Desgaste por abrasão – Como eliminar?

Você sabe identificar o desgaste por abrasão? Pode-se definir o desgaste por abrasão como a perda de material pela passagem de partículas rígidas sobre uma superfície. Esse mecanismo de desgaste (saiba como classificar um mecanismo de desgaste) acontece devido a partículas ou protuberâncias rígidas que são forçadas umas contra as outras, e movem-se ao longo de sua superfície que é sólida.

Você sabe como acontece o desgaste por abrasão?

O desgaste por abrasão é amplamente encontrado na indústria. Ele acontece em peças nas quais as superfícies possuem  movimentos relativos entre si. Esse tipo de desgaste acontece quando há uma remoção de material da superfície devido a ação de partículas duras presentes entre elas. O desgaste por abrasão pode ser entre dois ou três corpos. Exemplos desse tipo de desgaste são encontrados em mancais, luvas de bombas, sedes de rolamentos, na agricultura (nos equipamentos do plantio direto).

Você deve prestar atenção nesses dois tipos de desgaste por abrasão:

Entre dois corpos

Se dá quando o desgaste é causado por protuberâncias ou partículas rígidas que estão fixadas à superfície. Com o passar do tempo essas superfícies ficam mais desgastadas e perdem as partículas do objeto.

Desgaste abrasivo de eixo
Desgaste por Abrasão ocasionado pelo retentor de vedação

Entre três corpos

Você sabe que o desgaste por abrasão é por 3 corpos quando existem partículas sólidas entre as superfícies de contato (areia, poeira, limalhas, etc.).

desgaste por abrasão

Inicialmente, acreditava-se que os mecanismos de desgaste abrasivo eram causados ​​devido ao corte iniciado por objetos cortantes ou por partículas sólidas. No entanto, verifica-se na análise microscópica que existem muitos outros mecanismos indiretos que envolvem o início do processo de desgaste abrasivo. Isso inclui a remoção de partículas por corte, fratura, fadiga e formação de grãos. Estas quatro causas dos mecanismos de desgaste por abrasão são explicadas abaixo.

 

Desgaste abrasivo por microcorte

O primeiro mecanismo que representa o modelo clássico de formação de desgaste abrasivo é o corte onde o grão afiado ou aspereza provoca o corte na superfície mais macia do material resultando em desgaste. O material desgastado da superfície do material mais macio é chamado de resíduos desgaste.

Desgaste abrasivo por fratura

O desgaste por abrasão é causado devido à formação de fratura frágil gerada pela trinca iniciada abaixo da superfície. Existem principalmente três modos de formação de trincas, que incluem trincas de ventilação, que se propagam a 30 graus da superfície, o segundo modo é através da fragmentação superficial localizada e o último são as trincas medianas profundas. A fratura frágil é formada devido às altas cargas que atuam sobre os grãos pontiagudos e devido à fragilidade superficial dos materiais. 

Desgaste por abrasão por fadiga

Quando os grãos na superfície provocam o desgaste abrasivo, estão causando a tensão repetitiva na superfície do metal, que ocasiona a fadiga. Essas alterações repetidas influenciam a deformação pelo deslocamento lateral do material que posteriormente resulta em uma partícula de desgaste, causando o desgaste abrasivo.

Desgaste abrasivo por extração de grãos:

A remoção de grãos duros é um mecanismo de desgaste abrasivo particularmente encontrado no caso de materiais cerâmicos. A retirada de grãos em materiais cerâmicos é causado nas superfícies onde os limites dos grãos superficiais são mais frágeis.

Você conhece os impactos ocasionados pelo desgaste por abrasão?

O desgaste por abrasão é um dos mais encontrados em equipamentos de indústrias como agricultura, mineração, siderurgia, papel e celulose. Isso por que esses segmentos processam materiais em grandes quantidades e possuem partículas sólidas em suspensão ou as próprias peças são atritadas durante o processo. Isso faz com que os componentes de máquina se degradem, em muitos casos, num curto espaço de tempo, ocasionando os seguintes problemas para as empresas:

1 – Produção com defeito:

As peças desgastadas geram folgas nos equipamentos. Você vai ter ocorrências na produção de produtos com defeitos. Além de retrabalhos, o equipamento que já está sofrendo com processo de desgaste vai produzir um volume muito maior de sucata. Por exemplo, uma faca de corte para a indústria de papel, que está com desgaste por abrasão, passa a não cortar o papel com a mesma eficiência e pode inclusive danificar o papel que está sendo cortado. Uma ferramenta de estamparia que está com desgaste, pode produzir uma peça com rebarba, que vai ser refugada pelo cliente.

