tratamentos térmicos.

22 Siderurgia

O Futuro e a Nuvem de Tróia

No já distante ano de 1982, a turma de recém-contratados pela Cosipa, incluindo eu, visitou os gasômetros da empresa dentro do programa de integração à empresa.

24 Processos Térmicos 4.0

A IIoT e a

Indústria 4.0 Salvando Vidas Estamos acostumados a ler sobre as vantagens competitivas que as tecnologias da atual revolução industrial estão trazendo para os negócios: maior produtividade e qualidade, menor custo e maior eficiência, inclusive energética. Mas poderia também salvar vidas?

26 Pesquisa e Desenvolvimento

A Realidade da Tecnologia PHS (Press Hardening Steel)

Os temas apresentados nas colunas de P&D estão relacionados as demandas crescentes no setor automotivo e devido a uma grande movimentação atual que está ocorrendo em CPD, foco em especial os aços estampados à quente ou mais precisamente os PHS com 1500 MPa de resistência mecânica.

28 Doutor em Tratamento Térmico

Software de Simulação (Cementação Gasosa) - Parte II

A aceitação da tecnologia de cementação a baixa pressão (vácuo) (LPC - Low Pressure Carburizing) na fabricação deve-se em grande parte à facilidade de desenvolvimento e modificação de receitas possibilitada pelo uso de simuladores projetados especificamente para essa finalidade.

Industrial Heating

OUT A DEZ 2018 7

EDITORIAL EUA

Desenvolvimento da Força de Trabalho

P

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

8 OUT A DEZ 2018

ara aqueles de nós que operam empresas industriais ou manufatureiras, a necessidade de trabalhadores qualificados pode ser maior do que nunca. Com o desemprego em níveis historicamente baixos, encontrar pessoas boas está ficando cada vez mais difícil. Existem 6,6 milhões de vagas de emprego nos EUA, muitas das quais requerem habilidades avançadas. Além disso, os baby boomers estão se aposentando a uma taxa de 10.000 por dia nos EUA. Como resultado, as empresas e as escolas estão considerando maneiras novas e diferentes de estabelecer uma força de trabalho qualificada.

No início deste ano, incentivamos o modelo cooperativo entre a indústria e a academia. A academia precisa fazer parte da solução e não continuar fazendo a mesma coisa. Em julho, o Presidente Trump assinou o Fortalecimento da Carreira e Educação Técnica para o 21st Century Act (Ato do Século XXI), que promove uma colaboração mais efetiva entre empregadores e instituições de ensino ao fornecer treinamento técnico aos alunos.

Esta legislação dá contribuições aos empregadores para ajudar a determinar como o financiamento federal para educação técnica e profissional (CTE - Career and Technical Education) é gasto. Agora é um ótimo momento para ser ouvido. Permita que as agências estaduais de educação saibam quais são os desafios da sua força de trabalho, façam parcerias com escolas e faculdades e estimulem o aprendizado baseado no trabalho.

Aprendizagem é uma ótima maneira de atacar esse grande problema. Em meados de julho, o Departamento do Trabalho dos EUA anunciou US $ 150 milhões em subsídios para ampliar os estágios em escala nacional.

Esses fundos “pretendem aumentar o nível de atividade de aprendizes entre uma gama de

Industrial Heating

novos empregadores, particularmente pequenas e médias empresas”.

Eles também “promoverão uma abordagem setorial para a ampliação em larga escala de estágios que incluem um programa pago, componente de aprendizado baseado no trabalho e um componente educacional ou instrucional necessário que resulta na emissão de uma credencial reconhecida pelo setor e atende aos padrões apropriados de garantia de qualidade.”

“A expansão dos estágios faz com que a maior força de trabalho do mundo - a força de trabalho norte-americana - seja ainda mais forte”, disse o secretário do Trabalho dos Estados Unidos, Alexander Acosta. "Este financiamento é um investimento na força de trabalho dos Estados Unidos, contribuirá para a competitividade, ajudando os criadores de emprego a atender às crescentes demandas por trabalhadores qualificados e atende à necessidade de carreiras que mantenham a família."

Analisamos o site da Associação Nacional dos Dirigentes de Aprendizagem do Estado e do Território (NASTAD National Association of State and Territorial Apprenticeship Directors) e ligamos diretamente para ver o que está acontecendo em Ohio - um estado que exige muito da indústria. É chamado ApprenticeOhio (AO) e eles estão encorajando os empregadores a fazerem parceria com eles. Também lemos sobre a iniciativa “Aprendizagem Connecticut”, que busca identificar e tornar “pronto para o trabalho” milhares de residentes desempregados e subempregados - desde adolescentes até a meia idade. Confira oportunidades semelhantes em seu estado, indo para www.nastad.us e ligando para o seu estado para ver o que está acontecendo lá.

Você notou dois termos usados pelo Departamento do Trabalho? Eles indicaram que o aprendizado levará à “emissão de uma

EDITORIAL EUA credencial reconhecida pelo setor”.

O credenciamento já faz parte do cenário educacional, mas pode se tornar um modelo em nossa era atual da Indústria 4.0 (I4.0). Um cenário possível é ser treinado em um campo específico por dois anos, seguido por testes para estabelecer a base de conhecimento necessária. Como esse modelo pode prosperar em um ambiente on-line, as instituições tradicionais podem estar vendo a escrita em suas paredes de tijolo e argamassa.

Acreditamos que ter acesso a aprendizagens e credenciamento ajudará a incentivar a próxima geração de trabalhadores a avançar em direção à indústria. Tem sido demonstrado que as gerações mais jovens estão interessadas em desenvolver habilidades em seus trabalhos.

Serão mais e melhores aprendizados, credenciamento ou alguma outra técnica de treinamento que atenda às necessidades atuais da indústria? Pense em como você e sua empresa podem ter um papel. Seja qual for o melhor passo seguinte, é claro que a academia e a indústria precisam se associar para desenvolver um modelo que forneça as pessoas certas, com as habilidades certas, no momento certo.

Remake do Corvette Toda essa conversa de alta tecnologia é importante para nós estarmos conscientes, pois isso poderia moldar o futuro de nossas empresas. Nós não queremos deixar de fora algo que parece um pouco mais tangível e interessante. Você sabia que o Corvette C8 está migrando para um motor central V-8 em 2019? Durante muitos dos seus 65 anos, um A Schmidt-Clemens atende aos da indústria de consCorvette com motor central foidesafios discutido, mas finalmente trução de fornos, oferecendo aços especiais otimizados para está acontecendo. materiais desempenharão um papel cada aplicação eOs desenvolvimento de materiais inovadores. ® 60 HTR, um material Apenas como Centralloy importante nesteexemplo: Corvette recém-projetado, incluindo comprovado por mais de mais de doze anos em usos a uma estrutura dedealumínio Componentes temperaturas até 1.250 °hidroformada.

C. A linha fornecimento inclui rolosserão de fornos de tratamento fundidos e de forjados de alumínio usados no chassi e térmico, galvanização por imersão e eletrolítica, tubos rotativos no trem força, e oradiante, magnésio reforçará painel. e de de aquecimento assimfundido como barcos de fornosode impulsão. combinará fibra de carbono, fibra de vidro e A carroceria plástico de injeção, e fibra de vidro também será usada para www.schmidt-clemens.com o feixe de molas. Os discos de freio serão fabricados em S+C é orgulhosamente representada por carbono-cerâmica.

Toda essa conversa sobre tecnologia não me dissuadiu P.Gutt Representações Ltda.

Av. Delfim Moreira, do meu objetivo de1160 acordar meu conversível clássico da Teresópolis, RJ Brasil velhaCEP tecnologia 25953-236 de seu cochilo de inverno.

Sem suar, mesmo quando tudo fica quente.

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HEF DURFERRIT | Tecnologia para Especialistas.

Inovação que você pode confiar.

Especialista em tribologia e engenharia de superfície, há quase um século a HEF DURFERRIT desenvolve e comercializa tecnologias que fazem a diferença quando o assunto está relacionado à redução do atrito e à otimização das resistências ao desgaste, fadiga e corrosão de componentes.

O sucesso deste trabalho é essencialmente fruto do direcionamento estratégico da empresa, que tem origem e foco em pesquisa e inovação, impulsionadas por um dos maiores laboratórios de estudos tribológicos do mundo, o IREIS (Instituto de Pesquisas em Engenharia de Superfícies).

Nossas tecnologias são aplicadas em diversas indústrias, tais como: automobilística, aeronáutica, metalúrgica, agrícola, entre outras.

/hef-durferrit

/hefdurferrit

Industrial Heating OUT A DEZ 2018 9

EDITORIAL BRASIL

Novos Tempos, Novas Revistas

O

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

10 OUT A DEZ 2018

momento em que vivemos no Brasil neste final de 2018 justifica o título.

Creio que já o utilizei antes, aqui mesmo no editorial da IH, de anos anteriores?

Meses? Quem sabe. Nosso país viveu nos últimos anos, meses, tantas reviravoltas principalmente no meio político que a justificativa e o acerto do uso deste título, Novos Tempos, recorrente. E não é só no meio político, no mundo empresarial também. Empresas tem que se reinventar para continuar produzindo e oferecendo seus produtos.

Pagando salários e impostos. E tendo lucro.

Nós não fugimos a regra. Até por fazemos parte do mundo editorial, afligido aqui no Brasil de forma brutal pela maior crise econômica que o país já atravessou em toda a sua existência.

Mas que também está em crise no mundo todo.

Por causa de uma serie pontual de razões, mas com a maior delas, o declínio impressionante da mídia impressa em detrimento da mídia digital.

Entre outras razões. No momento em que escrevo estas linhas o portaldeimprensa.com. br, maior informativo brasileiro sobre o universo jornalístico, noticia que “O acirramento da crise no mercado jornalístico levou algumas das principais agências europeias de notícias a anunciarem cortes e mudanças em sua estrutura de funcionamento.” Ou seja, não somos somente nós que estamos com dificuldades...

No Brasil vemos grandes corporações, tradicionais no meio editorial, tomarem medidas para poderem se adaptar aos novos tempos.

A Aranda, tradicional empresa dedicada à publicação de revistas técnicas e organização de feiras e congressos para a indústria, fundada em 1976, parou até segunda ordem de publicar alguns de seus títulos. O Grupo Abril, mais que tradicional e forte grupo editorial brasileiro, solicitou recuperação judicial em Agosto último.

A empresa alegou que o principal motivo do pedido é reequilibrar as contas da empresa, em negativo devido a ruptura do

Industrial Heating

seu tradicional modelo de negócio.

Repetindo, nós não fugimos a regra. Também temos que reagir. E em certos aspectos, reagir em sentido oposto. Acreditamos que unir os eventos com as publicações traz vantagens aos anunciantes e aos patrocinadores. E interessa aos leitores das revistas e participantes dos eventos.

Como já havíamos informado em nosso editorial da última edição, decidimos publicar no Brasil um novo título, a revista Engrenagens – Gear Magazine. Agora decidimos lançar também a Estampagem – Stamping Magazine. A primeira, dedicada ao mundo da engrenagem, a segunda, ao universo das chapas metálicas, aos processos de corte, dobra, estampagem, conformação.

As duas novas revistas terão duas edições no ano. Senda uma digital e uma impressa. A edição impressa será publicada proximamente da realização do evento a que se refere o conteúdo da revista. Ou seja, a Engrenagens será distribuída no Seminário Engrenagens, em Setembro. A Estampagem será distribuída no Seminário sobre Estampagem, em Dezembro.

O mesmo deve acontecer com as já tradicionais revistas que publicamos: a Industrial Heating vai ser impressa e distribuída em Março no Seminário de processos de TT. A FORGE, no seminário de Forjamento em Novembro. Esta última como já efetuado este ano.

Esta edição contempla alguns artigos que são de leitura obrigatória: 1) Comparando Resfriamento de Argônio e Nitrogênio em Fornos a Vácuo, 2) Como a Manufatura Aditiva está Remodelando a Indústria Automobilística, 3) Validação de Tratamento Térmico por Eddy Current para Produção em Linha, 4) Tratamento Térmico de Alumínio: Realidade Atual e Futura e 5) Software de Simulação (Parte Dois: Cementação a Baixa Pressão) de autoria do Doutor em Tratamento Térmico.

Boa leitura!

Novidades

Indústria & & Negócios

EVENTOS Março 27-28

VI Seminário de Processos de Tratamentos Térmicos SP www.grupoaprenda.com.br Maio 07-11

EXPOMAFE Feira Internacional de Máquinas-Ferramenta e Automação Industrial

Manutenção, São Paulo (SP) www.abifa.org.br/feira/ Setembro 17-20

INTERMACH - Feira e Congresso Internacional de Tecnologia, Máquinas, Equipamentos etc

Setembro 18-19

Junho 25-29 Gifa Düsseldorf (Alemanha) www.gifa.com/

São Paulo (SP) www.grupoandrenda.com.br

Junho 25-29 Newcast Düsseldorf (Alemanha) www.newcast.com/ Junho 25-29 Thermprocess Düsseldorf (Alemanha) www.thermprocess.de/

Forno Inducto 365 Kva 2007 para barras

Forno Ipsen T7 com acessórios

Joinville (SC) www.intermach.com.br/

São Paulo Expo - São Paulo (SP) www.expomafe.com.br

Junho 25-29 Metec Düsseldorf (Alemanha) www.metec.de/

EQUIPAMENTOS USADOS E REFORMAS

CONTATO (11) 4653 2921 / 4278-0111 comercial@shimisutec.com.br

III Engrenagens - Usinagem e Tratamento Térmico

Outubro 1-3

V ABM Week

São Paulo (SP) www.abmbrasil.com.br Outubro 22-23

II Seminário de Conformação e Aplicação de Aços de Alto Desempenho São Paulo (SP) www.grupoaprenda.com.br Novembro 20-21

I Seminário de Tecnologia de Estampagem Belo Horizonte (MG) www.grupoaprenda.com.br

Junho 05-06

VI Seminário de Manutenção e Segurança em Fornos Industriais SP www.grupoaprenda.com.br

Dezembro 03-04

VII Seminário de Tecnologia do Forjamento São Paulo (SP) www.grupoaprenda.com.br

Setembro 17-20

FENAF - Feira Latino Americana de Fundição

A S+F Editora não se responsabiliza por alterações em data, local e/ou conteúdo dos eventos.

Industrial Heating

OUT A DEZ 2018 11

Indústria & Negócios

Novidades

INDICADORES ECONÔMICOS NÚMERO DE CONSULTAS 5,0 4,0 3,0

NÚMERO DE PEDIDOS 5,0

4,0

4,0 3,5

3,2

3,8

2,0

2,0

1,0

1,0

0,0

0,0

-1,0

-1,0

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2,4

jan a mar/18

abr a jun/18

3,0

-5,0 out a dez/17

jan a mar/18

abr a jun/18

jul a set/18

out a dez/17

CARTEIRA 5,0 4,2

2,9

3,0

3,0

jul a set/18

FUTURO

5,0 4,0

2,5

4,0 2,4

2,7

3,0

2,0

2,0

1,0

1,0

0,0

0,0

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3,8 1,9

1,9

jan a mar/18

abr a jun/18

-5,0 out a dez/17

jan a mar/18

abr a jun/18

jul a set/18

out a dez/17

jul a set/18

Confira o resultado da pesquisa de opinião feita com os nossos leitores quanto à tendência (de crescimento ou diminuição) dos números do mercado de tecnologias térmicas. Foram feitas as seguintes perguntas aos cadastrados em nosso banco de dados: 1) O número de consultas de clientes mudou de Julho a Setembro de 2018 em comparação com o trimestre anterior? Defina um ponto na escala entre -10 a +10.

2) O número de pedidos de clientes mudou de Julho a Setembro de 2018 em comparação com o trimestre anterior? Defina um ponto na escala entre -10 a +10.

3) Como mudou a sua carteira de pedidos de Julho a Setembro de 2018 em comparação com o trimestre anterior? Defina um ponto na escala entre -10 a +10.

