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Perguntas frequentes: Revestimento

Compreenda o que é o revestimento e como é utilizado.

As seguintes respostas às perguntas frequentes podem ajudá-lo a selecionar os produtos de revestimento mais adequados para sua aplicação.

Todas as indústrias estão expostas a alguma forma de desgaste destrutivo de suas peças, componentes ou equipamentos em serviço. Devido ao impacto do desgaste, as peças metálicas falham regularmente em seu uso pretendido, através da perda de dimensão e funcionalidade, o que pode resultar em tempo de inatividade não planejado.

O revestimento, também conhecido como revestimento duro, soldagem de superfície e revestimento por soldagem, oferece uma solução para o ressurgimento de peças desgastadas em vez de substituí-las, bem como para a proteção de peças novas.

“Revestimento” é a deposição de uma camada superficial por soldagem, que é mais dura do que o material de base, seu objetivo é conferir resistência ao desgaste.

As propriedades geralmente procuradas através da aplicação de revestimento duro são maior resistência ao desgaste por abrasão, impacto, adesão (metal com metal), calor, corrosão ou uma combinação desses fatores.

Uma ampla gama de ligas de revestimento está disponível para atender às necessidades de praticamente qualquer peça metálica. Algumas ligas são muito duras, enquanto outras são mais macias com partículas resistentes à abrasão dispersas por toda parte. Certas ligas são projetadas para reconstruir uma peça até uma dimensão necessária, enquanto outras são projetadas para serem um revestimento final que protege a superfície de trabalho.

Através do revestimento, um metal de enchimento é usado para se ligar ao metal de base do equipamento para atingir dimensões específicas ou propriedades de desgaste, como resistência ao impacto, desgaste adesivo ou abrasão. O revestimento pode ser aplicado através de uma variedade de tecnologias, como processos de soldagem, aspersão térmica, spray-fuse ou processos similares, usados predominantemente para reduzir o desgaste.

O revestimento fornece o meio mais econômico para minimizar o desgaste e aumentar a vida útil das peças ressurgidas, em até 300 % em comparação com peças não revestidas.

Desde sua criação em 1966, a Welding Alloys tornou-se líder reconhecida no desenvolvimento de ligas premium de revestimento e ligas especiais. Oferecemos centenas de produtos de revestimento, adequados para uma variedade de processos para reparar e/ou prevenir o desgaste de peças em serviço.

As principais razões pelas quais as empresas utilizam o revestimento incluem:

  1. Economia de Custos – O revestimento/revestimento duro de peças metálicas desgastadas pode resultar em uma condição nova ou melhor que nova das peças, entre 25 – 75 % do custo de substituição. Além disso, economias podem ser alcançadas através do uso de metais de base menos caros.
  2. Vida Útil Estendida do Equipamento – O revestimento de peças através do revestimento pode estender sua vida útil entre 30 – 300 % quando comparado com peças não revestidas.
  3. Maior Eficiência Operacional – Peças de maior duração podem reduzir o tempo de inatividade, resultando em tempo de operação estendido e menos paradas de planta, associadas à substituição de peças desgastadas.
  4. Menores Inventários de Peças Sobressalentes – Menos peças de substituição são necessárias. Em vez de manter um inventário extenso de peças sobressalentes, peças desgastadas podem ser reconstruídas.
  5. Impacto ambiental positivo – O ressurgimento de peças existentes, em vez da substituição, resulta em menores requisitos de energia, quando comparado à energia necessária para produzir peças novas. Isso reduz o impacto de CO2 em nosso planeta.
  1. Reconstrução ou acumulação

“Reconstrução” é a restauração de uma peça às suas dimensões iniciais quando sua geometria foi alterada pelo desgaste. Normalmente, um metal de enchimento homogêneo é usado: sua composição química e características mecânicas são semelhantes ou idênticas às do metal de base.

Em alguns casos, no entanto, uma liga heterogênea poderia ser usada, desde que suas características sejam compatíveis com as do substrato.

Os três principais fatores na escolha de um metal de enchimento adequado para reconstrução são:

  • O risco de trincamento a frio: tanto a temperatura de pré-aquecimento quanto a temperatura entre passes precisam ser definidas (normalmente determinadas pelo tipo de material de base).
  • A temperatura de serviço e, portanto, as diferenças na expansão térmica entre o metal de enchimento e o metal de base.
  • Compatibilidade entre o metal de enchimento de reconstrução e qualquer revestimento subsequente.
  1. Camada intermediária

Também conhecida como “subcamada” ou “transição metálica”, uma camada intermediária é usada quando necessário para superar problemas de incompatibilidade entre substrato e revestimento.

Por que usar uma camada intermediária?

  • Para fornecer uma boa base entre o metal de base e o revestimento.
  • Para evitar a propagação de trincas de contração do revestimento para o metal de base.

Deve-se ter cuidado ao escolher o metal de enchimento para a camada intermediária. Se as diferenças na elasticidade ou expansão térmica entre o metal de base, camada intermediária e revestimento forem muito grandes; tensões excessivas podem ser geradas nas juntas soldadas. Isso pode fazer com que falhe prematuramente.

  1. Revestimento ou sobreposição

Revestimento é a deposição de uma camada superficial por soldagem, que é mais dura do que o material de base. Seu objetivo é conferir resistência ao desgaste. Camadas revestidas também podem ser caracterizadas pelas seguintes propriedades:

  • Solidez (trincas são aceitáveis em alguns casos).
  • Tenacidade, dependendo da necessidade de resistir ao impacto.
  • Resistência a tensões ambientais, como corrosão e altas temperaturas.

O revestimento pode envolver a deposição de uma ou várias camadas de metal de solda. Alguns tipos são projetados para serem aplicados em apenas uma camada, enquanto outros podem ser aplicados em múltiplas camadas. “Revestimento preventivo” é a aplicação de revestimento a um componente totalmente novo. Neste caso, a natureza do metal de base pode ser menos relevante, além de considerações de custo. “Revestimento corretivo” envolve a reconstituição de uma peça já desgastada, portanto a compatibilidade com o material da peça precisa ser considerada.