2 – Redução da produtividade:

Você poderá ter que reduzir a velocidade de trabalho para pelo menos manter a disponibilidade do equipamento. Nesse caso, podemos utilizar como exemplo, um desgaste por abrasão ocasionado no corpo de uma haste hidráulica utilizada para levantar cargas dentro de uma empresa. Esse perda de material ocasionado pelo desgaste por abrasão ocasiona perda de carga no sistema hidráulico e consequentemente essa haste não vai ter a mesma capacidade de carregamento que tinha quando estava em condições normais de operação. Ela vai poder continuar elevando carga, porém em volumes bem menores, até a necessidade de parada para sua substituição.

Desgaste por abrasão em haste hidráulica
Desgaste por abrasão em haste hidráulica

3 – Paradas de máquinas:

Você sabe, peças com desgaste por abrasão tem por consequência a necessidade de paradas dos equipamentos para sua substituição. Como efeito, terá a indisponibilidade da planta e o aumento dos custos por substituição. Faça a recuperação ou substituição desses componentes o mais breve possível por peças de qualidade.

Você sabe como reduzir ou eliminar o desgaste por abrasão?

Você pode solucionar ou reduzir sensivelmente o desgaste por abrasão de diversas maneiras. A falta de conhecimento pode tornar esse processo de solução caro ou ineficaz. Veja abaixo quatro pontos que você deve levar em consideração:

1 – Avalie se está sendo utilizado lubrificação apropriada na região onde ocorre o desgaste por abrasão:

Verifique se o desgaste por abrasão não está sendo ocasionado devido a ausência de lubrificação no conjunto. A lubrificação é extremamente importante para que as superfícies que estão em movimento relativo não entrem em contato uma com a outro. Observe, também, se o produto que está sendo utilizado para essa finalidade não está mal especificado (exemplo: lubrificante de baixa viscosidade em elementos que sofrem cargas elevadas.).

2 – Selecione o material adequado para resistir ao desgaste por abrasão:

Apure se o material base está apropriado ao uso. É bem comum identificarmos peças fabricadas com materiais nobres que não suportam o desgaste por abrasão.

Leia também: Aspersão Térmica ou Soldagem de Revestimento: Saiba qual técnica utilizar contra o desgaste por abrasão

Analise se não há outro mecanismo de desgaste (como corrosão, por exemplo), agindo na superfície. A resistência do material pode ser bastante impactada nesses casos. Vale lembrar que não existe material ruim. Todos eles são bons, desde que utilizados nas situações nas quais eles são apropriados para trabalhar.

3 – Escolha o tratamento de superfície apropriado mais apropriado para o desgaste por abrasão:

Entenda sobre os tratamentos térmicos (como uma carbonitretação, por exemplo) revestimentos contra desgastes como o carboneto de tungstênio e o carboneto de cromo.  Eles são excelentes alternativas para a redução desse mecanismo de desgaste. A experiência mostra que componentes revestidos com esses materiais, por aspersão térmica,  podem ter sua durabilidade incrementada em mais de 1000%. Você pode se beneficiar de um expressivo incremento na produtividade industrial. Também pode ter uma importante melhoria no indicador OEE. Um parafuso de fixação de chapas de desgaste na indústria agrícola, por exemplo, teve sua durabilidade incrementada em mais de 600%

Leia também:  Indicador OEE: aumento de 1% resulta em um lucro líquido 7% maior

Revestimentos industriais aplicados pelo processo de PTA ou Laser Cladding também podem ser excelentes alternativas pra aumentar a resistência à abrasão de peças, especialmente quando a superfície, além de sofrer com esse mecanismo de desgaste, recebe impacto de partículas de maior volume. A grande vantagem desses processos é que eles conseguem aplicar revestimentos com espessuras superiores a 1 mm, com união metalúrgica ao substrato.

4 – Muito importante:

Existem muitas maneiras acessíveis de testar a resistência ao desgaste por abrasão. Não deixe de testar a solução num laboratório especializado. Os testes são normalmente rápidos e baratos. O ensaio de abrasão, por exemplo, necessita de 10 minutos para ser realizado. A Rijeza realiza esse ensaio baseado na norma ASTM G65.  Além disso, eles dão um forte indicativo do que vai ocorrer com a peça no campo. Não coloque em risco a disponibilidade do equipamento. Saiba que existem métodos normalizados para comparar o nível de resistência dos materiais. Você vai conseguir realizar uma escolha mais assertiva.

Leia o material que preparamos pra contribuir com você nesse entendimento. Veja abaixo como realizar essa medição.

Revestimentos relacionados

Confira os revestimentos tratados neste estudo de caso para solucionar os problemas de desgastes:

Metalografia do Carboneto de Cromo

Carboneto de Cromo

Revestimento Metálico

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