4) Olhando o futuro próximo, na sua opinião, como deve se comportar o mercado da indústria de tecnologias térmicas nos próximos 30 dias?

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

Combustol Fornos Indústria e Comércio Ltda Rua Alberto Belesso, 590 - Lote 3 - Qd C Parque Industrial II, Jundiaí (SP) (11) 3109-5900 vendas.jundiai@combustol.com.br www.combustol.com.br

12 OUT A DEZ 2018

Industrial Heating

Indústria & Negócios

Novidades

PRODUTOS Sistemas para Monitoramento de Temperatura em Atmosfera Controlada para Brasagem (CAB)

Sais para Tratamento Térmico de Metais Não Ferrosos

PhoenixTM

Os banhos de sais também têm sido utilizados para tratamentos térmicos de metais não ferrosos, como alumínio, titânio, zircônio, tungstênio, molibdênio, prata, ouro, latão, ligas de cobre e alpaca. Devido à excelente homogeneidade de temperaturas dos banhos de sais a indústria aeroespacial tem se destacado ao optar por este tipo de processo para realização de tratamentos térmicos de solubilização de ligas de alumínio.

A HEF Durferrit oferece uma gama de sais que podem ser usados em temperatura entre 300ºC e 1100ºC para recozimento e solubilização. www.durferrit.com.br

O sistema TS08 fornecido pela PhoenixTM foi desenvolvido para suportar as duras condições nos fornos CAB (brasagem com atmosfera controlada), onde as temperaturas atingem 600ºC . Este sistema recolhe constantemente dados precisos de temperatura, a partir de pontos críticos de todo o produto. O coletor de dados PTM1-010 é protegido dentro do forno pela barreira térmica TS08, que foi concebida de modo a resistir à temperatura ao ataque do ácido fluorídrico que destrói as barreiras térmicas mais utilizadas nestes processos. O isolamento dentro da barreira é preenchido com nitrogênio para minimizar os níveis de oxigénio dentro da barreira, o que pode levar à formação de umidade. www.phoenixtm.com.br

Termômetro Infravermelho Infratemp

Compacto e de alta performance, o termômetro IR Raytek Família Compactos Mi3 1-2M, fornecido pela Infratemp, funciona em faixa de -40 a 1.800°C (total), propiciando exatidão de 0,5%, ± 1% da leitura ou ± 1°C e tempo de resposta de 10/20 ms. Está disponível com saídas J, K, 0-5 V, 4-20 mA, RS 485, USB 2.0, Modbus e Profibus, sendo apto a atuar em banda espectral de 8-14/1,6/1,0/5,0 mícrons, com resolução óptica máxima de 100:1. www.infratemp.com.br

Fornos para Tratamento Térmico do Aço Combustol Fornos

A Combustol Fornos atua no projeto, fabricação, montagem e comissionamento de uma variada gama de fornos que atendem aos mais diversos setores industriais. Os fornos para tratamento térmico incluem reaquecimento e tratamento de forjados e fundidos; fornos para tratamento térmico de cementação, têmpera, carbonitretação e outros processos sob atmosfera controlada; fornos a Vácuo para têmpera, brasagem, revenimento, solubilização entre outros. www.combustol.com.br/

HEF Durferrit

Soluções para Construção de Fornos Industriais P. Gutt

A SCHMIDT + CLEMENS, representada no Brasil pela P. Gutt, é uma empresa alemã fornecedora de peças em aços fundidos (estáticos, ou centrifugados) resistentes à alta temperatura e a corrosão. Oferecem os seguintes produtos: rolos de fornos de tratamento térmico, rolos de galvanização por imersão a quente e eletrolítica, barcos e tubos de fornos de impulsão, fornos rotativos, tubos radiantes e retortas. www.pgutt.com.br

Fornos Industriais Shimisutec

A Shimisutec, empresa com sede em Santa Isabel, estado de São Paulo, oferece diversos tipos de fornos e estufas industriais, entre eles estufas contínuas para secagem de diversos tipos de materiais, fornos para sinterização de discos e abrasivos, além de forno de revenimento. A empresa possui equipamentos instalados em todo Brasil e parte da América do Sul. www.shimisutec.com.br Industrial Heating

OUT A DEZ 2018 13

Indústria & Negócios

Novidades

PRODUTOS Fornos de Recobrimento PaCVD Industrial Heating Equipamentos e

TAV Vacuum Furnaces

Componentes

A TAV Vacuum Furnaces representada pela LMTerm – Tecnologia em Processamento Térmico possui uma ampla gama de Fornos a Vácuo desenvolvidos para soluções inovadoras em cerâmicas avançadas e peças metálicas já realizadas com o processo de fabricação de aditivos. Desenvolvido na alta temperatura de até 2.200°C, o objetivo é criar um forno de laboratório usando os padrões normalmente aplicados no campo industrial, porém, com espaço reduzido, podendo ser instalado em um escritório. www.tav-vacuumfurnaces.com

Com a tecnologia PLASTIT® da RUBIG®, representada no Brasil pela Industrial Heating Equipamentos e Componentes, o material de recobrimento duro a base de titânio é aplicado utilizando o processo PaCVD (Plasma Assisted Chemical Vapor Deposition). O controle do processo inclui quantidades determinadas de gases para regular os parâmetros do processo, bem como a temperatura da carga e a pressão, e também condições reguláveis do plasma. Com isso as camadas são geradas com a composição desejada, e então as características desejadas. www.industrialheating.com.br

Monitor de Energia para Têmpera por Indução PROMATEC

O Monitor de Energia para Têmpera por Indução em conjunto com o software Monitor de Energia, fornecido pela PROMATEC, atende aos requisitos da norma CQI9, monitorando as variáveis de 100% das peças temperadas, mantendo histórico por tempo indeterminado, permitindo a realização de auditorias e possibilitando a rastreabilidade de todo o processo. www.promatec.com.br

Sinterização de Metais e Cerâmicas Industriais Tecpropro Fornos, Componentes e Sensores Importados

A Tecpropro oferece um portfólio completo para a sinterização metálica e cerâmica. Os equipamentos para sinterização são prensas s frio, prensas a quente, prensas a quente a vácuo, fornos com ar, com atmosfera protegida, fornos a vácuo, fornos a vácuo com alta pressão, fornos tipo sínter-hip ou prensas isostáticas quentes (hot isostatic presses - HIP) com diferentes tipos de aquecimentos. A seleção do equipamento depende da mistura de pós e de exigências para as peças sinterizadas (grau de compactação, porosidade, propriedades mecânicas e superficiais). www.tecpropro.com 14 OUT A DEZ 2018

Forno a Vácuo de Laboratório para Centros de Pesquisas Nucleares

Industrial Heating

Elementos de Aquecimento Kanthal® Globar Kanthal

As resistências elétricas de carbeto de silício (SiC) para elementos a temperaturas de até 1625°C estão disponíveis em uma ampla variedade de tamanhos e geometrias padrão ou em projetos personalizados para atender às necessidades específicas de vários processos e equipamentos. Os elementos de aquecimento Kanthal® Globar SiC são capazes de gerar alta potência e podem ser montados na vertical ou na horizontal. Como o material do elemento permanece rígido mesmo nas temperaturas máximas de operação, não são necessários suportes especiais, o que simplifica o projeto do equipamento. www.kanthal.com

Queimadores Thermjet Inmar

A Inmar, representante no Brasil da Eclipse, oferece a linha de queimadores Thermjet. O equipamento, que possui a mais rápida velocidade de chama disponível com baixo NOx, representa um salto tecnológico em design e desempenho no setor de combustão. Estão disponíveis em diversos tamanhos com capacidades máximas que variam de 150.000 a 20.000.000 BTU/h. Todos os modelos também estão disponíveis para uso com ar de combustão pré-aquecido. www.inmar.com.br

Novidades AQUECEDOR DE FLUXO KANTHAL® Indústria & Negócios

Aquecimento elétrico de alta temperatura O aquecedor de fluxo Kanthal® fornece uma operação segura e sem poluição e pode ser considerado uma alternativa elétrica a um queimador a gás com densidade de energia semelhante. Ele é adequado para qualquer tipo de bancada de teste para sensores, resfriadores de EGR, turbocarregadores, coletores ou outros componentes na linha de escape. Tubulação e isolamento de alto desempenho completam a oferta da Kanthal para construtores e usuários de bancadas de teste de alta temperatura.

PRINCIPAIS BENEFÍCIOS – Temperatura máxima de saída de gás de 1100 °C (2012 °F) – É possível atingir velocidades de gás >150 m/s – Capacidade de controle ±1 °C (±1 °F) – Faixa de fluxo ampla de 20% a 200% da taxa de fluxo nominal – Para uso com ar, N2, O2, CO2, outros gases

Faixa de energia de 3,5 kW a 40 kW por unidade. Várias unidades podem ser instaladas paralelamente para gerar uma energia total maior (x*40 kW).

Para obter mais informações, acesse: KANTHAL.COM Industrial Heating

OUT A DEZ 2018 15

Indústria & Negócios

Novidades

NOTÍCIAS Tratamento Térmico Delphi – 20 anos O Tratamento Térmico da Delphi comemora este ano 20 anos de prestação de serviços de tratamento térmico ao mercado. Originalmente concebido como um setor de tratamento térmico com a atividade voltada à prestação de serviços internos da empresa na época sediada em Cotia, teve em 1998 liberada a sua operação de venda de serviços também ao mercado fora da empresa. Desde 2015 sediada dentro da unidade da Delphi Powertrain Systems em Piracicaba, a empresa pode fazer um retrospecto de crescimento forte nestes 20 anos em que atende clientes no mercado brasileiro.

Adimilson da Silva, coordenador do Tratamento Térmico e na empresa por todo este tempo, comenta que a aceitação do cliente em ser atendido por um tratamento térmico situado dentro de uma empresa do setor automobilístico tem um fundamento lógico; “por sermos do setor, temos uma cultura fortemente automotiva. Isso agrada ao nosso cliente, que sabe que será atendido com presteza e qualidade, típicas da empresa em que estamos situados. Além disso, sabe que pode contar com a solidez da empresa, o que garante um fornecimento continuo e sem interrupções de qualquer natureza ao cliente” Atendendo clientes do setor automobilístico, eólico, óleo e gás, entre inúmeras outras, a empresa conta com todas as qualificações que o mercado pede, seja fornecedor do ramo automotivo ou não: ISO 9001, ISO TS 16949, CQI-9 API-6A, entre outras. Tem uma cultura de manufatura enxuta LEAN

bem consolidada, com mais de 50 Kaizens por ano na fábrica.

O Tratamento Térmico Delphi tem um bem montado parque de fornos, onde se destaca um forno de tratamento térmico a vácuo. Uma linha de 7 fornos de atmosfera controlada e uma outra linha de fornos de nitretação gasosa e em banho de sal completam o parque de equipamentos térmicos da empresa. Um bem equipado laboratório metalográfico dá suporte técnico a toda a operação, garantindo a qualidade que os clientes (e a própria Delphi) exigem. Outros equipamentos como uma rebarbadora por explosão complementam o parque de máquinas.

LMTerm Comercializa e Instala Forno a Vácuo TAV na América do Sul A LMTerm comercializou e irá instalar na América do Sul o maior e mais tecnológico Forno a Vácuo Vertical do mercado local. Trata-se de um Forno a Vácuo TAV Vertical V12 para processos de tratamento térmico e brasagem em peças Aeronáuticas e Aeroespaciais.

16 OUT A DEZ 2018

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O mesmo possui alto vácuo e dupla entrada de gás para resfriamento, podendo ser utilizado com Nitrogênio e/ou Argônio. O V12 conta com dimensões diâmetro 1200x1500mm, pressão positiva de resfriamento, alto vácuo, alta capacidade de carga, ciclos de alta velocidade e alta eficiência e entrará em operação no início de 2019.

Além da alta tecnologia empregada em seus equipamentos, a LMTerm oferece todo o suporte pós-venda necessário para início e longevidade dos equipamentos de seus clientes, atendendo com peças e serviços todas as marcas e modelos de fornos a vácuo através de seu corpo técnico experiente e especializado. A LMTerm é uma empresa que permanece em crescimento no mercado nacional e ao longo do continente, possuindo 3 Centros de Serviços na América do Sul.

Indústria & Negócios

Novidades

NOTÍCIAS VI Seminário de Processos de Tratamentos Térmicos O VI Seminário de Processos de Tratamentos Térmicos, será realizado em 27 e 28 de Março de 2019. O evento tradicional no setor de processamento térmico, apresenta como palestrantes os mais expressivos nomes da indústria de tratamentos térmicos no Brasil e também do exterior.

Esta próxima edição já conta com o Patrocínio Prata da Hitachi High-Tech Steel do Brasil. O evento se destaca pela grande possibilidade de network possível com os integrantes do primeiro escalão da indústria de processamento térmico presentes.

Grefortec Abre Filial no Estado de São Paulo A Grefortec, empresa fabricante de equipamentos industriais com sede em Portão/RS, está abrindo uma filial na cidade de Indaiatuba, estado de São Paulo. A nova unidade realizará assistência técnica no centro do País.

Previsto Lançamento de Nova Revista Técnica pela SF Editora ESTAMPAGEM – Stamping Magazine é o novo lançamento editorial da SF Editora e é dirigido à indústria do corte, estampagem e a conformação de chapas, arames e tubos. Focada em tecnologias de ponta na área, apresenta equipamentos, processos, ferramentas ou insumos da área, a primeira edição está prevista para Maio de 2019.

Sandvik Coromant Reúne Indústria em São Paulo para Discutir Eficiência e Conectividade Executivos de indústrias automobilística, de óleo e gás, metalmecânica, aeroespacial e entidades de classe estiveram com diretores da companhia para discutir os impactos da indústria 4.0 nos rumos do parque industrial brasileiro.

Para auxiliar indústrias na implantação de uma usinagem mais eficiente e com possibilidade de ampla monitoração remota, a Sandvik Coromant possui plataforma que oferece possibilidades inéditas de conectividade, que é a essência do ideal de indústria 4.0.

“O fato é que a maneira como gerenciamos nossas máquinas no chão de fábrica precisa mudar” - disse Jeff Rizzie, diretor de Usinagem Digital para as Américas da Sandvik Coromant “mas muitos profissionais, engenheiros e outros, não percebem isso. Muitas vezes pensamos que estamos operando com 70% de eficiência, quando na verdade a média do seu processo fabril é de 40%”.

Combinando software e hardware com ferramentas integradas, a tecnologia não apenas confere maior produtividade às operações de usinagem, como também auxilia a reduzir desperdícios de tempo e recursos em todas as etapas da produção.

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OUT A DEZ 2018 17

COMBUSTÃO

Gases Combustíveis Siderúrgicos

D

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.

18 OUT A DEZ 2018

efinem-se como gases combustíveis siderúrgicos aqueles gerados como subprodutos pelo próprio processo em siderúrgicas integradas. O mais interessante deles, sob o ponto de vista do poder calorífico, é o gás de coqueria (“coke oven gas” ou “COG” em inglês). Este gás é produzido como subproduto no processo da transformação do carvão mineral em coque siderúrgico, processado em retortas, cujo objetivo é a retirada das frações voláteis do carvão de forma a obter o coque. Assim, com elevado teor de carbono, o coque será usado como elemento redutor do minério de ferro nos altos fornos. Este gás tem um poder calorífico inferior na faixa de 18.000 kJ/ m³ ou 4.300 kcal/m³. Sua composição volumétrica média é [1] [4]: • Hidrogênio 52,0 – 63,0% • Metano 24,0 – 29,0% • Monóxido de carbono 6,0 – 7,8 % • Hidrocarbonetos 2,2 – 3,8% • Dióxido de carbono 1,3 – 5,6% • Oxigênio 0,1 – 0,5% • Nitrogênio 2,0 – 4,5% • Gás sulfídrico ~ 0,09% Apesar de ser um gás de poder calorífico médio, como o antigo gás de rua ou gás manufaturado reformado distribuído pela

Industrial Heating

“Suas principais aplicações são aquecimento de fornos de reaquecimento para laminação, panelas e “tundish” na própria siderúrgica, além da geração própria de energia elétrica.”