Para uma ilustração desses processos, consulte a página 12 de nosso folheto Fundamentos do Revestimento por Soldagem a Arco.

Cada vez mais, procedimentos de soldagem semiautomáticos e automáticos são usados para revestimento. Os seguintes processos de soldagem populares são utilizados. Observe que estas Perguntas Frequentes não cobrem processos como aspersão térmica, laser, etc.

Processo de Soldagem a Arco com Eletrodo de Tungstênio e Gás (TIG)

No processo TIG, um arco elétrico é produzido entre um eletrodo de tungstênio refratário e a peça. Um arame de enchimento metálico pode ou não ser usado.

A poça de solda é protegida da oxidação por uma atmosfera inerte (frequentemente argônio).

Processo de Soldagem a Arco com Eletrodo Revestido

O eletrodo consumível é composto por um arame de núcleo sólido e um revestimento de fluxo. Um arco elétrico cria uma poça de solda entre o núcleo do eletrodo e a peça. A escória produzida pela fusão do revestimento protege o metal fundido contra oxidação e pode contribuir para a análise química dos depósitos.

Eletrodo tubular

Um eletrodo tubular consiste em um tubo de aço fino preenchido com uma mistura de pó. Este tipo de eletrodo é usado apenas para aplicações de revestimento duro. Um arco elétrico uniforme é formado entre a parede do tubo e a peça. Isso resulta em menor diluição e depósitos mais largos em comparação com um eletrodo revestido convencional.

Este tipo de eletrodo é menos suscetível à absorção de umidade do que eletrodos padrão

Processo de Soldagem a Arco com Proteção Gasosa ou Arame Tubular

O metal fundido é obtido criando um arco elétrico entre um eletrodo de arame (sólido ou tubular) e o metal de base. Arames tubulares:

  • Melhoram as características de fusão
  • Protegem o metal fundido contra oxidação excessiva
  • Oferecem uma gama mais ampla de ligas que podem ser depositadas

Dependendo do gás de proteção usado, os termos Metal Inert Gas (MIG) e Metal Active Gas (MAG) são frequentemente usados. Este procedimento é fácil de automatizar.

Processo de Arco Aberto / Autoprotegido

Este processo é semelhante ao MIG/MAG, mas tem a vantagem de não exigir o uso de um gás de proteção.

É geralmente usado nos seguintes casos:

  • Condições de trabalho inadequadas para outros procedimentos de soldagem (soldagem ao ar livre, correntes de ar, etc.).
  • A exposição à atmosfera não tem efeito negativo no desempenho do depósito.
  • Este procedimento é particularmente usado para soldagem de revestimento (excelentes características de dureza e resistência ao desgaste).

Processo de Soldagem a Arco Submerso

O metal fundido é gerado por um arco elétrico entre um arame e a peça, sob uma “manta” de fluxo em pó. O arco elétrico não é visível e os fumos de soldagem são principalmente absorvidos pela camada de fluxo. A configuração do procedimento e o uso de fluxo em pó restringem sua aplicação a posições de soldagem planas em chapas e rolos. O procedimento de soldagem a arco submerso fornece taxas de deposição muito altas.

Para mais informações, consulte nosso folheto Fundamentos do Revestimento por Soldagem a Arco.

A tecnologia de revestimento continua a evoluir e há uma ampla gama de equipamentos, fontes de energia e consumíveis para escolher e uma série de fatores a considerar.

Equipamento de Soldagem

  • A disponibilidade e os tipos de equipamento de soldagem, o tamanho da fonte de energia e se a faixa de amperagem é adequada para revestimento. Qual posição de solda será usada e o componente pode ser ajustado para permitir soldagem na posição de solda plana?

Processo de Soldagem

  • Seu equipamento escolhido requer soldagem com eletrodo revestido SMAW, soldagem semiautomática FCAW-S ou FCAW-G ou soldagem SAW?

Escolha de Consumível de Revestimento

  • A disponibilidade, qualidade e desempenho dos materiais de revestimento são considerações fundamentais, bem como determinar o diâmetro do eletrodo SMAW ou arame que será melhor para sua aplicação. Se a soldagem com arame for usada, determine também qual processo de arame é melhor para sua aplicação, como arame tubular com proteção gasosa FCAW-G, arame tubular autoprotegido FCAW-S ou arame de arco submerso SAW.

Se você precisar de assistência na seleção e pedido do consumível de soldagem mais adequado, entre em contato com a Welding Alloys

Nível de habilidade do operador

  • A habilidade do operador deve ser levada em consideração ao selecionar o processo de soldagem a arco a ser usado. Os processos de soldagem variam de manual, semiautomatizado a totalmente automatizado e cada um requer diferentes níveis de habilidade.

Ambiente físico

  • Se o local de soldagem é interno ou externo, acessibilidade e quaisquer condições específicas precisam ser consideradas. Para garantir padrões adequados de saúde e segurança, a ventilação e o equipamento de extração de fumos devem ser adequados.

Componente/peça soldada

  • A forma do componente, tamanho da área e características precisarão ser considerados. Determine a posição de soldagem que será usada e o componente pode ser ajustado para permitir soldagem na posição de solda plana?

Requisitos de depósito de solda

  • Fatores adicionais que impactarão a preparação incluem componentes previamente soldados, acabamentos pintados, óleo ou sujeira.
  • Determine se há requisitos de usinagem especificados e qual acabamento é desejado.
  • Confirme a espessura de depósito desejada ou dimensões finais
  • Você tem metas de produção específicas que determinam uma taxa de deposição alvo?
  • Os cordões de solda serão deixados sem retificação ou usinagem?

A escolha do material de soldagem dependerá de três fatores principais:

  1. Metal de Base

O metal de base do equipamento a ser revestido é uma consideração importante ao selecionar um metal de enchimento de revestimento. Leia mais sobre quais metais de base podem ser revestidos e considerações fundamentais.