Comgás e pela CEG, o uso do gás de coqueria está geograficamente limitado à própria planta siderúrgica e sua vizinhança. Suas principais aplicações são aquecimento de fornos de reaquecimento para laminação, panelas e “tundish” na própria siderúrgica, além da geração própria de energia elétrica. O gás de coqueria também costuma ser misturado aos outros gases siderúrgicos de poderes caloríficos inferiores de forma a enriquecê-los, possibilitando sua aplicação em processos que não aceitem um gás muito pobre.

Já o gás de alto forno (“blast furnace gas” ou “BFG” em inglês) é o gás siderúrgico que apresenta o poder calorífico inferior mais baixo, da ordem de 3.300 kJ/ m³ ou 800 kcal/m³. Sua composição típica varia significativamente nas seguintes faixas [1] [3] [4] : • Monóxido de carbono 21 – 33% • Hidrogênio 1,5 – 3,5% • Nitrogênio 50 – 60% • Dióxido de carbono 8 – 23% • Gás sulfídrico ~ 2,7% Como visto na sua composição, é um gás que possui um elevado teor de gases inertes, de 58 a 75%, o que justifica seu baixo poder calorífico. Além disso, o teor de monóxido de carbono é elevado o que o torna muito perigoso em caso de vazamento. Seu excedente deve, portanto, ser sempre queimado no “f lare”. A aplicação

COMBUSTÃO principal deste gás é a queima em “cowpers” e “glendons”, preaquecendo o ar de sopro do próprio alto forno. Os artifícios aplicados para se usar um gás de poder calorífico tão baixo são: • Misturar o gás de alto forno com gases de poderes caloríficos mais elevados como gás de coqueria, gás natural, GLP ou até mesmo biometano se disponível.

• Enriquecer o ar de combustão com oxigênio (23 a 30%) ou até mesmo queimar o gás com elevado teor de oxigênio (acima de 92%), em um processo conhecido como oxi-queima.

E o último gás combustível siderúrgico a ser descrito é o gás de aciaria, também chamado de gás de conversor, BOFG (“bottom oxygen furnace gas”) ou “LD gas” (“Linz-Donawitz gas”). Seu poder calorífico inferior está por volta de 8.000 kJ/Nm³ ou 1.900 kcal/Nm³ [2]. Sua composição volumétrica média é [3] [4]: • Monóxido de carbono 55 – 60% • Gás carbônico: 12 – 18% • Nitrogênio: 15 – 21% • Hidrogênio: 0 – 3% • Oxigênio: 0,1 – 0,3% Concluindo, fica clara a importância desses gases

combustíveis no âmbito siderúrgico por suas múltiplas aplicações, muito embora sua distribuição por gasoduto fora das vizinhas da planta seja pouco viável economicamente, embora seu excedente seja queimado em “flares”. Suas variações de composição e de poderes caloríficos, típicas desses gases, dependendo do processo, podem exigir misturas entre eles ou com gases externos como GN ou GLP, e equipamentos de análise contínua como calorímetros e Wobbímetros.

Referências [1] Costa, F.C., Handbook of Combustion, volume 3, chapter 9, Fuel Gas Application in Industry, edited by Lackner, Winter and Agarwal, WILEY-VCH, Germany, 2010.

[2] Fonseca, M., Steelmaking Process Gases Utilization, ILVA – Roma 25.10.2017.

[3] Hou, Chen et alli, Firing blast furnace gas without support fuel in steel mill boilers, Energy Conversion and Management, Elsevier, 2011 [4] Turetta, L; Costa, E,; Costa, A., Estudo da influência do excesso de ar na composição de saída de fornalha siderúrgica real empregando conceitos termodinâmicos e modelagem matemática, Engevista, v.19, n.1, p. 109-121, UFF, 2017.

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OUT A DEZ 2018 19

SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL

Perfil da Camada Temperada pós Indução

A

ALISSON DUARTE alisson@sixpro.pro www.sixpro.pro Consultor Técnico da SIXPRO Virtual&Practical Process, empresa especializada em simulação computacional. Professor do Dep. de Eng. de Materiais da UFMG e do Dep. de Eng. Metalúrgica da PUC. Possui Pós-Doutorado em Metalurgia da Transformação.

s vantagens da utilização das simulações baseadas no MEF se devem aos elevados custos e dificuldades técnicas envolvidas nos tratamentos térmicos. Os tratamentos térmicos demandam mão de obra qualificada para operação, grandes quantidades de energia para aquecimento, utilização de matéria prima e uma grande quantidade de horas de trabalho o que em conjunto elevam o custo do processo. Esses custos são ainda mais elevados quando é necessária a implementação de um novo processo ou peça e também quando é necessária a solução de um problema.

As simulações computacionais diminuem os custos à medida que diminuem a quantidade de “tryouts” necessários para definição do novo processo ou solução do problema. Vale

Bobina

ressaltar que a simulação computacional não é uma substituta definitiva do “tryout”, mas atua efetivamente nas tomadas de decisão.

A qualidade dos resultados obtidos a partir das simulações computacionais está diretamente relacionada a representatividade do comportamento do material inserido no software. Para as simulações de tratamentos térmicos são necessárias as propriedades termofísicas e os comportamentos mecânicos de cada uma das fases presentes em função da temperatura, além das constantes das equações cinéticas utilizadas para descrição das transformações de fase.

Essas propriedades são muito escassas na literatura e de difícil obtenção experimental além de serem inf luenciadas Volume fraction - (AISI 4140) Martensite 1.00 0.875

Resfriador

0.750

PEDRO MALAQUIAS ARAUJO STEMLER

0.625

pedro.stemler@sixpro.pro

0.500

Assistente Técnico da SIXPRO Virtual&Practical Process, empresa especializada em simulação computacional.

Mestrando em Metalurgia Física e graduado em Engenharia Metalúrgica pela UFMG.

Movimentação

0.375 0.250 0.125 0.000

Fig.1. Previsão da formação de uma camada não homogênea de martensita no processo de têmpera por indução 20 OUT A DEZ 2018

Industrial Heating

SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL Volume fraction - (AISI 4140) Martensite 1.00 0.875 0.750 0.625 0.500 0.375 0.250 0.125 0.000

Fig.2. Previsão da formação de uma camada homogênea de martensita no processo de têmpera por indução

pela composição química da matéria prima. No caso da utilização do software DEFORM para simulações de conformação massiva ou de tratamento pode-se utilizar o software JMatPro para o cálculo dessas propriedades.

Como exemplo, demonstra-se a simulação de um processo de tratamento térmico utilizando o JMatPro e o DEFORM, apresentando-se os resultados de simulações de têmpera superficial por indução de um eixo. O objetivo das simulações foi prever o problema encontrado e propor uma solução. A saber, o processo de têmpera superficial por indução consiste na utilização de bobinas indutoras para gerar um aquecimento da superfície do material até uma temperatura suficiente para a formação de austenita, seguido pelo resfriamento com jatos para obter a formação de martensita.

O processo de têmpera superficial por indução do eixo. O indutor utilizado no processo e a região onde ocorre o resfriamento, além da fração volumétrica de martensita, estão demonstrados graficamente. É possível perceber a previsão da não formação da

camada de martensita nas regiões indicadas pela seta preta cheia, assim como é comumente observado em processos industriais reais.

Para a solução do problema, foram modificadas a velocidade de movimentação da bobina, a frequência da corrente e a potência elétrica, sempre considerando a tempo de duração do processo. Após algumas iterações, utilizando-se dos resultados obtidos em cada simulação, foi possível a obtenção de uma camada de martensita homogênea, como pode ser observado na Figura 2.

A partir das previsões observadas, fica evidente que a simulação computacional foi uma importante ferramenta na previsão e na resolução do problema encontrado. No caso de tratamentos térmicos, as simulações computacionais via Método dos Elementos finitos desempenham papel fundamental na redução de custos e na garantia de qualidade dos produtos tratados. Enfim, fica cada vez mais claro para a indústria que a simulação computacional deve ser vista como um investimento e não como um gasto.

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SIDERURGIA

O Futuro e a Nuvem de Tróia

N

ANTONIO AUGUSTO GORNI agorni@iron.com.br www.gorni.eng.br Engenheiro de Materiais pela Universidade Federal de São Carlos (1981); Mestre em Engenharia Metalúrgica pela Escola Politécnica da USP (1990); Doutor em Engenharia Mecânica pela Universidade Estadual de Campinas (2001); Especialista em Laminação a Quente. Autor de mais de 200 trabalhos técnicos nas áreas de laminação a quente, desenvolvimento de produtos planos de aço, simulação matemática, tratamento térmico e aciaria.

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o já distante ano de 1982, a turma de recém-contratados pela Cosipa, incluindo eu, visitou os gasômetros da empresa dentro do programa de integração dos novos engenheiros. O clímax do evento foi a subida ao topo do maior deles, o que continha gás de alto-forno. Os veteranos se divertiam com o ar pouco confortável dos calouros. Até que um dos novatos perguntou: “Isto aqui não pode explodir não?”. Resposta: “Nunca houve explosão de gasômetro em siderúrgica, mesmo quando alguns deles foram metralhados na II Guerra”.

Eu poderia ter retrucado que, exatamente quinze anos antes, e a poucos quilômetros de onde estávamos, o gasômetro de Santos havia explodido, causando enorme destruição material – ainda que, felizmente, sem feridos graves, nem mortes. Mas deixei pra lá – eu era novo de empresa e não ia iniciar minha carreira siderúrgica criando polêmica com veteranos...

Vai daí que, certo dia, mais de 36 anos depois, quase caí da cadeira quando vi a mensagem urgente da Folha de SP no celular informando sobre a explosão do gasômetro de uma grande siderúrgica mineira. Af inal, a quantidade de energia encerrada num gasômetro é imensa, constituindo um enorme potencial de destruição em caso de descontrole.

Felizmente, mais uma vez, não houve feridos graves, e os danos materiais foram bem menores do que os verif icados em Santos, apesar da quantidade de gás envolvida ser bem maior.

Ao que parece, a exemplo do que ocorre com paióis de explosivos, gasômetros siderúrgicos são concebidos de

Industrial Heating

forma a possuir um teto mais fraco do que o resto de sua estrutura, direcionando a força de uma eventual explosão para o céu vazio e poupando seus arredores – como, aliás, ocorreu no Rio de Janeiro quando paióis da Marinha explodiram em julho de 1995.

De toda forma, foi uma ocorrência potencialmente séria, ainda que muito rara, o que criou uma grande expectativa sobre a apuração de suas causas. Os primeiros comunicados dão conta de que ela foi causada por uma falha num controlador lógico programável, que acabou permitindo a introdução de uma grande quantidade de ar atmosférico no gasômetro, onde se misturou com o monóxido de carbono normalmente presente em seu interior, criando uma mistura explosiva que acabou sendo detonada por uma faísca ao passar pelo limpador eletrostático de gás.

Uma vez que a falha foi identificada num dispositivo digital, ficou cristalinamente óbvio que somente o uso desse moderno recurso não é condição suficiente para garantir uma operação segura. E, na verdade, as coisas podem ficar ainda piores no futuro. Em abril de 2015 discutimos neste espaço a ocorrência de um inédito ataque digital via internet a uma siderúrgica alemã, o qual teria afetado a operação de um alto-forno, impedindo que ele fosse corretamente desligado.

E justamente agora se discute a implantação da assim chamada Indústria 4.0 à siderurgia – aliás, tema da edição de janeiro de 2018 desta coluna. Ela propõe o aumento da ef iciência operacional de uma planta através da análise massiva contínua de todos os seus dados, visando descentralizar, agilizar e orientar a

SIDERURGIA

tomada de decisões para maximizar sua ef iciência e minimizar seus custos.

Essa análise geralmente requer que uma grande massa de dados sejam armazenada na chamada “nuvem”, cujas instalações físicas são externas à usina.

A nuvem permite que esses dados sejam diretamente acessados por todas as partes envolvidas, como f iliais, clientes, fornecedores e empresas de assessoria técnica, eventualmente dispersas pelo planeta todo.

Uma consequência dessa abordagem é a exposição do f luxo de informações da empresa ao meio externo o que, em tese, facilita invasões digitais por parte de indivíduos mal-intencionados, caso não forem adotadas medidas ef icazes de ciberproteção.

Para quem acha ataque a gasômetros algo mirabolante demais, basta lembrar o caso ParaSar, ocorrido aqui mesmo no Brasil há meio século atrás, quando militares da direita radical chegaram a planejar um atentado ao gasômetro situado em

pleno centro do Rio de Janeiro, na hora do rush, com a intenção explícita de causar o maior número de vítimas. O objetivo erar atribuir o ataque aos comunistas e usar o choque na opinião pública para justif icar o assassinato de inúmeros líderes políticos.

Felizmente, alguns corajosos integrantes do ParaSar – na verdade, um esquadrão criado para missões humanitárias e de resgate, e que ironicamente havia sido convocado para executar o plano – impediu esse desastre, denunciando-o a seus superiores hierárquicos. No futuro, a princípio, não será mais necessário empregar um comando militar para sabotar um gasômetro ou qualquer outra instalação industrial ou de infraestrutura.

O ataque pode ser feito à distância, caso a facilidade esteja interligada em rede digital e não conte com proteção ef iciente. É um sério alerta tendo em vista toda a hype def lagrada pela moda da Indústria 4.0.

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PROCESSOS TÉRMICOS 4.0

A IIoT e a Indústria 4.0 Salvando Vidas

E

CLAUDIO H. GOLDBACH chg@termica.solutions www.termica.solutions Engenheiro Químico com pós em Gerenciamento Ambiental na Indústria, ambos pela UFPR, com 25 anos de experiência na área térmica. Atualmente, é CEO da PERFIL Group, controladora da Perfil Térmico, TERMIA TECHNOLOGY e TERMICA Solutions.

Também é diretor da ABII Associação Brasileira de Internet Industrial (www.abii.com.br)

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stamos acostumados a ler sobre as vantagens competitivas que as tecnologias da atual revolução industrial estão trazendo para os negócios: maior produtividade e qualidade, menor custo e maior eficiência, inclusive energética. Mas poderia também salvar vidas?

Na Estônia, uma potência digital que adota IIoT na indústria da saúde, isso já está acontecendo. Um enorme banco de dados nacional reúne o histórico dos pacientes coletado por hospitais, clínicas, laboratórios, consultórios e até mesmo nas ambulâncias.

Os socorristas preenchem o relatório o qual é acessado em tempo real pelo hospital que está aguardando a chegada do paciente com informações suficientes para saber exatamente quais os próximos passos.

Com isso se ganha entre 5 e 10 minutos, o que é extremamente importante em uma situação crítica. É importante salientar que todos estes dados, considerados propriedade do cidadão, são tratados com extremo cuidado em relação à privacidade, mantendo-se registros de todas as visualizações dos mesmos e severas punições àqueles que visualizam sem uma razão para tal.

Vejo que, um primeiro e simples passo aqui no Brasil, que já traria um grande ganho, seria uma e-receita, evitando os problemas da famosa letra de médico. Além disso, grande parte da burocracia dos remédios controlados poderia

Industrial Heating

“ O maior motivo de recall da indústria automotiva é o inadequado tratamento térmico de peças de aço e alumínio. ” ser resolvida, economizando muito tempo de todos os envolvidos. Como próximo passo, estas e-receitas poderiam abastecer com dados os aplicativos que trariam os preços das farmácias, aumentando o poder de compra do cidadão.

As consequências dos desastres naturais, como as históricas inundações em Santa Catarina, também podem ser atenuadas com o uso destas tecnologias. Atualmente, no Rio Itajaí-Açu, quando o volume de chuva aumenta, todo o lixo acumulado no rio acaba ficando preso nas grades do dique de contenção de enxurradas, obstruindo o fluxo de água e comprometendo o bom funcionamento da estrutura. O SENAI, em parceria com a Defesa Civil, está desenvolvendo o sensoriamento e a limpeza automática destes diques, permitindo seu funcionamento e evitando, não só enormes prejuízos financeiros, mas também mortes.

Ainda no âmbito das cidades inteligentes,

PROCESSOS TÉRMICOS 4.0 e pensando também na segurança física das pessoas, a Associação Brasileira de Internet Industrial (ABII) anunciou o testbed de semáforos inteligentes, em parceria com a Prefeitura Municipal de Joinville. A solução de internet industrial transformará semáforos tradicionais em Sistemas de Transporte Inteligente (ITS) com o uso de câmeras térmicas de tráfego, tecnologia inédita no Brasil.

O sistema permite a detecção de pedestres, ciclistas e automóveis com 100% de precisão, sem interferência de chuvas, neblinas ou quaisquer condições climáticas. As câmeras térmicas de tráfego coletam, em tempo real, dados das vias como fluxo de veículos, de ciclistas e de pedestres, permitindo aos semáforos inteligentes a tomada de decisão autônoma sobre o ajuste de intervalo em que devem operar, dando preferência para o tráfego em vias com maior congestionamento, por exemplo.

Existem outros exemplos, bem mais difíceis de serem notados, que estão na indústria da manufatura, onde a internet industrial é também conhecida como indústria 4.0. O maior motivo de recall da indústria automotiva ompetence é o inadequado tratamento térmico deC peças de aço e ompetence C VVersatility alumínio. Em 30/10/2018 a Ford Caminhões convocou ersatility nnovative I proprietários de 472 veículos Cargo para substituição da nnovative CIompetence ersatility V Competência, Competence Innovative

High HighTemperature Temperature Versatility Versatilidade, Vacuum Hot Press nnovative I Vacuum Hot Press Inovação High3520 Temperature Series Multi-Purpose Series 3520 Multi-Purpose Prensa a quente de alta Vacuum/Controlled Atmosphere Vacuum Hota vácuo Press Vacuum/Controlled Atmosphere temperatura High Temperature

•Series Laboratory or production 3520vácuo Multi-Purpose Séries 3520: para inúmeras • Laboratory or production Vacuum/Controlled Atmosphere • Metal or graphite hot zones aplicações/ atmosfera • Metal or graphitecontrolada hot zones •Sizes Laboratory orouproduction •• Para laboratórios produção; from cubic inch to cubic feet • Sizes from cubic inch to cubic feet ••Aplicável quentes de metais •Temperatures Metalpara or zonas graphite hot zones 500°C–2500°Ce da grafita; • Temperatures 500°C–2500°C • Capacidades de 1in3 (0,02L) a 1ft3 (28,32L); • fromfrom cubic inch to cubic2 feet -6 torr • Pressures •Sizes 10 psig Laboratory or production -6 torrto • • Faixas de temperaturas de trabalho: 500-2500°C; Pressures from 10 to 2 psig • Temperatures 500°C–2500°C • Metal or graphite hot zones • Pressão manométrica de 1,32*10-8 atm a 0,14 atm;

Vacuum Hot Press

Series 3520 Multi-Purpose Vacuum/Controlled Atmosphere

barra de direção pela seguinte razão: “...o pino esférico da barra de direção pode não ter recebido o tratamento térmico adequado, o que pode resultar na soltura da barra de direção com o veículo em movimento”. No artigo A Fantástica Fábrica com Fornos 4.0, abordei este assunto comentando: “O pior, e que acontece com certa frequência, é a carga acabar indo para o mercado e causar prejuízos bem maiores.”

Falando em prejuízos bem maiores, cinco pessoas morreram na queda de um helicóptero na Coréia do Sul em Julho deste ano. O MUH-1 Marineon caiu logo após uma manutenção de rotina. Uma equipe de especialistas concluiu que o mastro do rotor, que foi instalado na manutenção preventiva, estava com defeito devido a problemas no seu tratamento térmico.

Fica evidente que coletar dados, manualmente ou através de sensores, e enviar estes dados para uma plataforma computacional inteligente, permite que tenhamos informações para que tomemos ações mais rápidas e assertivas. É a revolução salvando vidas!

E você, que outros exemplos conhece sobre o tema?

Compartilhe comigo suas experiências e suas dúvidas para aprendermos juntos e mais rápido.

Sistemas PhoenixTM para 'TUS’

(Teste de Uniformidade de Temperatura)  Não há necessidade de resfriar o forno para colocação

do sistema - ele entra como sendo uma carga;

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PESQUISA E DESENVOLVIMENTO

A Realidade da Tecnologia PHS (Press Hardening Steel)

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.

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aros leitores, meus temas apresentados nas colunas de P&D estão relacionados as demandas crescentes no setor automotivo e devido a uma grande movimentação atual que está ocorrendo em Centros de Pesquisas e Desenvolvimento, foco em especial os aços estampados à quente ou mais precisamente os Press Hardening Steels – PHS com 1500 MPa de resistência mecânica. A base desta questão está em um produto manufaturado por conformação mecânica a partir de estampagem na faixa de 950ºC, visando aplicações em carroçarias veiculares.

Inicio esta discussão dizendo que este tipo de produto já passou da época de adolescência, mas ainda desperta muito interesse para P&D, principalmente no Brasil, que tem exigido mais desempenho de seus veículos nos quesitos de segurança veicular. Mesmo tendo notado que as montadoras estão aplicando este tipo de peça já em escala crescente, ainda fica uma dúvida quanto ao custo do processo, aço e produto para realidade de nossos veículos.

A busca por reduções de custo coloca em cheque esta tecnologia que tem permeado os fóruns de discussões técnicas, isto é, a forma mais fácil de se atingir melhores índices em condições de crash ainda é pela utilização de produtos PHS, por isto o aumento de custo no veículo é inevitável.

Trazendo dois pontos de discussão para esta coluna, inicio pensando na falta de conhecimento de detalhes metalúrgicos do produto, como a possibilidade real de problemas de qualidade na estampagem até a montagem em veículo e em segundo, a busca contínua de redução custo para esta tecnologia, seja alterando ou eliminando revestimentos protetivos ou mudanças de processos com rotas de aquecimento e ou estampagem mais baratas.

Dando detalhes técnicos ao tema, para

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evitar problemas de corrosão nestes produtos durante aquecimento e em uso no veículo é utilizado o revestimento protetivo de AlSi, sendo o mais comum e patenteado pela ArcelorMittal [1], e por isto tem abastecido o mercado automotivo global, outros revestimentos têm sido experimentados como uma fonte alternativa, mas com pouco sucesso por apresentarem enormes barreiras técnicas, como por exemplo: a fragilização da superfície do aço durante processo de aquecimento do blank e outras questões comerciais, como as batalhas jurídicas incessantes para quebrar a barreira de patentes da ArcelorMittal, que diga-se de passagem, para cada região global tem uma interpretação do tema e aqui no Brasil é um ponto de muita controvérsia. Enquanto esta situação jurídica ocorre, estudos acadêmicos e industriais têm avançados para aplicação do revestimento ZnFe como substituto do AlSi; porém, alterando o processo de aquecimento do blank para o tipo de efeito Joule, diferente do tradicional ocorrido em fornos.

Esta é uma discussão interessante, porque na última década, a proposta de usar o revestimento ZnFe e ou zinco puro foi evitado no mundo pela comprovação de não funcionar, mas estudos brasileiros inovativos mostraram que, quando o aquecimento do aço é super rápido, como por exemplo os aquecidos pelo efeito joule, não existe tempo suficiente para fragilização do aço. Esta é ainda uma proposta que exige mais estudos para validar este novo universo de PHS, sendo estes a homogeneidade de aquecimento do blank, temperabilidade, operacionalização deste processo para uma escala industrial, questões de soldagem, adesivagem e corrosão e por fim, o business case do produto final, considerando o aço, revestimento e processos.

Somados a este cenário, ainda tem a questão comercial, isto é, os fornecedores atuais

PESQUISA E DESENVOLVIMENTO destas peças em PHS monopolizam o mercado e dificilmente mudarão a sua rota de processamento de aquecimento em fornos para o Efeito Joule e ou a alteração do revestimento do AlSi para o ZnFe, pelo fato de já terem investidos muito em suas fábricas e também pelos riscos de problemas de contaminação de seus fornos e também a conhecida fragilização do aço; portanto, em vista deste cenário, se a aplicação deste revestimento ZnFe e ou o aquecimento por Efeito Joule vingar no Brasil, será necessário novas empresas para atender a demanda e concorrer com as gigantes atuais, que não parece ser uma tarefa fácil.

Enquanto tudo isto acontece, impulsionados pela necessidade de redução de custos das montadoras e a determinação para entrar na cadeia de fornecimento de aço e peças, as tecnologias associadas com os aços PHS têm crescido com as novas soluções para os projetos veiculares, como as associadas à estampagem de Taylor Blank, aplicação de Patch work e peças com soft-zones e por final, para complicar o cenário atual, uma nova classe de aço na faixa de 2000 MPa de resistência está desembarcando por aqui e certamente, tudo que se estudou no campo de PHS tem que ser novamente revisitado, isto significa que ainda teremos muito para andar neste campo tecnológico.

O melhor caminho para alcançarmos uma posição global no domínio deste produto é a parceria de centros de pesquisas e empresas, para um avanço de forma precisa e eficaz dentro desta tecnologia e é isto que tem ocorrido em um time daqui de São Paulo, no IPEN-Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares [3], onde diversas empresas estão participando de forma de convênios, sendo orientadas pelas necessidades das montadoras; vale a pena dar uma olhada para este grupo, talvez, alguns dos leitores farão parte desta emocionante empreitada científica e tecnológica.

Obrigado e até a próxima coluna.

Referências [1] http://blog.arcelormittal.com.br/audi-a8-o-retorno-do-aco/ [2] A REVIEW ON HOT STAMPING; Journal of Materials Processing Technology; H. Karbasian*, A.E. Tekkaya; www.elsevier.com/ locate/jmatprotec; pg 210 (2010) 2103–2118.

[3] 1°Seminário de Conformação e Aplicação de Aços de Alto Desempenho CA3D 2018; http://www.grupoaprenda.com.br/events/ seminario-de-conformacao-e-aplicaco-de-acos-de-alto-desempenho/

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DOUTOR EM TRATAMENTO TÉRMICO

Software de Simulação (Parte Dois: Cementação a Baixa Pressão)

A

aceitação da tecnologia de cementação a baixa pressão (vácuo) (LPC - Low Pressure Carburizing) na fabricação deve-se em grande parte à facilidade de desenvolvimento e modificação de receitas possibilitada pelo uso de simuladores projetados especificamente para essa finalidade. Vamos aprender mais.

DANIEL H. HERRING +1 630-834-3017 dherring@heat-treat-doctor.com Presidente da empresa The Herring Group Inc., especializada em serviços de consultoria (tratamento térmico e metalurgia) e serviços técnicos (assistência em ensino/treinamento e processo/ equipamentos). Também é pesquisador associado do Instituto de Tecnologia de Illinois dos EUA, no Centro de Tecnologia de Processamento Térmico.

28 OUT A DEZ 2018

Noções Básicas do Simulador Os simuladores LPC de hoje são altamente precisos, geralmente sendo capazes de desenvolver a receita adequada sem cargas de teste para a maioria dos aços comuns (isso é especialmente útil para a indústria comercial de tratamento térmico). Aços personalizados ou modificações químicas geralmente requerem apenas uma ou duas cargas de teste antes de iniciar as operações de produção. As entradas para os cálculos do simulador geralmente incluem o tipo de material, a geometria da peça, a temperatura de cementação, a temperatura de têmpera, a profundidade da camada efetiva a ser atingida, a área de superfície da carga e o conteúdo de carbono da superfície final.

Com base nesses dados de entrada, é estabelecida uma receita de cementação completa com o número e a duração das etapas de injeção de gás de hidrocarbonetos durante o estágio de impulso e o número e duração das etapas de evacuação ou diluição de gás durante o estágio de difusão. As vazões de gás são determinadas e controladas com precisão por meio de medidores de vazão de massa. A saída do programa é exibida graficamente, ilustrando o perfil de carbono em função da profundidade, bem como a concentração de carbono da superfície em várias etapas do processo (Fig. 1).

A seleção de materiais é tipicamente feita

Industrial Heating

a partir de uma tabela de consulta de aços comuns (graus americanos e / ou europeus) ou através da entrada de uma química personalizada. Esses dados de composição química (geralmente em conjunto com os dados Jominy) também são usados por alguns pacotes do simulador para ajudar a determinar a resposta correta à têmpera. Esses simuladores de processo também podem fornecer perfis de dureza antecipados em função da profundidade da superfície. Deve-se notar que quando um perfil de carbono é convertido em um perfil de dureza, as variáveis geometria de peça e resfriamento podem distorcer o resultado final.

Uma das maneiras mais simples de determinar a eficácia do simulador de um determinado fabricante é analisar várias opções de material disponíveis e perguntar se a receita de saída foi confirmada por testes empíricos extensivos. Em outras palavras, as cargas foram executadas e os resultados analisados por meio de testes ou apenas por meio de cálculos científicos?

A geometria da peça é geralmente limitada a formas simples (cilíndricas, esféricas, retangulares, etc.) em vez de solicitar ao usuário a entrada de geometrias sofisticadas.

Por outro lado, o cálculo da área da superfície de carga deve ser mais preciso (em cerca de ± 10%), de modo que a quantidade adequada de gás hidrocarboneto seja adicionada. Os valores de carbono da superfície são mais baixos do que os correspondentes na atmosfera - sendo 0,70-0,75% C típico.

Saídas para cálculos de simulador geralmente incluem receita / programa, perfil de carbono, fluxo de carbono / fluxo de massa e conteúdo de carbono da superfície.

Enquanto o conteúdo de carbono da super-

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DOUTOR EM TRATAMENTO TÉRMICO fície final sempre corresponde ao valor do ponto de ajuste, é importante reconhecer que a maioria dos simuladores estima a profundidade da camada de cementação em cerca de ± 5% desse valor. Por esse motivo, uma execução de teste inicial é sempre recomendada.

Também deve ser notado que estes simuladores se tornaram cada vez mais precisos e deveriam ser capazes de produzir requisitos de especificação com poucos testes. Uma vez que um processo tenha sido totalmente simulado, a repetibilidade dos resultados é quase uma conclusão inevitável (desde que se tenha controle da variabilidade induzida pelo equipamento).

A maioria dos pacotes de simuladores é executada remotamente em um computador de escritório e as receitas de processo são carregadas no forno com alguns toques de tecla. Eles também podem ser introduzidos manualmente através de um assistente de configuração seguindo as instruções e menus suspensos (Fig. 2).

Aprimorando o Ciclo Em alguns casos, os dados obtidos pela execução de peças de teste indicam que a receita precisa ser modificada para ajustar os resultados. Razões comuns para isso incluem problemas com: • Formação de carbonetos e / ou colares de metal duro. Isto indica que ou o conteúdo de carbono da superfície é muito alto durante as porções de impulso do ciclo, o tempo de difusão foi insuficiente, o tempo de imersão à temperatura foi muito curto ou a temperatura de endurecimento final foi muito baixa. Possíveis alterações na receita incluem encurtar os tempos 30 OUT A DEZ 2018

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Fig. 1. Tela típica de saída de um simulador LPC (Cortesia da SECO/Vacuum Technologies)

de reforço ou reduzir o número de etapas de reforço. Além disso, adicionar mais passos de difusão ou aumentar o tempo de imersão e / ou a temperatura eliminará o problema.