  1. Tipo de Desgaste

Uma consideração primária na seleção das camadas finais de revestimento é o tipo de desgaste encontrado em serviço. Em muitos, senão na maioria dos casos, o desgaste é o resultado de uma combinação de dois ou mais dos fenômenos descritos nesta seção. Leia mais sobre os diferentes tipos de desgaste.

  1. Método de Soldagem a Arco

A escolha do método de soldagem a arco mais adequado depende do tamanho e número de componentes, equipamento de posicionamento disponível e frequência de revestimento. Cada vez mais, procedimentos de soldagem semiautomáticos e automáticos são usados para revestimento. Leia mais sobre os processos disponíveis.

O controle da diluição é essencial ao revestir, pois a diluição afeta a composição química do depósito, dureza e qualidade. Durante a soldagem, parte do metal de base se dissolve na poça de solda, diluindo-a. A taxa de deposição é uma consideração importante ao avaliar a economia geral do revestimento e é importante selecionar o procedimento de soldagem mais adequado.

A diluição pode ser definida como a proporção de material de base no metal de solda resultante e, para um depósito de cordão único, geralmente é considerada como a razão da área de seção transversal do material de base fundido para a área de seção transversal total da zona de fusão, conforme demonstrado por DuPont e Marder (1996).

O controle da diluição é essencial ao revestir, pois afeta a composição química do depósito, dureza e qualidade. Durante a soldagem, parte do metal de base se dissolve na poça de solda, diluindo-a assim.

A diluição é calculada da seguinte forma: % diluição = B/ (A + B) x 100

Durante as operações de revestimento, a diluição deve ser limitada para otimizar as características do depósito, garantindo ao mesmo tempo uma boa fusão com o substrato. Como a diluição pode ser controlada?

Selecione o procedimento de soldagem correto, particularmente o aporte térmico.

Sequência de soldagem: uma sobreposição de passes de solda, de cerca de 50 %, fornece bom controle de diluição. O revestimento de múltiplos passes resulta em menor diluição do que o revestimento de passe único.

Para uma melhor compreensão do controle de diluição, consulte a ilustração na página 20 de nosso folheto Fundamentos do Revestimento por Soldagem a Arco.

A taxa de deposição expressa a quantidade de metal de solda utilizável que será depositada em uma hora de tempo real de arco aberto.

  • Esta é a taxa na qual o metal de solda pode ser depositado por um determinado eletrodo ou arame, normalmente expressa em lbs/h ou kg/h.
  • Ela se baseia na produção contínua, não permitindo tempo para paradas/partidas/limpeza ou inserção de novos eletrodos.
  • A taxa de deposição é diretamente proporcional à corrente de soldagem que está sendo utilizada.
  • Em uma máquina de corrente constante, o aumento da amperagem aumenta a taxa de deposição. Com uma máquina de tensão constante, o aumento da velocidade de alimentação do arame aumenta a taxa de deposição.

Com cada processo de soldagem, a taxa de depósito típica e a porcentagem de diluição variam. Para saber mais, consulte a tabela de resumo na página 18 do nosso livreto Fundamentals of Hardfacing by Arc Welding.

Os metais de base mais frequentemente submetidos a revestimento incluem:

  • Aços inoxidáveis
  • Aços manganês
  • Aços carbono e ligados
  • Ferros fundidos
  • Ligas à base de níquel
  • Ligas à base de cobre

Principais considerações sobre o metal de base

O material de base do equipamento a ser revestido é uma consideração importante ao selecionar um metal de adição para revestimento.

Aços de baixa liga e de alto carbono

Uma proporção significativa de equipamentos industriais é produzida utilizando aços de baixa liga e de alto carbono. Aços carbono e de baixa liga com teor de carbono inferior a 1 % podem receber revestimento sem o uso de uma camada de amanteigamento, enquanto ligas de alto carbono podem exigir uma camada de amanteigamento especial. Materiais de base que contêm maiores quantidades de carbono e/ou teor de liga também tendem a ser mais frágeis e podem exigir pré e/ou pós-aquecimento, ou alívio de tensões para evitar trincas; o mesmo se aplica a materiais de base mais espessos.

Aços manganês austeníticos são usados em equipamentos por suas propriedades de resistência à abrasão e ao impacto e são adequados para revestimento. Os aços manganês austeníticos também não exigem pré-aquecimento, a menos que a temperatura da peça seja inferior a 10 °C, a fim de remover a umidade do aço. No entanto, os aços manganês austeníticos podem tornar-se frágeis durante o processo de soldagem. Durante o revestimento, a temperatura do metal de base deve permanecer abaixo de 260 °C. Caso essa temperatura seja excedida por períodos prolongados, a fragilidade do metal aumentará e a resistência à abrasão do aço será reduzida. A reação tempo-temperatura descrita acima é acelerada em aços manganês austeníticos com alto teor de carbono e baixo teor de manganês.

Para todos os materiais, é importante realizar a pré-limpeza da peça antes do processo de revestimento. Limpe a peça para remover todos os contaminantes e, se necessário, remova as camadas antigas de revestimento, bem como quaisquer trincas, por goivagem por arco de carbono ou plasma, ou por meio de esmerilhamento.

Determinar o tipo de desgaste pode ser desafiador, mas é um fator importante para determinar qual produto e processo de soldagem devem ser usados.

O desgaste pode ser descrito como um processo de remoção gradual de material de superfícies de sólidos sujeitos a contato e deslizamento, onde ocorrem danos às superfícies de contato como resultado do desgaste. Normalmente, as peças desgastadas não falham por um único tipo de desgaste, mas por uma combinação de modos, como abrasão e impacto.