• Austenita retida. Uma razão possível para isso é que o teor de carbono da superfície do aço em questão é muito alto, então alongar a última etapa de difusão ajudará a reduzir o valor de carbono da superfície final. Outra causa é a tempera direta da temperatura de cementação, portanto, é recomendável reduzir a temperatura antes do resfriamento.

• Teor de carbono muito alto / baixo. A área da superfície da carga deve ser cuidadosamente calculada para ver se o valor da vazão de gás é muito alto / baixo.

Alguns fabricantes oferecem um número limitado de vazões (por exemplo, alta, normal, baixa) que não são idealmente combinadas com a área de superfície real presente, resultando em um conteúdo de carbono de superfície maior / menor do que o previsto.

• Pitting (marcas de picada) na superfície. Isso indica que o carbono

da superfície estava muito baixo durante o processamento e deveria ser aumentado. Pitting nos dentes da engrenagem é um exemplo comum.

• Sobre-cementação. Em áreas onde a geometria inf luencia a absorção de carbono (como as pontas dos dentes da engrenagem), a redução da vazão durante a etapa de reforço ou a adição de mais etapas de reforço de duração mais curta ajuda a minimizar esse efeito.

• Distorção da peça. Existem inúmeros fatores que inf luenciam a distorção da peça, incluindo o tipo e temperabilidade do aço, o tipo de meio de resfriamento (óleo ou gás de alta pressão) e a temperatura final de têmpera, para citar alguns. Quer-se selecionar um material com a menor temperabilidade que irá atingir as propriedades mecânicas necessárias, incluindo a dureza da superfície e do núcleo. O resfriamento a uma temperatura mais baixa também pode ajudar, e a receita deve ser ajustada para que haja tempo suficiente para que a temperatura do núcleo / superfície das peças (carga) seja equalizada antes da têmpera.

DOUTOR EM TRATAMENTO TÉRMICO o uso, uma função de zoom, eixos escalonáveis, recuperação de registros históricos e a capacidade de salvar dados em arquivos externos devem ser incluídos.

Se você for ou estará usando o LPC no futuro, verifique se o equipamento possui ou vem com um desses dispositivos de última geração.

Referências SIM-Vac® Vacuum Carburizing Simulation Software Manual, SECO/Vacuum Technologies, 2018 Fig. 2. Entrada de receita - seleção de material (cortesia de ALD Vacuum Technologies GmbH

VC-Sim® Recipe Simulation Manual, ALD Vacuum Technologies GmbH, 2018 Wolowiec-Korecka, Emilia, “Principles of Heat

Software de Simulação Universal LPC Até recentemente, os simuladores LPC eram cativos ao tipo de equipamento que estava sendo comprado. A principal limitação era que (conforme projetado) o software funcionaria apenas nos fornos de um fabricante específico, executando um tipo de gás de hidrocarboneto em uma faixa de pressão definida. Em essência, os OEMs tinham software proprietário projetado para funcionar apenas com seus sistemas. Hoje, pelo menos um fabricante desenvolveu um software de simulação LPC que produzirá receitas para todos os tipos de fornos de carburação que utilizam todas as misturas comuns de hidrocarbonetos gasosos em uso (por exemplo, acetileno, acetileno + hidrogênio, acetileno + nitrogênio e acetileno + etileno + hidrogênio).

Resumo A vantagem inerente da cementação a baixa pressão é a sua consistência, repetibilidade e f lexibilidade. À medida que mais e mais fornos LPC chegam à empresas de

tratamento térmico, a necessidade e conveniência de um simulador universal se tornará fundamental.

Deve-se esperar encontrar, no mínimo, os seguintes recursos em qualquer simulador de LPC: • Um extenso banco de dados de materiais • A capacidade de criar e exportar uma receita de tratamento térmico (ou seja, uma sequência de etapas do ciclo) mostrando o perfil de carbono (incluindo carbono superficial, intermediário e limite), bem como o desvio dos valores definidos • Salvar e carregar funções de receita • A capacidade de editar receitas, adicionar ou excluir ligas, adicionar produtos químicos personalizados e alterar elementos individuais na lista de materiais padrão (como o conteúdo de carbono) • Exibições gráficas para perfis de carbono e / ou dureza, porcentagem de carbono em vários estágios do processo e fluxo de carbono e / ou fluxo de massa além das entradas da receita do processo. Para facilitar

Treatment Process Modeling,” ASM International, Proceedings of the 28th ASM Heat Treating Society Conference, 2015 Kula, Piotr, Emilia Wolowiec, Konrad Dybowski, Robert Pietraski, Radomir Atraszkiewicz and Sylwester Paweta, “Carburizing: Deep, Case Structure and Process Technology,” Encyclopedia of Iron, Steel and Their Alloys, Rafael Colas e George E. Totten (Eds.), Taylor & Francis, 2015 Wolowiec, Emilia, Piotr Kula, Lukasz Kolodziejczyk, Konrad Dybowski and Maciej Korecki, “Mathematical Modeling of the Vacuum Carburizing Process,” ASM International, Proceedings of the Thermal Process Modeling and Computer Simulation Conference, 2014 Kula, P., R. Atraszkiewicz and E. Stanczyk-Wolowiec, “Modern Gas-Quenching Chambers Supported by SimVaCPlus® Hardness Application,” Industrial Heating, Março 2008 Bill Gornicki, ALD Vacuum Systems, Inc., Contribuições técnicas e correspondência particular Dr. Maciej Korecki, SECO/WARWICK S.A., Contribuições técnicas e editoriais e correspondência particular Industrial Heating

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CARACTERIZAÇÃO CARACTERIZAÇÃO&& TESTE TESTEDEDEMATERIAIS MATERIAIS

Validação de Tratamento Térmico por Eddy Current para Produção em Linha Fig. 1. Rolamento de roda seccionado e tratado termicamente

Dan Devries - Criterion NDT; Auburn - Washington, EUA O tratamento térmico é um processo inestimável que permite aos fabricantes otimizar as propriedades mecânicas e físicas dos componentes metálicos. Isso ajuda a fornecer um nível desejado de desempenho e expectativa de vida de um produto.

Os resultados finais são adaptados por parâmetros como o método de aquecimento, temperaturas, tempos de ciclo, atmosferas, meios de têmpera e revenimento.

O

s resultados do tratamento térmico podem variar devido a variações ou erros nos processos de fabricação. Variações podem ocorrer a partir de diferentes zonas de temperatura em um forno, condensação pingando em peças, bobinas de indução dobradas e desalinhamento de ferramentas.

A falha em identificar rapidamente os componentes com tratamento térmico inadequado pode levar a um aumento nos custos de sucata e garantia.

Aqui estão cinco recalls recentes relacionados a anomalias de tratamento térmico.

• Em setembro de 2017, houve um recall de veículos da Hyundai Santa Fe devido a conjuntos de virabrequim produzidos com tratamento térmico insuficiente devido a uma bobina de tratamento térmico posicionada incorretamente [1].

• Em setembro de 2017, a SIG SAUER descobriu que um número limitado de rifles foram construídos com gatilhos mal tratados termicamente que poderiam causar um risco significativo à segurança [2].

• Em junho de 2016, a Meritor emitiu um recall para um pequeno número de eixos dianteiros não acionados, porque eles teriam não recebido o tratamento térmico correto. Eixos de direção tratados incorretamente podem resultar em fratura e perda de controle do veículo [3].

• Em 2015-2016, a Dodge encontrou caminhonetes Ram 1500 construídos dentro de um período de três meses 32 OUT A DEZ 2018

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com peças do eixo traseiro que podem ter sido mal tratadas termicamente, o que poderia causar o superaquecimento, desgaste e fratura do eixo [4].

• Em 2014, a GM anunciou um recall de certas picapes do ano-modelo devido a um tratamento térmico inadequado. Isso poderia causar a fratura do eixo traseiro enquanto o veículo estivesse sendo conduzido [5].

Métodos para Garantir a Qualidade do Tratamento Térmico Existem três formas tradicionais de verificar a qualidade do tratamento térmico: 1. Monitorar processos de fabricação de tratamento térmico 2. Teste de amostra (lote) 3. Teste contínuo (em linha)

Fig. 2. Instrumento moderno de teste de corrente parasita com tela sensível ao toque mostrando os resultados do teste de multifrequência

CARACTERIZAÇÃO & TESTE DE MATERIAIS

Monitorar a manufatura em tratamento térmico envolve monitorar o desempenho dos processos de aquecimento e resfriamento. Variações nesses processos podem sinalizar uma possível falha no processo de tratamento térmico.

Testes de amostra (lote) podem ser realizados usando vários métodos.

O teste de impacto (dureza) é mais comumente usado, bem como testes de tração para algumas peças críticas.

O teste de dureza Rockwell ou Brinell e o teste de microdureza Knoop / Vickers são padrões tradicionais de teste de impacto.

Em testes de amostras, as medidas microestruturais são frequentemente necessárias para obter resultados qualitativos [6]. A análise de microestrutura pode estar sujeita à interpretação do operador, e os analisadores de imagem são frequentemente usados para melhorar a consistência dos resultados.

A análise da microestrutura geralmente envolve o corte transversal de um componente usando uma serra de corte metalúrgica refrigerada a água ou um corte por jato de água. Queimaduras locais devem ser minimizadas durante o processo de corte [7].

A área de corte é então atacada qui-

Fig. 3. Engrenagem passando por uma bobina de corrente parasita

Fig. 4. Sonda multi-bobina para testar rolamentos de roda

micamente para melhorar visualmente o padrão da camada, a fim de obter uma medição de profundidade. Para medições de profundidade de camadas, comumente é usado o Nital - solução fraca de ácido nítrico e álcool. A Fig. 1 mostra um rolamento de roda cortado e atacado, exibindo claramente os padrões de tratamento térmico.

O teste contínuo (em linha) envolve a verificação de componentes enquanto estiver na linha de produção. Estações de testes integrais são instaladas a jusante dos processos de tratamento térmico e têmpera. Os sistemas de teste são integrados aos mecanismos de classificação para rejeitar automaticamente os componentes fora de tolerância. A tecnologia de corrente parasita (Eddy Current) é um dos principais métodos usados

para validação contínua de tratamento térmico em linha.

Como Funciona o Teste de Correntes Parasitas em Tratamento Térmico O teste Eddy Current ou da corrente parasita é baseado na indução eletromagnética, que foi descoberto por Michael Faraday em 1831. É uma técnica de testes padronizada que é amplamente utilizado em testes de aeronaves e usinas nucleares. Também tem sido utilizado nas últimas décadas nos mercados automotivo, industrial e médico. Correntes parasitas são usadas para detectar variações na estrutura de componentes metálicos.

Estas variações estruturais podem ser causadas por diferentes ligas de material, geometria do componente

O que torna a tecnologia de corrente parasita única?

• O teste é rápido. Tempos de teste típicos estão na faixa de milissegundos, o que o torna perfeito para testes em linha. Para peças pequenas, como pinos ou esferas, o teste pode ser integrado a um mecanismo de alimentação ou classificação que pode testar várias peças por segundo. Para peças maiores, você está limitado apenas pelo tempo de manuseio de peças.

• O teste é repetitivo. Os testes de corrente parasita são consistentes e não exigem que um operador faça um julgamento humano. É necessário um posicionamento mecânico consistente para garantir resultados precisos e consistentes.

• O teste é facilmente integrado em linhas de produção. Modernos instrumentos de corrente parasita são feitos para se integrar diretamente nas linhas de produção. Eles se comunicam com CLPs de manuseio de materiais para trabalhar em conjunto com robótica e dispositivos de classificação. Os instrumentos podem ser programados para interromper as linhas de montagem quando forem descobertas anomalias consecutivas de tratamento térmico.

• O teste é limpo. Não há necessidade de aplicar acoplamentos para testes. Não é necessário lavar peças de óleos ou fluidos de corte antes do teste.

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CARACTERIZAÇÃO & TESTE DE MATERIAIS

ou porque os componentes receberam diferentes tratamentos térmicos.

Ao contrário dos processos de teste mencionados na seção anterior, o teste de correntes parasitas é um teste comparativo, não um teste absoluto.

Não produz um valor numérico de dureza ou profundidade de caso.

Apenas indica que um componente em teste é diferente de um grupo de peças com bons parâmetros conhecidos.

Para testes de produção em linha, isso é adequado para identificar componentes que falham em padrões de qualidade definidos.

O teste de corrente parasita oferece a vantagem de testar todas as partes enquanto em linha de produção. Com o teste em lote, se um problema for descoberto, todo o ciclo de fabricação ou “lote” é suspeito e deve ser testado, retrabalhado ou descartado.

Sistemas de Teste de Produção de Correntes Parasitas Um sistema típico de teste de produção de correntes parasitas consiste em um instrumento de corrente parasita, bobinas de teste ou sondas, fixação mecânica e um sistema de manuseio de material. Um instrumento típico de corrente parasita contém indutores de bobina de corrente parasita, circuitos de processamento de sinal digital e processamento de computador para identificar rapidamente quando as diferenças na estrutura do material foram detectadas. Os instrumentos também possuem interfaces de comunicação com os CLPs (Controladores Lógico Programáveis), que ativam os classificadores do sistema de manuseio de materiais para remover os produtos não compatíveis.

Os sistemas mais recentes de 34 OUT A DEZ 2018

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corrente parasita possuem interfaces de usuário com tela de toque fáceis de usar (Fig. 2). Configurações automatizadas usando várias seleções de frequência ajudam a garantir que várias variações possam ser identificadas.

Os sistemas mais antigos de correntes parasitas eram muitas vezes difíceis de configurar e gerenciar, o que resultou em fabricantes que não usavam sistemas em todos os seus potenciais.

Bobinas de geração de corrente parasita consistem em fio magnético de cobre que é enrolado em uma forma desejada. Esta bobina é energizada pelo instrumento de corrente parasita em múltiplas frequências e gera fluxo de corrente parasita dentro do componente em teste. A Fig. 3 mostra uma engrenagem passando por uma bobina de corrente parasita.

Frequentemente, um segundo alojamento de bobina de corrente parasita com um componente conhecido como “bom” também é conectado ao instrumento de corrente parasita.

Esta peça de referência ajuda a aumentar a sensibilidade do teste do sistema de corrente parasita. As sondas de corrente parasita podem ser configuradas com um ou mais enrolamentos que circundam a peça sob teste. Algumas peças menores podem ser rapidamente passadas por uma bobina para triagem de alta velocidade. Componentes complexos podem ser avaliados com uma sonda multi-bobina (Fig. 4), fornecendo resultados dentro de frações de segundo.

Fixação e Manuseio de Materiais Bobinas de corrente parasita também devem alinhar consistentemente com todos os componentes sob teste.

Guias e anéis de aço inoxidável são frequentemente usados para forne-

Fig. 5. Unidade de classificação de peças pequenas

Fig. 6. Robô Epson e estação de teste de equipamentos de demonstração (cortesia da Schneider & Co.)

cer uma localização positiva na peça, bem como evitar danos às bobinas dentro da carcaça.

Para componentes pequenos e simples, um mecanismo de classificação (Fig. 5) é frequentemente uma solução adequada. Para peças maiores ou mais complexas, um sistema dedicado de manuseio de material ou sistema robótico é frequentemente implementado.

A Fig. 6 mostra um robô do tipo

CARACTERIZAÇÃO & TESTE DE MATERIAIS

SCARA feito pela Epson e uma estação de teste de demonstração que foi configurada para testar engrenagens tipo coroas.

O robô é programado para pegar uma peça da bandeja à esquerda e colocá-la na bobina de corrente parasita mais próxima do robô. A segunda bobina de corrente parasita contém um “mestre de referência” que é usado como parte do teste de comparação diferencial.

Conclusão O teste de corrente parasita é uma boa maneira de garantir que todos os componentes em uma linha de produção sejam validados para o tratamento térmico adequado. Essa tecnologia também ajuda a economizar tempo e dinheiro reduzindo os custos de sucata e garantia associados a componentes tratados incorretamente.

Estudo de Caso de Válvula O processo de um fabricante de válvulas de motor envolveu a tempera das pontas da válvula para garantir a durabilidade durante a vida útil do motor automotivo. Antes de usar a corrente parasita, o teste de dureza da ponta da válvula foi realizado usando métodos estatísticos de teste de lote. Isso envolvia coletar amostras das partes recentemente endurecidas e examiná-las destrutivamente. Os métodos de teste incluíram o teste Rockwell, bem como inspeção visual (corte, polimento e ataque).

Vários meses após a instalação de um sistema de teste de corrente parasita, 300 válvulas seguidas foram repentinamente rejeitadas. A linha de produção foi parada e as pontas das válvulas, foram examinadas com um teste Rockwell e consideradas “moles”. Após o corte, polimento e ataque químico, as peças visualmente mostraram um tratamento térmico localizado incorretamente.

A causa encontrada foi um desalinhamento mecânico na máquina de tempera por indução. Um trilho-guia havia se soltado, resultando em uma zona de tratamento térmico destinada ao eixo superior da válvula e da ponta ser localizada mais abaixo no eixo do que o desejado.

PARA MAIS INFORMAÇÕES: Contate Dan DeVries, diretor de marketing na Criterion NDT, 3702 W. Valley Hwy, Auburn, Wash., EUA. Tel: +1 425-891-5163; e-mail: dan.devries@criterionndt.com; site: www. criterionndt.com. A Criterion NDT, com sede nos EUA, é especializada no fornecimento de soluções de correntes parasitas para verificação de dureza e detecção de falhas.

Referências [1] NHTSA Part 573 Safety Recall Report - https://static.nhtsa.gov/odi/ rcl/2017/RCLRPT-17V578-1441.PDF [2] SIG SAUER - https://www.sigsauer.com/press-releases/sig-sauer-safety-warning-recall-notice/ [3] North Carolina Consumers Council https://www.ncconsumer.org/ news-articles/meritor-issues-recall-of-trucks-due-to-improper-heat-treatment-of-axles.html [4] Dodge News, Photos and Reviews http://www.dodge-motors.com/ news/fiat-chrysler-recalls-141000-ram-cherokee-models-for-potential-axle-fractures-fires/ [5] NHTSA https://static.nhtsa.gov/odi/rcl/2014/RCRIT-14V819-4255.pdf [6] Steel Heat Treatment: Equipment and Process Design by George E Totten [7] Practical Induction Heat Treating by Richard E. Haimbaugh

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GASES INDUSTRIAIS & COMBUSTÃO

Comparando Resfriamento de Argônio e Nitrogênio em Fornos a Vácuo Alex Pohoata - F&B Mfg. LLC .; Fenix - Arizona, EUA Este artigo fornece dados reais para testes realizados para comparar o argônio e o nitrogênio como meio de resfriamento em fornos a vácuo. Os dados incluem cinco diferentes materiais altamente ligados.

A

rgônio e nitrogênio são os gases mais utilizados para resfriamento durante o processamento térmico em fornos a vácuo. O nitrogênio (AW = 14,0067) é aproximadamente 2,9 vezes mais leve do que o argônio (AW = 39,948). O nitrogênio tem uma taxa de resfriamento mais rápida (aproximadamente quatro vezes mais rápida que o argônio) e é muito mais barato que o argônio (aproximadamente oito vezes mais barato). No entanto, o nitrogênio tem uma tendência a ser levemente descarbonetante para aços e formar nitratos na superfície de ligas de NiCo (Niquel Cobalto) a temperaturas acima de 790 °C. A maioria dos OEMs (em inglês Original Equipment Manufacturer - Fabricante Original de Equipamento) aeroespaciais prefere evitar o uso de nitrogênio como gás de resfriamento devido às razões listadas acima.

Em algumas aplicações específicas, o resfriamento em nitrogênio pode ter um efeito benéfico nas propriedades mecânicas das ligas processadas. Um bom exemplo está relacionado à indústria de conformação a frio. Algumas ligas de NiCo, como Inco 625 ou Inco X-750, têm uma tendência de retorno (spring back) após a primeira conformação. A fim de trazer a peça para a forma desejada, mais de uma operação de conformação a frio pode ser necessária. Normalmente, um recozimento em processo é aplicado antes de duas operações de formação. Uma taxa de resfriamento mais rápida durante o processo de recozimento pode diminuir a dureza de alguns materiais, como Inco X-750. O objetivo desta análise foi comparar os efeitos do resfriamento de várias ligas em argônio versus nitrogênio nas propriedades mecânicas e na morfolo36 OUT A DEZ 2018

Industrial Heating

gia da superfície.Amostras de chapa metálica foram testadas em fornos Abar-Ipsen. O forno utilizado poderia resfriar em nitrogênio ou argônio a pressões inferiores a 1 bar (pressão “negativa”). Todos os testes concluíram que o uso de nitrogênio em vez de argônio para chapas metálicas de processamento térmico (menos de 0.500 polegadas de espessura) não afeta as propriedades mecânicas do material, não cria qualquer contaminação superficial específica (desde que a câmara de vácuo seja mantida muito limpa) e, em casos como recozimento de Inco X-750, pode reduzir a dureza para um valor desejado.

Tabela 1. Resultados de dureza e tração para Inco X-750 e Inox 321 Inco X-750 Dureza (HRB)

321 CRES

Nitrogênio

Argônio

103.2

104.9

70.1

69.1

0.98

0.36

3.63

3.57

Elasticidade (KSI)

89.5

106

28.1

26

Tensão máxima de ruptura (KSI)

152

166

83.5

84.5

Alongamento (%)

34

30

57

60

Desvio padrão médio

Nitrogênio

Argônio

Tração

Valor P

Dif. signif.

Não significativo

Fundamentos Cinco materiais diferentes foram selecionados para serem testados. Cinco amostras de 1 polegada de largura x 4 polegadas de comprimento x 0,072 polegadas de espessura foram cortadas do material recebido para cada teste.

Cinco amostras de cada material foram processadas

GASES INDUSTRIAIS & COMBUSTÃO

Fig. 2. 321 CRES recozido solubilizado e resfriado com nitrogênio (500X)

Resultado dos Testes Teste de Inco X-750 (AMS 5542) O material foi recozido em processo a 990°C por 50 minutos.

Os resultados para testes de dureza e tração podem ser encontrados na Tabela 1.

Ensaio de 321 CRES (AMS 5510) O material foi recozido em processo a 990°C por 30 minutos. Os resultados para testes de dureza e tração podem ser encontrados na Tabela 1. Os resultados do teste de flexão -

Fig. 4. Inco 625 recozido solubilizado e resfriado com nitrogênio (500X)

Tabela 2. Resultados de dureza e tração para Inco 625, Inco 718 e Hastelloy X

Elasticidade (KSI) Tensão máxima de Tração ruptura (KSI) Alongamento (%) Valor P

67.4

67.1

42.8

44.6

58.74

58.18

0.7

0.65

0.43

0.2

0.43

0.048

66.5

71.5

189

182

39.9

39.9

135

136

220

213

104

104

48

47

20

20

52

52

0.314 não significativo

0.00001 dif. signif.

Argônio

Nitrogênio

Desvio padrão médio

Hastelloy X

Argônio

Dureza (HRB)

Inco 718 Nitrogênio

Inco 625 Argônio

usando argônio frio, e cinco amostras de cada material foram processadas usando a mesma receita, mas com nitrogênio frio.

Todas as amostras foram processadas um lote após o outro no mesmo forno a vácuo, sem outras partes naquela carga. A pressão da câmara de vácuo foi mantida em 0,5 μm (mícrons) durante a imersão.

As amostras foram testadas quanto à dureza (10 leituras, duas em cada amostra). Em seguida, foram avaliadas as seguintes propriedades mecânicas: granulometria, teste de curvatura e contaminação superficial (profundidade de ataque intergranular e / ou oxidação intergranular - IGA / IGO – em inglês: intergranular attack / intergranular oxidation ).

Fig. 3. 321 CRES recozido solubilizado resfriado com argônio (500X)

Nitrogênio

Fig. 1. Incolloy X-750 recozido solubilizado e resfriado (temperado) com nitrogênio (500X)

0.018 não significativo

Tabela 3. Teste de curvatura, tamanho de grão e resultados de teste de contaminação de superfície Inco X-750 Ensaio de flexão

Tamanho de grão

Contaminação de superfície

321 CRES Inco 625 Inco 718

Hastelloy X

Nitrogênio

Sem trincas

Sem trincas

Sem trincas

Sem trincas

Sem trincas

Argônio

Sem trincas

Sem trincas

Sem trincas

Sem trincas

Sem trincas

Nitrogênio

6.5

9.5

6.5

8

2.5

Argônio

5.5

8.2

7

8

2

Nitrogênio

Nenhum Nenhum Nenhum Nenhum Nenhum

Argônio

Nenhum Nenhum Nenhum Nenhum Nenhum

Fig. 5. Inco 625 recozido solubilizado e resfriado com argônio (500X)

Fig. 6. Inco 718 recozido solubilizado e resfriado com nitrogênio (500X) Industrial Heating

OUT A DEZ 2018 37

GASES INDUSTRIAIS & COMBUSTÃO

Fig. 7. Inco 718 recozido solubilizado e resfriado com argônio (500X)

Fig. 8. Hasteloy X recozido solubilizado e resfriado com nitrogênio (500X)

curvatura de 180 ° D = T - são mostrados na Tabela 3, assim como o tamanho do grão e a contaminação da superfície. A microestrutura é mostrada nas Figs. 2 e 3.

Teste do Inco 625 (AMS 5599) O material foi recozido em processo a 990 °C por 60 minutos. Os resultados para testes de dureza e tração podem ser encontrados na Tabela 2. Os resultados do teste de flexão - curvatura de 180 ° D - 2T - são mostrados na Tabela 3. Os resultados de tamanho de grão e contaminação de superfície também são mostrados na Tabela 3. A microestrutura pode ser vista nas Figs. 4 e 5.

Ensaio do Inco 718 (AMS 5596) O material foi recozido em processo a 990 °C por 30 minutos.

Os resultados para testes de dureza e tração podem ser encontrados na Tabela 2. Os resultados do teste de flexão - curvatura de 180 ° D - 2T - são mostrados na Tabela 3. Os resultados de tamanho de grão e contaminação de superfície também são mostrados na Tabela 3. Figs. 6 e 7.

Teste de Hastelloy X (AMS 5536) O material foi recozido em processo a 1080 °C por 15 minutos. Os resultados para testes de dureza e tração podem ser encontrados na Tabela 2. Os resultados do teste de flexão - curvatura de 180 ° D = 1.5T - são mostrados na Tabela 3, juntamente com o tamanho do grão e os resultados de contaminação da superfície. A microestrutura é mostrada nas Figs. 8 e 9.

Conclusão Resfriando Inco X-750 em nitrogênio reduziu significativamente a dureza média, bem como o rendimento e resistência à tração. A ductilidade do material foi aumentada quando comparada com o resfriamento em argônio. Não houve conta38 OUT A DEZ 2018

Industrial Heating

Fig. 9. Hasteloy X recozido solubilizado e resfriado com argônio (500X)

minação da superfície e nenhuma mudança na microestrutura, tamanho do grão e capacidade de flexão durante o resfriamento em qualquer dos meios.

O resfriamento do CRES 321 em nitrogênio não apresentou alteração significativa quando comparado com o resfriamento em argônio, exceto uma ligeira refinação do tamanho do grão. A morfologia da superfície não foi afetada.

O resfriamento do Inco 625 em nitrogênio ou argônio desenvolveu praticamente a mesma média de dureza, capacidade de flexão e propriedades mecânicas gerais. Nenhuma contaminação de superfície foi identificada após o processamento em nitrogênio.

Resfriamento do Inco 718 em nitrogênio resultou em uma diminuição significativa na dureza quando comparado com o resfriamento em argônio. Nenhuma contaminação foi detectada na superfície do cupom de teste.

O resfriamento do Hasteloy X em nitrogênio aumentou ligeiramente a dureza, mas todas as outras propriedades foram as mesmas quando comparadas com o resfriamento em argônio.

Em algumas aplicações específicas, como a conformação a frio, quando um resfriamento rápido do gás é necessário durante o recozimento em processo, o gás nitrogênio pode ser usado com sucesso para substituir o argônio. Embora em alguns casos as propriedades do material permanecessem as mesmas, a redução no custo da mídia de resfriamento pode ser muito atraente para o processador. Durante esta análise, nenhuma contaminação e nenhuma mudança na morfologia da superfície dos cupons de teste utilizados foi identificada.

PARA MAIS INFORMAÇÕES: Contate Alex Pohoata, engenheiro de processos especiais r, F&B Mfg. LLC, 4245 N. 40th Ave., Phoenix, AZ 85019, EUA; tel: +1 602-533-1107; e-mail: apohoata@fbmfg.com; web: www.fbmfg.com

SINTERIZAÇÃO & MANUFATURA ADITIVA

SINTERIZAÇÃO & MANUFATURA ADITIVA

Como a Manufatura Aditiva está Remodelando a Indústria Automobilística Akin Malas – Linde Americas Hub and Grzegorz Moroz – Linde LLC; Bridgewater, Nova Jersey; EUA Embora a manufatura aditiva (Additive Manufacturing - AM) seja uma vantagem para os especializados componentes aeroespaciais metálicos, dispositivos médicos e implantes personalizados, a produção em massa de componentes automotivos usando impressão 3D ou AM ainda pode parecer uma alternativa. No entanto, há áreas em que a indústria automobilística já está aproveitando a tecnologia de impressão 3D em suas estratégias de projeto e fabricação.

E

ste artigo revisará essas áreas e o papel de pós metálicos e gases industriais em vários processos de AM que envolvem fusão de metal a laser e deposição de metal a laser. Ele também discutirá como as tecnologias de gás industrial estão ajudando a enfrentar os desafios futuros.

A popularidade da impressão 3D com metais em pó aumentou rapidamente nos últimos cinco anos, porque oferece muitos benefícios, incluindo prazos de entrega mais curtos, menos etapas do processo, menos trabalho e menos desperdício. Mais notavelmente, no entanto, é a capacidade da AM produzir novos projetos que não são possíveis com métodos convencionais de fabricação de metal, como fundição e usinagem. Sem necessidade desse ferramental, as peças podem ser fabricadas mais rapidamente e sob demanda, reduzindo a necessidade de infraestrutura e estoque de máquinas extensivas. Os avanços na qualidade dos processos de metal em pó (PM – Powder Metallurgy) auxiliados pela tecnologia de gás industrial estão ajudando a impulsionar a indústria automotiva e a AM para um avanço rápido.

Há uma progressão lógica da indústria, desde a prototipagem até a produção em escala limitada e a produção em massa. Gases industriais, como nitrogênio e argônio, e a relacionada tecnologia de controle continuam a ajudar em todas as etapas. Isso inclui melhorar a qualidade de lote para lote dos metais em pó, a qualidade dos processos de impressão em 3D em metal e as operações de acabamento.

Fabricação Aditiva e Automotiva A impressão 3D tem sido usada na indústria automotiva para prototipagem por pelo menos duas décadas. A gigante em AM, SLM Solutions, anunciou em fevereiro que agora está produzindo quantidades limitadas de peças de reposição para o motor W12 da Audi usando seu processo seletivo de fusão a laser [1]. A impressão 3D também é usada ativamente nas corridas de Fórmula 1, permitindo que as equipes testem diferentes conceitos em apenas algumas semanas. No ano passado, a McLaren Racing começou a produzir peças de reposição impressas em 3D sob demanda na pista [2]. Então, como a indústria automotiva moverá a impressão 3D para a produção

Fig. 1. Asa impressa em 3D de uma liga de titânio de metal em pó. Liberdade de design, construção leve, estabilidade estrutural e detalhamento da superfície são as principais vantagens da fabricação em manufatura aditiva com metais em pó (cortesia da Linde) Industrial Heating

OUT A DEZ 2018 39

SINTERIZAÇÃO & MANUFATURA ADITIVA

que reduz os custos de montagem e mãoem massa?