As categorias de desgaste listadas abaixo não são uma lista exaustiva; no entanto, representam os fenômenos de desgaste mais comuns e sua contribuição percentual estimada para o desgaste total:

A: Mecanismos de desgaste

O estudo de superfícies que interagem em movimento relativo e seu efeito no atrito e no desgaste é chamado de “Tribologia”. Para obter a melhor caracterização possível dos mecanismos de desgaste em metais, três elementos devem ser compreendidos:

  1. O material de base, ou substrato, é caracterizado por sua composição química e seu método de produção (laminado, forjado, fundido), ou seja, suas propriedades mecânicas. A geometria do componente também desempenha um papel fundamental. Essas informações nos permitem entender sua suscetibilidade ao desgaste e as condições de soldagem necessárias durante o reparo, reconstrução e/ou aplicação de revestimento duro.
  2. O elemento externo (abrasivo) que causa o desgaste do substrato é caracterizado por suas propriedades dinâmicas e físicas. Sua dureza, forma e textura determinam o nível de dano que causará, dependendo da pressão, velocidade e ângulo de contato com o substrato.
  3. O ambiente em que o desgaste ocorre é um fator essencial na escolha da solução de soldagem ideal. Condições operacionais como temperatura, pressão e umidade devem ser caracterizadas tanto quanto possível.

B: Diferentes tipos de desgaste

  1. Abrasão de baixa e moderada tensão/baixo impacto

Este tipo de desgaste é o resultado de partículas esfregando/deslizando no substrato. Como a pressão desses abrasivos é muito baixa, eles não mudam de tamanho e não se quebram. Como o ângulo de ataque dessas partículas é muito baixo, o termo “microusinagem” é às vezes utilizado.

Os seguintes termos são usados na área:

  • “Abrasão de baixa tensão”, onde dois corpos estão envolvidos: o abrasivo e o substrato.
  • “Abrasão de moderada tensão”, onde três corpos estão envolvidos: duas superfícies movendo-se uma contra a outra com um abrasivo entre elas.

Quanto mais afiado e duro for o abrasivo, maior será a taxa de abrasão. Como não há impacto, a ductilidade do substrato não é um problema. Desde que a dureza do material de base seja superior à do elemento externo, o desgaste ou abrasão será muito baixo. Peças com revestimento, chapas de aço tratadas termicamente e componentes cerâmicos são usados para resistir ao desgaste nessas situações (ex.: 400 HB).

  1. Abrasão de alta tensão/abrasão sob pressão

A abrasão sob alta pressão ocorre em equipamentos onde o abrasivo é comprimido entre duas superfícies. O abrasivo é então quebrado em muitos pedaços. Devido à alta pressão, o desgaste da superfície manifesta-se na forma de lascamento, possivelmente goivagem, desprendimento de fases duras (carbonetos, boretos etc.) ou deformação plástica da matriz.

A solução de revestimento deve, portanto, ser um equilíbrio otimizado entre rendimento, ductilidade e dureza. Um exemplo típico onde este tipo de desgaste pode ocorrer é em um britador de carvão.

  1. Abrasão severa (goivagem)/alto impacto

O termo “abrasão por goivagem” também é utilizado. Isso denota uma combinação de abrasão baixa, moderada e alta combinada com impacto. Este tipo de desgaste resulta em grandes lascas e riscos. Pode ser acompanhado por deformação plástica. Uma solução para goivagem requer o uso de materiais dúcteis que resistam ao choque (força aplicada a um único ponto de contato) e ao impacto (força aplicada a múltiplos pontos de contato). Aços manganês são frequentemente usados em aplicações que envolvem choques repetidos, enquanto ligas de carboneto de titânio são ideais para resistir a impactos. Um exemplo típico de uma peça sujeita a este tipo de desgaste é um martelo de britador.

  1. Adesão/atrito

Quando dois corpos metálicos esfregam um contra o outro e o material é transferido de um substrato para o outro, isso é conhecido como “desgaste adesivo”. Este tipo de desgaste ocorre sob condições de alta temperatura, alta pressão e atrito. O contato entre superfícies irregulares, acompanhado de movimento relativo, resulta na microfusão de asperezas que são imediatamente cisalhadas. Qualquer irregularidade pode não ser visível a olho nu, pois este mecanismo de desgaste ocorre em nível microscópico. A taxa de desgaste adesivo depende de vários fatores: a força que atua entre as duas superfícies, a velocidade relativa, a temperatura do ambiente de trabalho, a condição da superfície e os coeficientes de atrito da superfície. O tipo de material utilizado também tem influência. O uso de materiais com estruturas cristalográficas idênticas tende a aumentar o risco de adesão. Alguns exemplos de peças onde ocorre adesão ou atrito são rolos de lingotamento contínuo, tesouras e rolamentos.

  1. Erosão (semelhante à abrasão)

Este tipo de desgaste ocorre quando partículas sólidas ou gotas de líquido atingem uma superfície em alta velocidade. A taxa de desgaste depende do ângulo de ataque do elemento externo e da velocidade com que é projetado. As propriedades físicas do substrato determinam a taxa de desgaste por erosão. Em ângulos de ataque baixos (menos de 30°), a erosão ocorre devido a microusinagem comparável à abrasão de baixa ou moderada tensão. A taxa de desgaste depende diretamente da dureza do substrato. Em um ângulo de ataque mais alto (30 a 90°), as partículas erosivas deformarão ou até lascar o substrato. Torna-se então necessário usar materiais capazes de absorver a energia liberada pelo impacto sem deformar ou trincar. Um exemplo típico de onde este tipo de desgaste pode ocorrer é em equipamentos de desidratação de lodo.

  1. Cavitação

A cavitação ocorre quando líquidos altamente turbulentos estão em contato com uma superfície sólida. Cavidades são formadas no líquido e implodem, criando desgaste. O termo “erosão por cavitação” também é usado. A cavitação repetida resulta em cargas cíclicas, desgaste e fadiga do metal base. Trincas de fadiga resultam então em falha do componente. Sob tais tensões, materiais que oferecem alta tenacidade mostram maior resistência a este tipo de desgaste, pois dissipam a energia liberada pela implosão das cavidades. Um exemplo típico de equipamento onde a cavitação pode ocorrer são as pás de turbinas hidrelétricas.