-de-obra ou aperfeiçoa um projeto de Este é o porquê de os termopares do ponta a ponta e, em seguida, fabrica tipos K e N continuarem sendo os senem massa todo o carro duplicando sores de temperatura mais econômicos fábricas dedicadas. para aplicações industriais.

Os fabricantes já estão seguindo esJá há sinais de que fabricantes e Fig. 2. A estrutura de treliça em uma peça metálica impressa em 3D pode atingir ses e outros caminhos, e a economia de fornecedores automotivos estão comvárias metas de projeto, incluindo redução peças e montagens automotivas impressas prando várias máquinas para aumentar a de peso e economia de material em 3D parece estar se encaixando. capacidade de produção de impressão 3D, O valor do mercado automotivo para com o objetivo de acelerar a criação de protóimpressão 3D foi estimado em US $ 600 milhões tipos, ferramental e algumas peças pré-fabricadas. em 2016 [2] . O mercado global de tecnologia de impressão 3D Usando várias máquinas responde a uma grande desvantagem (todos os mercados) deve chegar a US $ 16,8 bilhões até 2022, de AM: velocidade. Pode levar 48 horas (ou mais) para fazer de acordo com a Global Industry Analysts [5]. uma peça de metal especializada. Mas e se essa parte for necessária para 10.000 carros por ano?

Deve-se notar que esta estimativa de mercado inclui Escalar a partir de protótipos simples para produção em materiais AM que não sejam metais. Os processos para metais massa é formidável para um carro de passageiros inteiro, mas em pó normalmente exigem mais energia e são mais complenão é um trecho para uma única peça. A resposta simples é a xos que os termoplásticos, mas as peças metálicas podem ser impressão 3D de 10.000 peças usando 55 a 60 impressoras. essenciais para atender aos requisitos estruturais e resistir a Avanços na tecnologia AM, é claro, podem melhorar ainda altas temperaturas sob o capô. mais as taxas de produção 3D. Além disso, ao projetar para AM, claro, elimina o desperdício, o que é importante, pois fabricação, um objetivo principal é reduzir a montagem. Uma os materiais são mais caros que o aço. O preço do Ti-6-4, um única peça de AM pode facilmente substituir várias peças, ledos graus de titânio mais utilizados devido à sua relação forçavando a melhorias adicionais nas taxas de produção e reduções -peso, rigidez e resistência à corrosão, pode ser superior a $ 25 nos custos de montagem. / libra [6]. Até mesmo o alumínio, o metal mais amplamente A impressão 3D de um veículo inteiro já foi, de fato, utilizado para redução de peso e ligas, subiu de uma baixa de realizada. Em 2014, a Local Motors of Phoenix, Arizona, cerca de US $ 0,65 / libra nos EUA em meados de 2015 para EUA, produziu um pequeno veículo elétrico de dois lugacerca de US $ 1 / libra em 2018 [7]. O valor da redução de reres conhecido como Strati em colaboração com Oak Ridge síduos aumenta à medida que a qualidade AM melhora. Zero National Laboratory [3]. A empresa está se concentrando na defeitos significaria nenhum retrabalho, nenhuma reciclagem fabricação de baixo volume e agora comercializa a Olli, um e nenhum trabalho associado. ônibus co-criado e autônomo.

Para os principais fabricantes de automóveis produzirem Tecnologias que Transformam Pó em Peças de carros de passageiros padrão em massa por meio de métodos Qualidade Repetitiva 3D, será necessário vários ciclos de projeto e uma transição O objetivo final de qualquer processo 3D é a reprodutibilidada indústria de uma década ou mais para superar os desafios de, que reduz o custo de produção e aumenta a confiabilidade. práticos. Por exemplo, a produção de múltiplos projetos da Em muitos casos, as peças de metal AM podem exceder o mesma máquina reduz o investimento de capital, mas as desempenho de uma peça de metal fundido, por exemplo, ou mudanças podem adicionar uma variabilidade de processo substituir peças de metal ou plástico usinadas ou soldadas. Os indesejada ... e qualquer variabilidade pode aumentar o tempo primeiros alvos de produção nas indústrias militar e aeroespade inatividade da fabricação. cial foram peças e aplicações de alto desempenho que podem Os processos AM dedicados podem resolver isso com atingir vários objetivos. Para a produção em massa, os projeredundância de máquina em escala, como mencionado antetistas automotivos devem levar em conta o impacto geral dos riormente, mas exigirá um investimento substancial em novas processos AM sobre os custos de material e montagem, ferramentas AM em cada fase. Existem abordagens e atalhos bem como o valor geral, incluindo o potencial de marca e personalização. mais rápidos, como alta repetibilidade, design simplificado 40 OUT A DEZ 2018

Industrial Heating

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PM prensado-e-sinterizado e moldagem por injeção de metal (MIM – Metal Injection Moulding) já ganharam terreno na cadeia de valor de fabricação de componentes automotivos. Como mencionado, a AM já passou da prototipagem rápida para um método de produção em massa inicial para projetos especiais de carros de alta qualidade. A tecnologia AM também encontrou seu caminho de volta para apoiar os setores PM e MIM, fornecendo ferramentas fáceis e rápidas e prototipagem rápida para eliminar falhas dispendiosas de projeto de ferramentas. Todas essas tecnologias ainda precisam atender aos exigentes requisitos de qualidade dos fabricantes de automóveis.

A cadeia de valor de PM onde os gases industriais desempenham um papel abrange: produção de pó, sinterização PM ou MIM, ou AM seguido de tratamento térmico posterior.

Todos esses processos usam gases industriais, que podem ser utilizados no controle de processos para obter peças consistentes e de alta qualidade.

Como muitos dos componentes produzidos por sinterização PM ou MIM, as peças impressas em 3D também exigem algum tipo de processo de acabamento. As propriedades mecânicas das peças produzidas pelas impressoras AM são altamente dependentes de um processo de fabricação rigoroso e de como as propriedades físicas do pó de metal são afetadas.

Mesmo antes do processo AM, os gases industriais e suas tecnologias facilitadoras desempenham um papel fundamental na produção e manuseio do metal. Um fluxo de alta pressão de argônio (Ar) ou nitrogênio (N2) se movendo a velocidades Mach atomiza metais altamente ligados fundidos em esferas

Fig. 3. Sistemas puros de argônio líquido ou gasoso criam atmosferas inertes apropriadas para fusão de metal a laser (LMF - Laser Metal Fusion ), que é conhecida por muitos como sinterização seletiva a laser, metal fusão a laser, impressão direta de metal e sinterização direta a laser (cortesia do MTC Catapult, Reino Unido)

pequenas e uniformes de partículas de pó. Isso cria o material “bruto” a partir do qual as peças acabadas serão formadas.

Os pós metálicos são suscetíveis ao oxigênio e à umidade, o que pode afetar seu desempenho durante a impressão.

Agora, os armários de estocagem de pó da Linde não controlam apenas a temperatura e a umidade com um gás inerte, mas também limpam a atmosfera sempre que uma porta do gabinete é aberta e fechada para retorná-la a níveis normais.

Processos Baseados em Laser Os gases também são vitais para que os vários processos de estratificação baseados em laser “liguem” as ligas de metal em pó. Um desses métodos é a fusão de metal a laser (LMF - Laser Metal Fusion). Um raio laser de alta potência escaneia uma camada de pó metálico para criar a forma desejada. Depois que cada camada é digitalizada pelo laser, a cama é abaixada a uma curta distância e uma nova camada de pó é aplicada.

O processo ocorre em uma câmara selada com uma atmosfera de gás controlado, usando um gás inerte como Ar ou N2.

As peças típicas feitas por este método incluem peças de protótipo de combustor e injetor de combustível para utilização aeroespacial, de suspensão automotiva e de eixo de transmissão e protótipos para dispositivos médicos. Misturas ativas de gás estão sendo desenvolvidas para ajustar as propriedades da peça fabricada.

Para monitorar e proteger ainda mais os metais na câmara de impressão, a Linde desenvolveu o sistema de precisão ADDvanceTM O2 precision, uma tecnologia de medição e análise inédita, desenvolvida em resposta direta às necessidades da Airbus Group Innovations. A unidade portátil pode medir e controlar com mais precisão o nível de oxigênio e umidade na câmara da impressora para ajudar a evitar reações indesejadas [8].

Outro processo AM é a deposição de metal a laser (LMD - Laser Metal Deposition). O LMD usa um feixe de laser de alta potência conectado a um robô ou sistema de pórtico para formar um pool de fusão em um substrato metálico alimentado camada por camada com pó. O pó de metal é contido em um gás de arraste e direcionado para o substrato através de um bico concêntrico ao redor do laser.

Esta solução usa argônio, hélio (He) e gases de nitrogênio no projeto, fornecimento e instalação. Um fornecimento de gás ativo também pode ser misturado para atender às demandas do projeto. O LMD é usado para uma variedade de aplicações, incluindo revestimento e reparo, bem como aplicação de molde-a-superfície para peças de alto valor, como componentes de Industrial Heating

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SINTERIZAÇÃO & MANUFATURA ADITIVA

motores aeroespaciais e equipamentos militares.

Tratamentos de Acabamento para Peças Perfeitas A prensagem isostática a quente (HIP - Hot Isostatic Pressing) é um processo avançado de tratamento térmico de material que utiliza condições de alta temperatura e alta pressão para eliminar a porosidade interna e vazios em materiais e componentes de metal fundido. Isso ajuda a garantir a integridade das peças fabricadas, melhorando as propriedades mecânicas e o desempenho de fadiga. Este processo otimiza a confiabilidade e a vida útil de produtos críticos de alto desempenho, incluindo peças de motores automotivos, componentes para turbinas a gás, rodas turbo-charter, peças estruturais aeroespaciais, implantes médicos e próteses. O argônio de alta pureza é normalmente utilizado para fornecer a atmosfera inerte necessária para evitar reações químicas que possam afetar adversamente os materiais a serem tratados.

Uma vez que um componente tenha sido produzido, ele deve passar por uma etapa final de limpeza para garantir que esteja pronto para o mercado. As peças que foram impressas têm algumas superfícies ásperas e intermitentes que requerem suavização antes de estarem prontas para uso, e a tecnologia para resolver isso é parte integrante de todo o processo AM. O CRYOCLEAN® Snow da Linde é uma tecnologia de limpeza sem água especificamente projetada para acabamento superficial industrial. A tecnologia produz partículas de gelo seco sob demanda para limpeza. Ao alimentar o dióxido de carbono líquido (CO2) em uma câmara de neve especialmente projetada, partículas sólidas de gelo seco são criadas e lançadas na superfície do componente usando ar comprimido para um processo de limpeza eficaz para suavizar bordas de uma peça acabada.

Para peças impressas em metal 3D, a Linde agora oferece o CRYOCLEAN AM, que adiciona abrasivos ao fluxo de alta pressão das partículas de CO2. O processo de jateamento é ideal para remover óxidos de superfície e pós metálicos não fundidos.

Conclusão Como podemos garantir que 20 anos não passem, como aconteceu com o desenvolvimento de termopar do tipo N, antes que a indústria aproveite esse avanço na tecnologia de medição de temperatura? A melhor maneira seria que os usuários escrevessem para o comitê de padrões relevantes, solicitando que revisassem as atuais limitações de padrões em termopares comuns do tipo de base metal, com o objetivo de adicionar esse novo design ao padrão.

42 OUT A DEZ 2018

Industrial Heating

Fig. 4. Os pós de liga de alumínio e titânio são altamente sensíveis ao oxigênio e à umidade. A precisão do ADDvanceTM O2 precision da Linde monitora e controla com precisão esses níveis durante a impressão 3D para uma qualidade reproduzível

PARA MAIS INFORMAÇÕES: Contate Akin Malas, chefe de tecnologia de aplicação, metais & vidro; Linde, Americas Hub, 200 Somerset Corporate Blvd., Suite 7000, Bridgewater, NJ 08807, EUA; tel: +1 908-464-8100; e-mail: akin.malas@linde.com; web: www.lindeus.com.

Grzegorz Moroz e gerente do programa, metais e atmosferas protetivas, Linde LLC.

Referências [1] “Audi is betting on additive manufacturing solutions from SLM,” SLM press release, Feb. 20, 2018, https://slm-solutions.com/news-and-events/news/audi-betting-additive-manufacturing-technology-slm-solutions [2] “Ford, McLaren Turn to 3D Printed Auto Parts,” CNBC, May 4, 2017, https://www.cnbc.com/2017/05/04/ford-mclaren-turn-to-3-d-printing-auto-parts.html [3] “Local Motors 3-D Prints Electric Vehicle in 44 Hours,” AutoWeek. com, 9/19/2014, http://autoweek.com/article/car-news/local-motors-3-d-prints-electric-roadster-44-hours [4] “Autonomous for all of us,” Local Motors, https://localmotors.com/, Accessed 2/23/2018 [5] “3D Printing: A Research Brief,” Global Industry Analysts, Inc., April 2017, http://www.strategyr.com/Marketresearch/3D_Printing_Market_ Trends.asp [6] Titanium pricing, AgMetalMiner. https://agmetalminer.com/metal-prices/titanium/, Accessed 2/21/18 [7] Aluminum pricing, http://www.infomine.com/investment/metal-prices/ aluminum/, Accessed 2/21/18 [8] “AM Gas Control ADDvance, the first of its kind oxygen measuring technology to improve additive manufacturing,” The Linde Group, http://www.lindeus.com/en/processes/additive_manufacturing/3d_ printing/addvance/index.html, Accessed 2/21/18

TRATAMENTO TÉRMICO & NÃO FERROSOS

Fabricantes Adaptando-se à Demanda Evolutiva do Tratamento Térmico de Alumínio Graeme Kirkness and Tim Donofrio – CAN-ENG Furnaces International Ltd.; Niagara Falls, Ontário, CANADÁ Os anos consecutivos de vendas recordes de automóveis são raramente realizados, celebrados e quase míticos no mundo moderno e altamente competitivo de hoje. Um ano excepcional é esperado, planejado e esperado com frequência.

Dois, consecutivamente, em toda uma indústria é nada menos que espetacular e um sinal de que, como um grupo, algo está sendo feito certo e bem.

C

omo é frequentemente o caso, no entanto, a quebra de recordes é rapidamente seguida de desaceleração, forçando a adaptação e a inovação com base nos desejos e demandas de mudança do consumidor. Mais uma vez, a indústria automotiva se prepara para essa posição invejável. É difícil encontrar uma indústria que não seja baseada na Internet, sendo forçada a sofrer mudanças monumentais com a frequência da indústria automotiva, especialmente devido a razões além de seu controle. O aumento da conscientização dos consumidores já conduziu uma mudança na indústria automotiva - a redução de peso - e está começando a impulsionar outra - a eletrificação.

Desde a introdução do corpo totalmente de alumínio da Audi na A8 de 1994 (Fig. 1), as montadoras substituíram constantemente as peças fundidas e as soldagens com componentes não-ferrosos equivalentes. Originalmente impulsionado pela redução de peso (em busca da economia de combustível), esses componentes não-ferrosos oferecem melhorias nas propriedades composicionais e mecânicas; nenhum mais do que os componentes estruturais de alumínio de paredes finas. Apesar de existir há mais de uma década, a demanda e as expectativas das estruturas de paredes finas amadureceram para onde a de-

manda excede a capacidade, à medida que a indústria automotiva é empurrada para os maiores desafios de eletrificação pela demanda do consumidor.

O desejo por carros elétricos está ganhando rapidamente o impulso do consumidor, e as montadoras estão mudando rapidamente o foco para o desenvolvimento de veículos elétricos (EVs - Electric Vehicles) acessíveis e eficientes para o mercado de massa. É aqui que os componentes estruturais de alumínio servirão ainda mais a indústria automotiva. A redução de peso beneficia diretamente os veículos elétricos em duas áreas cruciais: peso e distância de condução (duração da bateria).