  1. Fadiga térmica

Este tipo de fadiga refere-se ao desgaste gerado por cargas de ciclo térmico no metal base. Quando uma peça é repetidamente aquecida e resfriada, ocorrem expansão e contração. Esses processos levam ao trincamento superficial conhecido como “trincamento por fadiga térmica”. Exemplos típicos de onde este tipo de desgaste pode ocorrer incluem ferramentas de forjamento e rolos de laminação a quente.

  1. Fretting

Os tipos de desgaste mencionados anteriormente resultam em uma perda contínua de material. O “fretting” é causado quando há uma ação recorrente de rolamento ou deslizamento entre dois componentes. Sob tais condições, será observada uma perda súbita de material, na forma de pitting ou lascamento. Peças que rolam ou deslizam sob alta pressão são submetidas a cargas mecânicas pesadas. Trincas podem aparecer e se propagar sob carga, podendo até causar spalling ou sulcamento. Exemplos típicos de peças onde ocorre fretting incluem dentes de engrenagem, trilhos e prensas de rolos.

  1. Corrosão

O desgaste por corrosão é um tópico vasto e complexo. Soluções de revestimento são frequentemente usadas para mitigar os efeitos da corrosão. Aços inoxidáveis austeníticos (série 300) e ligas à base de níquel são preferidos. Em testes de qualificação de soldagem, este tipo de revestimento deve atender a certos requisitos, particularmente dobramento de 180° sem trincas. O revestimento duro não requer este tipo de teste. Para aplicações de revestimento duro, a corrosão não é uma questão importante. Exemplos típicos de peças sujeitas à corrosão incluem transportadores de rosca para papel ou rolos de lingotamento contínuo.

  1. Desgaste combinado

Em algumas aplicações, o equipamento pode ser submetido a várias tensões ao mesmo tempo. Isso resulta em uma combinação de diferentes tipos de desgaste ocorrendo. Por exemplo, corrosão e/ou altas temperaturas podem ser combinadas com outros tipos de desgaste, conhecidos como fatores secundários.

As principais categorias podem ser divididas em dois grupos:

Grupo 1: À base de ferro com menos de 20% de liga

Aços de baixa liga

Esses metais de adição contêm no máximo 0,2% de carbono e a dureza após a soldagem não excede 250HV. Eles são produzidos para uso na reconstrução de peças antes do revestimento duro. Eles fornecem uma transição metalúrgica entre o metal base macio e o revestimento duro. O metal depositado tem boas propriedades mecânicas e resiste bem à compressão. Sua composição, no entanto, significa que esses metais de adição respondem mal ao desgaste.

Os produtos da Welding Alloys incluem HARDFACE BUF-O

Aços de média liga

Os metais de adição mais comumente usados são aqueles que depositam uma estrutura martensítica-bainítica. Estes são metais de adição de baixo custo com adições de liga para dar resistência ao desgaste. Além do carbono, eles podem conter:

  • Elementos formadores de carboneto, como cromo e molibdênio.
  • Elementos que refinam a estrutura, como manganês.

A dureza do depósito de solda pode variar de 250 a 700HV. É útil notar que depósitos com dureza inferior a 300HV são fáceis de usinar, enquanto o revestimento que excede 50HRC geralmente é impossível de usinar.

Quanto mais duro o depósito, maior sua resistência à abrasão sob tensões baixas ou moderadas. Tais materiais são frequentemente encontrados em atividades de movimentação de terra e agrícolas.

Os produtos da Welding Alloys incluem ROBODUR K 250-G, ROBODUR K 600-G, HARDFACE T-G, HARDFACE L-G

Aços inoxidáveis martensíticos

Aços inoxidáveis martensíticos, com mais de 12% de Cr, oferecem boa resistência ao desgaste por fadiga térmica e corrosão. Esses graus são ideais para aplicações onde há desgaste metal-metal a quente. Aços inoxidáveis martensíticos são amplamente usados na fabricação de aço e forjamento para operações de fundição, laminação e conformação. A adição de elementos como nitrogênio e cobalto aumenta a resistência dessas ligas a altas temperaturas e corrosão.

O nitrogênio reduz a segregação de carbonetos de cromo nos contornos de grão e fornece resistência melhorada à corrosão por pitting (PREN=Cr+3.3Mo+16N). O cobalto confere ao depósito resistência melhorada a altas temperaturas e, portanto, tanto à fadiga térmica quanto à corrosão em alta temperatura.

Ao revestir um metal base de baixa ou média liga com aços inoxidáveis martensíticos, é vantajoso aplicar uma camada tampão especial super-ligada em cromo (~ 17%) para garantir a solidez metalúrgica e evitar trincamento em serviço.

Os produtos da Welding Alloys incluem CHROMECORE 430-G, CHROMECORE 434N-S, CHROMECORE 414DN-S.

Aços-ferramenta

Aços-ferramenta são usados para conformação em alta temperatura em ciclos repetidos. Eles devem suportar uma faixa de temperatura de 500-600 °C sem amolecer. Elementos como molibdênio, vanádio, titânio e tungstênio são adicionados para garantir isso.

Ferramentas de forjamento, como facas, matrizes fechadas, martelos e mandris, são feitas desses aços ou revestidas com eles. Eles exibem boa resistência aos efeitos combinados de fadiga térmica, deformação plástica e fretting. Mais adiante, vemos que outras soluções mais altamente ligadas estão disponíveis, baseadas em ligas de cobalto e níquel (STELLOY).

Os produtos da Welding Alloys incluem ROBOTOOL 46-G, HARDFACE WLC-G, HARDFACE AR-G

Aços austeníticos ao manganês

Aços com 12 a 14% de Mn têm uma estrutura austenítica macia (dureza ~ 200HV), com a capacidade de endurecer por trabalho superficial quando a peça é submetida a alto impacto. Durezas de cerca de 500HV podem ser alcançadas.

Quando trincas se formam em serviço, a vida útil do revestimento não é necessariamente comprometida. De fato, este tipo de depósito mostra alta resistência à propagação de trincas.

Graus de 14% Mn contêm cerca de 1% de carbono. Isso resulta em fragilização se a taxa de resfriamento for muito lenta, devido à precipitação de carbonetos nos contornos de grão. Componentes soldados são frequentemente tratados em solução a 1000 °C para dar uma estrutura puramente austenítica.

Infelizmente, o recozimento em solução nem sempre é possível. Temperaturas entre passes excessivas e resfriamento excessivamente lento devem ser evitados. Arames tubulares são idealmente adequados para alcançar isso, combinando solidez metalúrgica com produtividade.

Ao revestir com aço de 14% Mn em um substrato não ligado ou de baixa liga, o uso de uma camada tampão de aço inoxidável austenítico (307 ou 312) é altamente aconselhável. Isso evita qualquer risco de criar uma zona afetada pelo calor martensítica. Sem esta camada intermediária, uma zona frágil se formaria levando, sob alto impacto, ao spalling do revestimento.

Os produtos da Welding Alloys incluem HARDFACE NM14-O

Grupo 2: À base de ferro com mais de 20% de liga

Aços austeníticos cromo-manganês

Assim como os aços de 14% Mn, os depósitos austeníticos de cromo-manganês endurecem por trabalho. No entanto, devido ao seu alto teor de liga, esses produtos podem ser aplicados diretamente em substratos não ligados ou de baixa liga; sem risco de formar uma estrutura martensítica na interface. Este tipo de liga é frequentemente usado em uma camada tampão antes de depositar uma liga de 14% Mn.

Deve-se notar também que a presença de cromo significa que o corte a chama não pode ser usado nesta liga.

Os produtos da Welding Alloys incluem HARDFACE 19 9 6-G, HARDFACE AP-G

Aços-ferramenta

Graças à ligação com cobalto, cromo e molibdênio, o metal de adição HARDFACE DCO é uma superliga que oferece desempenho muito semelhante às ligas à base de cobalto. É a solução perfeita para tensões em alta temperatura (500-600 °C).

HARDFACE DCO-G

Ferros fundidos ao cromo

Esses depósitos são compostos de fases duras em uma matriz cuja estrutura depende da composição do metal de adição: martensítica, bainítica ou austenítica. Eles são usados principalmente para resistir ao desgaste por abrasão. No caso de abrasão baixa ou moderada, depósitos com uma matriz austenítica são normalmente usados. No entanto, uma matriz martensítica é uma solução melhor para alta abrasão sob pressão.

O tamanho das fases duras (carbonetos, boretos) e sua distribuição na matriz têm uma influência direta na resistência do depósito à abrasão. Por exemplo, para a mesma dureza, um revestimento com carbonetos maiores e mais próximos tenderá a dar melhores resultados do que um com partículas menores.

Para aplicações envolvendo abrasão severa sob impacto, um depósito contendo carbonetos de titânio fornece a solução perfeita. A distribuição regular fina de fases duras fornece excelente resistência a tensões combinadas.

Os produtos da Welding Alloys incluem HARDFACE HC-O, HARDFACE TIC-O, HARDFACE BN-O

Grupo 3: Ligas não ferrosas, à base de cobalto ou níquel

Ligas à base de cobalto

Metais de adição à base de cobalto são principalmente ligados com carbono, cromo e tungstênio, também às vezes com níquel e molibdênio. Essas ligas são especialmente adequadas para aplicações envolvendo altas temperaturas (até 800 °C), retendo altas durezas ao longo do tempo. O cromo fornece uma camada protetora e, portanto, desempenha um papel anti-oxidação. Como na liga à base de ferro, cromo, tungstênio e molibdênio se combinam com carbono para criar carbonetos duros.

Quanto menor o teor de carbono, melhor a resistência ao trincamento. O grau 21 STELLOY é amplamente insensível ao trincamento e oferece boas características de impacto. STELLOY 6, sendo mais duro, oferece resistência melhorada à abrasão tanto em altas quanto em baixas temperaturas, mas é menos resistente a trincas.

Essas ligas são ideais para desgaste causado por fricção metal-metal em altas temperaturas e na presença de abrasivos. Seu baixo coeficiente de fricção e sua tendência de autopolimento as tornam altamente resistentes a arranhões e ajudam a manter uma excelente qualidade de superfície.

Para evitar trincamento, qualquer operação de soldagem com este tipo de metal de adição requer pré-aquecimento. Na maioria dos casos, metais de adição STELLOY grau 6 são soldados usando uma temperatura de pré-aquecimento de cerca de 350 °C, seguida de resfriamento lento sob isolamento térmico.

Os produtos da Welding Alloys incluem STELLOY 21-G, STELLOY 6-G

Ligas à base de níquel

As ligas à base de níquel mais comumente usadas para revestimento duro contêm cromo, boro e carbono. Elas contêm múltiplas fases duras (carbonetos de cromo e boretos) em uma matriz de níquel-cromo. Esta estrutura fornece a elas boa resistência à oxidação (até ~ 950 °C) e permite que mantenham sua dureza até 500 °C.

A resistência à abrasão baixa ou moderada é boa independentemente da temperatura do processo e melhora proporcionalmente ao teor de carbono. No entanto, este tipo de liga oferece pouca resistência à abrasão pesada sob pressão. Além disso, abrasão severa combinada com impacto pesado degradará o revestimento.

Essas ligas são usadas principalmente para aplicações envolvendo abrasão e corrosão em altas temperaturas. Exemplos de peças onde ligas à base de níquel fornecem uma solução ideal incluem válvulas, assentos de válvula ou roscas de transportador espiral.

Outras ligas à base de níquel existem que são particularmente resistentes a tensões em alta temperatura e choque térmico. A adição de cromo, molibdênio, tungstênio e cobalto fornece a elas as propriedades ideais para usar como solução em martelos de forja abertos.