Até que as baterias EV possam se tornar as estrelas, o peso deve ser superado em outro lugar. Painéis de carroceria, chassis e outros componentes estruturais são os prováveis candidatos à redução de peso através de componentes plásticos, alumínio, magnésio e fibra de carbono.

Embora os avanços nos processos de fundição sob alta pressão (HPDC - High-Pressure Die-Casting), ciências de produção e materiais tenham permitido a implementação de fundidos de paredes finas, seu sucesso final depende de suas propriedades mecânicas (e valores de teste de impacto) serem exatamente

Fig. 1. Carroceria do Audi A4 Industrial Heating

OUT A DEZ 2018 43

Custo da bateria USD/kWh

Custo de energia do Departamento de Energia dos EUA

Meta de custo da bateria em 2022 Meta de custo da bateria de Tesla em 2020

Densidade de energia do Departamento de Energia dos EUA

500

Meta de custo da bateria da GM em 2022

450

Meta de densidade de energia em 2022

400 350 300 250 200 150 100 50

Densidade de energia da bateria, Wh/L

TRATAMENTO TÉRMICO & NÃO FERROSOS

//

0 2013 2014 2015 2020 2022 Ano Notas: USD / kWh = dólares dos Estados Unidos por quilowatt-hora; Wh / L = watt-horas por litro. O custo de bateria PHEV e os dados de densidade de energia mostrados aqui são baseados em uma tendência observada em toda a indústria, incluem apenas energia útil, referem-se a conjuntos de baterias e supõem uma produção anual de 100.000 unidades para cada fabricante. Fontes: DOE (Department of Energy) dos EUA (2015 e 2016) para estimativas de custo de bateria e densidade de energia de PHEV; EV Obsession (2015); e HybridCARS (2015) 2008

2009

2010

2011

2012

Fig. 2. Densidade da bateria

conforme especificado, o que depende de processos térmicos da pós-fundição, ou tratamento térmico capacitado.

Fornos Rotativos para Alumínio Os fornos rotativos para alumínio da CAN-ENG são projetados para máxima flexibilidade. Eles são capazes de manusear peças com (ou sem) cestos, transportadores, bandejas ou acessórios. Projetados ao

Eletrificação: Espada de Dois Fios do Alumínio A eletrificação, o aparente futuro da indústria automotiva, é a baliza do crescimento dos componentes de alumínio em um mercado cada vez mais penetrado e lotado. É uma baliza que serve simultaneamente para a tecnologia começar a procurar o que vem a seguir. Atualmente, o uso de componentes estruturais de alumínio é suficientemente proeminente na indústria automotiva, de modo que certos componentes (torres de amortecedores, longarinas transversais, trilhos traseiros e pilares de porta) são produzidos em volumes tão elevados que são essencialmente padrão em veículos de luxo. À medida que os custos da integração da redução de peso diminuem, veremos a expansão do uso em toda a gama de veículos leves. À medida que a indústria avança em direção à eletrificação, esses requisitos de produção de alto volume poderiam passar para componentes adicionais.

“Poderiam” é um eufemismo porque o caminho final do requisito do componente de eletrificação é desconhecido.

Essa incerteza, no entanto, não impede a preparação dessa mudança na indústria. Basta olhar para a mudança nos EVs para entender os passos inevitáveis. Embora as preocupações ambientais possam ser o apelo de marketing dos veículos elétricos, o aumento da distância de condução é o apelo prático dos veículos elétricos e fornece informações valiosas sobre o futuro dos componentes de alumínio na indústria automotiva.

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lado do aumento de componentes de alumínio, os fornos rotativos de alumínio são projetados para atender aos desafios de produção em andamento e sempre crescentes através de: • Reduzindo os requisitos de espaço físico e eliminando a necessidade de poços - reduções de 30% são típicas • Redução do uso de energia (redução de $ / kg para processo) reduções de 15 a 30% são típicas • Eliminação dos custos de conserto e de investimento em dispositivos de carga • Processamento de ciclo curto • Propriedades aprimoradas de peça para peça • Equipamentos de manuseio de materiais e custos de manutenção reduzidos em relação aos sistemas convencionais • Integração avançada de manuseio de materiais para tratamento automatizado multiprocessado simultâneo • Processamento de manufatura enxuta LEAN, que reduz o inventário de trabalho em andamento (WIP – Work In Process) • Flexibilidade de projeto, que permite que várias geometrias sejam processadas no mesmo sistema Possíveis aplicações para fornos rotativos de alumínio incluem: • Fundidos estruturais de alumínio de paredes finas • Torres de amortecedores • Cabeçotes dos cilindros • Componentes de suspensão • Blocos de motor • Cabeçotes • Pistões • Heads • Pistons

TRATAMENTO TÉRMICO & NÃO FERROSOS

A força por trás do aumento do alcance de condução dos EVs é o aumento da densidade da bateria, conforme demonstrado na Figura 2. No entanto, um efeito colateral desse aumento da densidade e da oportunidade do alumínio é o aumento do peso da bateria. Os veículos elétricos precisam compensar esse peso em outro lugar, seja através do balanceamento de peso dianteiro e traseiro ou através de novos componentes específicos de veículos elétricos / híbridos, como carcaças de bateria / alta tensão. Aqui é onde os componentes de alumínio de paredes finas têm maior potencial de crescimento.

Avançando, é importante lembrar que nada é certo ou está gravado em pedra. Inicialmente, os componentes leves de alumínio estão bem posicionados para suportar a transição para a eletrificação. A IEA - International Energy Association (Agência Internacional de Energia) prevê que haverá 715 milhões de veículos elétricos em 2040, um aumento drástico em relação aos cerca de 1 milhão de veículos em 2015. Este crescimento rápido é onde “problemas” ou diminuição de oportunidades para materiais de alumínio, principalmente blocos de motor, será realizado. Os veículos híbridos e elétricos exigem menor ou (mais drasticamente) nenhum motor, que atualmente é o principal componente para o alumínio dentro dos “veículos leves” hoje.

Olhando para o futuro, parece provável que, com a mudança de tecnologia, novos materiais serão desenvolvidos, possivelmente exigindo redução do conteúdo de alumínio em favor de oportunidades para integrar fibras de carbono, magnésio e componentes impressos em 3D. Essas oportunidades e problemas potenciais destacam uma necessidade crescente de equipamentos modernos e flexíveis de tratamento térmico de alumínio.

Sistemas Modernos de Tratamento Térmico de Componentes Estruturais de Alumínio As necessidades e expectativas dos novos sistemas de tratamento térmico mudaram rapidamente na última década e estão mudando novamente. O aumento do conhecimento metalúrgico, de processo e de produto, combinado com cadeias de suprimentos cada vez mais integradas, teve um grande impacto na maneira como os engenheiros de fornos desenvolvem sistemas modernos de tratamento térmico de componentes de alumínio. Os sistemas de tratamento térmico não têm mais construções dedicadas ou espaços amplos. O espaço é limitado e, mais importante, valioso.

Quanto mais flexível for o espaço disponível em uma única unidade de produção, maior será a proteção do futuro para mudanças de capacidade e / ou processo.

Os sistemas tradicionais de tratamento térmico (Fig. 3)

Fig. 3. Linha tradicional de tratamento térmico de alumínio

Fig. 4. Sistema de tratamento térmico rotativo

eram sistemas lineares grandes, ocupando (e desperdiçando) valiosos espaços no chão de fábrica. Sistemas como os descritos na Figura 3 frequentemente ocupariam vários milhares de metros quadrados, com partes substanciais do espaço ocupado e, portanto, subutilizadas. Firmemente invadidas pelas crescentes necessidades de uma instalação de produção global, os sistemas modernos devem estar mais integrados (Fig. 4), ocupando 35% menos espaço do que os sistemas tradicionais - tudo isso enquanto os requisitos de produção estão aumentando.

Durante a introdução inicial de componentes estruturais de alumínio de paredes finas, os desenvolvedores de sistemas personalizados de tratamento térmico foram expostos a volumes de produção de 150.000 peças / ano. Em 2005, os sistemas foram solicitados com taxas de produção de 500.000 peças / ano e, até 2017, as taxas de produção solicitadas dobraram para 1.000.000 unidades / ano.

Embora essas taxas de produção aumentadas demonstrem o crescimento do mercado e a centralização da produção, é o detalhe de acompanhamento dessas solicitações que demonstra as crescentes demandas de capacidade e flexibilidade dos sistemas modernos.

Das chaves para o sucesso tanto das soluções compactas quanto da flexibilidade geral do sistema, nenhuma pode ser mais importante do que sistemas de manuseio de materiais fortemente integrados. Inicialmente, a introdução de robôs em células de tratamento térmico permitia o manuseio individual de peças ou acessórios. Acabaram-se os dias de manuseio manual de carcaças estruturais de paredes Industrial Heating

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TRATAMENTO TÉRMICO & NÃO FERROSOS

Fig. 5. Propriedades mecânicas e precisão dimensional são mais previsíveis

finas 10 vezes antes de serem preparados para entrega; inventários de trabalho em processo excessivos e dispendiosos (WIP - Work in Process); e sistemas centralizados de tratamento térmico que consomem milhares de metros quadrados de espaço físico e lucro líquido.

Hoje, os engenheiros são desafiados a desenvolver sistemas que eliminem a necessidade de sistemas de tratamento térmico grandes e centralizados, múltiplos cenários de manuseio e inventários de WIP caros. Os sistemas avançados de tratamento térmico de fundidos de alumínio de parede fina agora recebem peças fundidas diretamente das células HPDC, eliminando assim a necessidade de trabalho adicional, esteiras e armazenamento. Tradicionalmente, esses sistemas foram identificados como sistemas de tratamento térmico sem cesto (BHTS - Basketless Heat-Treatment Systems).

Esses sistemas modernos recebem peças fundidas diretamente da célula de fundição (em alguns casos, recuperando o calor remanescente da operação de fundição), enquanto os sistemas de controle rastreiam seu valioso histórico crítico de parâmetros de processamento ao longo de todo o processo via serialização única de peças (2Dmatrix). Esse recurso de rastreamento permite que cada peça seja historicamente avaliada e auditada para obter parâmetros de processamento adequados, como temperaturas de solubilização, resfriamento de precisão (PAQ ™ - Precision Air Quenching ) e temperaturas de envelhecimento artificial.

Os atuais sistemas de tratamento térmico de fundidos de componentes estruturais são projetados para aqueci46 OUT A DEZ 2018

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mento rápido e ciclos de encharque uniformes, o que reduz bastante o tamanho geral dos sistemas. Isto é obtido através da eliminação de grandes suportes e acessórios de componentes de aço que consomem enormes quantidades de energia de aquecimento e custos de capital e manutenção. Além disso, os engenheiros estão utilizando ferramentas avançadas de modelagem de ar forçado e projetos avançados de recirculação para fornecer tecnologias de processamento eficientes.

As carcaças estruturais de alumínio HPDC desenvolvem suas propriedades finais por meio de processos térmicos. Uma das partes mais importantes do processo é o resfriamento. Nesse processo, o componente é rapidamente descarregado do forno de solubilização para um resfriamento de ar de precisão (PAQ ™). Os processos tradicionais receberiam grandes lotes de peças fundidas para resfriamento, produzindo um resfriamento não uniforme e, em última análise, propriedades mecânicas imprevisíveis. Os sistemas de tratamento térmico modernos e eficientes em termos de espaço aproveitam os benefícios do manuseio robótico para gerenciar a rápida transferência de resfriamento, ao mesmo tempo em que se beneficiam do PAQ de lotes menores e individuais, onde o resfriamento resulta em propriedades mecânicas mais previsíveis e precisão dimensional do fundido (Fig. 5).

Como mencionado anteriormente, a f lexibilidade é a maior necessidade de equipamentos modernos de tratamento térmico de alumínio. Com a adição de visão aos sistemas robóticos de manuseio de materiais, uma única célula de tratamento térmico não está mais limitada a ser um único processo T5, T6 ou T7. Agora as células podem ser multiprocessos e multi-partes.

Utilizando visão e interconectividade com um CLP (Controlador Lógico Programável), os sistemas de manuseio de materiais podem agora determinar o processo de tratamento térmico exigido pela peça - tudo baseado em programação prévia. Além disso, essas células multi-processo ainda ocupam pegadas menores do que as células tradicionais de tratamento térmico.

PARA MAIS INFORMAÇÕES: Contate Graeme Kirkness e Tim Donofrio, Can-Eng Furnaces International, Ltd., 6800 Montrose Road, P.O. Box 628 Niagara Falls, Ontario - Canada L2E 6V5; tel: +1 905356-1327; fax: +1 905-356-1817; e-mail: jsaliba@can-eng.com; web: www.can-eng.com

CURSOS DE FÉRIAS 2019 Programação: Fevereiro e Julho TECNOLOGIA DE RETIFICAÇÃO CENTERLESS

OPERAÇÃO DE SISTEMA DE TT POR INDUÇÃO

4, 5 e 6 de Fevereiro

1 e 2 de Julho

OPERAÇÃO DE SISTEMA DE TT POR INDUÇÃO

METALURGIA DOS FERROS FUNDIDOS

7 e 8 de Fevereiro METALOGRAFIA E PROPRIEDADES DOS TRATAMENTOS TÉRMICOS E TERMOQUÍMICOS

11 e 12 de Fevereiro

4 e 5 de Julho TECNOLOGIA DE RETIFICAÇÃO CENTERLESS

8, 9 e 10 Julho TECNOLOGIA DE BRUNIMENTO

TECNOLOGIA DE BRUNIMENTO

13, 14 e 15 Fevereiro TEMPERABILIDADE DE MATERIAIS FERROSOS

18 e 19 de Fevereiro

15, 16 e 17 Julho TEMPERABILIDADE DE MATERIAIS FERROSOS

22 e 23 Julho PIROMETRIA TUS SAT - AMS 2750, CQI 9

PIROMETRIA TUS SAT - AMS 2750, CQI 9

20 e 21 de Fevereiro

25 e 26 Julho Os cursos de férias são oferecidos na sede do Grupo Aprenda, em Campinas/SP.

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26 e 27 de Fevereiro PROCESSO DE ESTAMPAGEM - TEORIA E SIMULAÇÃO

26, 27 e 28 de Julho

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2019

EVENTOS DE METALURGIA METALLURGY EVENTS IN BRAZIL VI SEMINÁRIO DE PROCESSOS DE TRATAMENTOS TÉRMICOS 27 e 28 de Março 6th Heat Treatment Processes Seminar - Mar 27 and 28 II ENTENDA LEAN - CAMPINAS 26 deAbril 2nd Understanding Lean - Apr 26 VI SEMINÁRIO DE MANUTENÇÃO E SEGURANÇA DE FORNOS INDUSTRIAIS 05 e 06 de Junho 6th Furnace Maintenance and Safety Seminar, Jun 05 and 06 III ENGRENAGENS - USINAGEM E TRATAMENTO TÉRMICO 18 e 19 de Setembro - Sorocaba/SP 3rd Gears Seminar - Machining and Heat Treatment, Sep 18 and 19 II SEMINÁRIO DE CONFORMAÇÃO E APLICAÇÃO DE AÇOS DE ALTO DESEMPENHO 22 e 23 de Outubro - São Paulo 2nd PHS - Press Hardening Steels - Forming Application, Oct 22 and 23 I SEMINÁRIO DE TECNOLOGIA DE ESTAMPAGEM 20 e 21 de Novembro - Minas Gerais 1st Stamping Technology Seminar, Nov 20 and 21 VII SEMINÁRIO TECNOLOGIA DO FORJAMENTO 04 e 05 de Dezembro - São Paulo 7th Forging Technology Seminar, Dec 04 and 05 Para mais informações contate-nos For more information, contact us +55 19 3288-0437 contato@grupoaprenda.com.br | grupoaprenda.com.br