Os produtos da Welding Alloys incluem: STELLOY C-G, STELLOY Ni520-G

Grupo 4: Carboneto de tungstênio

O carboneto de tungstênio fornece resistência extrema ao desgaste abrasivo. Camadas revestidas contendo uma dispersão de carboneto de tungstênio são produzidas usando um arame tubular preenchido com até 60% de grãos de carboneto de tungstênio, de 100 a 250 mícrons de tamanho. Estes passam diretamente através do arco de soldagem sem derreter, em contraste com os carbonetos formados por precipitação em ligas de revestimento duro à base de ferro e cobalto. A bainha do arame derrete para formar a matriz do depósito. Matrizes de aço carbono, aço inoxidável e à base de níquel estão disponíveis.

Para garantir uma boa distribuição de grãos e boa resistência à abrasão, é essencial usar um baixo aporte térmico. Parâmetros de soldagem muito altos resultariam na queda dos carbonetos para o fundo da poça de fusão.

Os produtos da Welding Alloys incluem: HARDFACE NICARBW, HARDFACE STAINCARBW, HARDFACE STEELCARBW

Isso dependerá do tipo de ligas de revestimento utilizadas e, embora muitos assumam que todas as trincas são más notícias, trincas transversais, também chamadas de trincas de alívio, são comuns em algumas aplicações de revestimento duro. Por exemplo, muitas ligas de carboneto de cromo apresentam trincas de alívio quando resfriadas a temperaturas moderadas; o que é normal e esperado. No entanto, as famílias de ligas austeníticas e martensíticas não devem trincar quando aplicadas com os procedimentos de soldagem corretos.

O trincamento de alívio, também conhecido como trincas transversais de alívio, ocorre nas famílias de carbonetos metálicos em uma direção perpendicular à solda. A principal razão para isso é que o metal de solda supera significativamente a resistência do metal de base e, quando o metal de solda esfria, ele encolhe longitudinalmente.

Para projetos onde o metal de base é duro ou frágil, considere uma camada de amanteigamento de um metal de solda mais macio e tenaz da família das ligas austeníticas.

Este é um processo pelo qual um revestimento de carboneto de cromo é aplicado à superfície de componentes para formar uma ligação metálica com o substrato, que é resistente ao impacto e à abrasão. O revestimento de carboneto de cromo é feito com ligas à base de ferro que contêm altas quantidades de cromo (>18 %) e carbono (>3 %) e formam carbonetos duros (carbonetos de cromo) que resistem à abrasão. Frequentemente, ocorre trincamento de alívio para liberar a tensão.

A resistência à abrasão aumenta proporcionalmente à medida que a quantidade de carbono e cromo aumenta, embora o teor de carbono tenha uma influência maior. Elementos podem ser adicionados para formar outros carbonetos ou boretos para aumentar a resistência ao desgaste em aplicações de alta temperatura, e as ligas são limitadas a duas ou três camadas.

O baixo coeficiente de atrito também torna o revestimento de carboneto de cromo ideal para aplicações que exigem um material com bom deslizamento.

As ligas de revestimento de carboneto de cromo estão disponíveis em uma variedade de níveis de dureza, que são ditados pela liga de carboneto de cromo no material de solda utilizado no processo de revestimento. Os valores típicos de dureza variam de 40 HRC a 65 HRC e o material de revestimento pode ser aplicado por diferentes processos, incluindo aspersão térmica ou deposição por solda.

Os depósitos de revestimento de carboneto de cromo oferecem uma solução econômica para resolver problemas de desgaste.

Carbonetos complexos são geralmente associados a depósitos de carboneto de cromo que possuem a adição de nióbio, molibdênio, tungstênio ou vanádio. A adição desses elementos e do carbono resulta na formação de seus próprios carbonetos e/ou uma combinação com os carbonetos de cromo presentes para aumentar a resistência geral à abrasão da liga. Elas podem ter todos esses elementos ou apenas um ou dois. São utilizadas para abrasão severa ou aplicações de alto calor.

Como princípio geral, todas as peças a serem revestidas devem, pelo menos, ser levadas à temperatura ambiente. Em geral, as indústrias que exigem revestimento utilizam principalmente aços não ligados, de baixa liga, de alta liga e aços manganês como metais de base.

Quando o material que está sendo soldado possui um alto teor de carbono ou de liga, o pré-aquecimento será necessário para evitar trincas. O trincamento pode ocorrer porque a soldagem introduz uma temperatura elevada repentina nas peças, causando um choque térmico. Nesses casos, é necessário selecionar temperaturas de pré-aquecimento e interpasse mais altas com base na química do metal de base e nos produtos de revestimento utilizados.

No entanto, onde um aço manganês austenítico de 11-14 % é utilizado, o pré-aquecimento deve ser evitado, pois temperaturas acima de 150 °C durante a soldagem apresentam um risco significativo de fragilização.

As temperaturas de pré-aquecimento necessárias para soldar metais de base variam de acordo com seu carbono equivalente (Ceq), que influencia diretamente sua soldabilidade:

  • Baixo Carbono Equivalente (Ceq 0,35):
      • Soldabilidade: Boa
      • Pré-aquecimento: É necessário um pré-aquecimento leve, sugerindo uma preparação mínima devido à boa soldabilidade do metal.
      • Pós-aquecimento: Não é necessário, indicando que nenhum tratamento térmico adicional é preciso após a soldagem.
  • Moderado Carbono Equivalente (0,35 Ceq 0,6):
      • Soldabilidade: Aceitável
      • Pré-aquecimento: O pré-aquecimento moderado entre 150 a 250 °C é necessário para evitar possíveis problemas durante a soldagem.
      • Pós-aquecimento: Preferível, implicando que o tratamento térmico pós-soldagem poderia beneficiar a qualidade final da solda e a integridade estrutural.
  • Alto Carbono Equivalente (Ceq > 0,6):
      • Soldabilidade: São necessárias precauções devido ao risco aumentado de defeitos de soldagem.
      • Pré-aquecimento: O pré-aquecimento intensivo acima de 250 °C é necessário para garantir uma soldagem segura e eficaz.
      • Pós-aquecimento: Obrigatório, enfatizando a necessidade de tratamento térmico pós-soldagem para mitigar tensões e possíveis trincas

Como as camadas de revestimento não são dúcteis, trincas de contração aparecem frequentemente. Para minimizar o trincamento, a natureza do metal de adição também precisa ser considerada. Em certos casos, mesmo que o metal de base C-Mn tenha um Ceq 0,35, o uso de uma liga à base de cobalto (STELLOY 6) exige um pré-aquecimento mínimo de 300-350 °C. Além disso, para evitar trincas no metal depositado, é necessário um resfriamento lento (normalmente inferior a 50 °C por hora).

Consulte sempre as diretrizes dos fabricantes para evitar trincas e destacamentos.

Ligas à base de cobalto e níquel são usadas em uma variedade de indústrias, como química, petroquímica, geração de energia, celulose e papel, manuseio e transporte de fluidos, agricultura e produção de alimentos.

Ligas à base de cobalto

A Welding Alloys fabrica uma gama de arames tubulares à base de cobalto projetados para atuar em ambientes severos, principalmente aqueles que envolvem degradação mecânica e química e fatores de desgaste contribuintes, como o calor.

Os processos de soldagem disponíveis incluem SAW, SMAW e GMAW. As ligas à base de cobalto oferecem propriedades antigripantes, dureza em altas temperaturas e resistência à erosão por cavitação. Elas também oferecem boa união com aço inoxidável e ligas soldáveis.

As ligas de cobalto podem conter vários tipos de carbonetos e apresentam bom desempenho em ambientes severamente abrasivos e de alta temperatura. Para certas aplicações, elas também oferecem boa resistência à corrosão. A dureza do depósito varia de 25 HRC a 55 HRC e ligas de encruamento também estão disponíveis.

Ligas à base de níquel

A Welding Alloys fabrica diversos arames à base de níquel que são desenvolvidos especificamente para aços de baixo e médio carbono, ferros fundidos e aços inoxidáveis. Nossas ligas oferecem resistência à abrasão e ao impacto e mantêm excelentes níveis de resistência em altas temperaturas, com resistência à corrosão, gripagem e pites. Ligas à base de níquel podem conter boretos de cromo que são resistentes à abrasão.

Para assistência na seleção do produto de revestimento mais adequado para seus requisitos de resistência ao desgaste, por favor entre em contato com a Welding Alloys.

O revestimento pode envolver a deposição de uma ou várias camadas de metal de solda. Enquanto certos tipos são projetados para serem aplicados em apenas uma camada, outros podem ser aplicados sem limite.

Por exemplo, arames com alto teor de boro atingem uma dureza extremamente elevada logo na primeira camada, mas não podem ser aplicados em várias camadas devido ao risco de desprendimento (ex.: HARDFACE BN-O, HARDFACE BNC-O). Isso se deve à natureza frágil dos carbetos, que pode levar ao aparecimento de trincas de alívio de tensão quando múltiplas camadas são aplicadas. Se houver acúmulo de tensão, pode ocorrer separação ou desprendimento entre o metal de base ou a camada de amanteigamento e o depósito de revestimento.

Dependendo dos requisitos de desempenho contra o desgaste, das expectativas de vida útil e da aplicação, muitos produtos de revestimento podem ser tipicamente aplicados em várias camadas, a menos que especificado de outra forma pelo fabricante. Aços de baixa e média liga, como o ROBODUR K 600-G, HARDFACE L-O, e depósitos de carbeto de cromo, como o HARDFACE HC-O e HARDFACE CNV-O, geralmente podem ser aplicados em múltiplas camadas.

Sim, o revestimento de ferro fundido é realizado regularmente para adicionar material metálico a uma superfície exposta ao desgaste. O revestimento é comumente usado em rolos de laminação, trilhos, alimentadores, mandíbulas de britagem, arados, pás de escavadeiras, caçambas, dentes de escavadeiras e superfícies expostas à abrasão.

Por exemplo, quando a caçamba de uma escavadeira é exposta a superfícies que causam desgaste ao metal da estrutura da caçamba, o metal pode ser depositado nos dentes e no fundo da caçamba através de soldagem.

Produtos de níquel e níquel-ferro não são afetados pelo teor de carbono do metal de base e permanecem dúcteis, tornando-os adequados para a reconstrução de ferro fundido. Devido à expansão térmica limitada do níquel, ele também é menos propenso a trincas. Recomenda-se utilizar as configurações mínimas de corrente recomendadas ao soldar ferro fundido com níquel para minimizar a tensão térmica.

Para assistência na seleção do produto de revestimento mais adequado para seus requisitos de resistência ao desgaste, entre em contato com a Welding Alloys.

Quando se trata de produtos de revestimento, nem todos os produtos são iguais, e a qualidade e o desempenho dependem de uma série de fatores, tais como:

  • os tipos de liga utilizados
  • a porcentagem do teor de liga
  • como os produtos são produzidos; e
  • processos de gestão da qualidade

A Welding Alloys produz apenas produtos de revestimento de qualidade que podem ser mais caros do que alternativas mais baratas e sem marca. No entanto, nossos dados e resultados comprovaram que os benefícios da qualidade e do desempenho de nossos produtos superam a despesa adicional.

As últimas duas décadas viram um surgimento de produtos de revestimento de baixo custo/baixa qualidade contendo uma gama limitada de ligas de baixo custo e em porcentagens muito pequenas, produzidos em ambientes mal controlados.

Isso resulta em uma vida útil limitada das peças revestidas, deixando os usuários decepcionados com o desempenho contra o desgaste. Infelizmente, isso está dando uma má reputação à eficácia dos processos de revestimento e levantou questões sobre o valor ou a utilidade do revestimento.

Para ilustrar algumas das diferenças de forma mais clara, os produtos de revestimento de melhor qualidade normalmente contêm de 40 a 60 % de ligas, oferecendo proteção contra o desgaste muito avançada. No entanto, produtos de má qualidade podem conter apenas 4 % de ligas.

Para assistência na seleção do produto de revestimento mais adequado para seus requisitos de resistência ao desgaste, entre em contato com a Welding Alloys.

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