Metalização de peças: o que é e para o que serve?

A metalização de peças é uma solução utilizada para recuperar dimensional, proteger superfícies e aumentar a resistência para o aumento de durabilidade de componentes industriais sujeitos aos mais variados mecanismos de desgastes.

Na indústria, o termo metalização é normalmente associado aos processos de aspersão térmica, nos quais partículas de uma liga metálica, na forma de pó ou arame, são aquecidas e projetadas sobre uma superfície previamente preparada, formando uma nova camada funcional.

Mais importante do que entender apenas como o processo funciona é saber quando a metalização pode resolver um problema de manutenção.

Um eixo perdeu medida na região de um rolamento? Um mancal ou uma luva sofreu desgaste? Um rotor de bomba apresenta erosão ou corrosão? Um cilindro ou outro componente precisa ter sua superfície recuperada para evitar a substituição da peça?

Essas são algumas situações em que a metalização pode ser avaliada como alternativa técnica.

Tem uma peça desgastada e quer saber se ela pode ser recuperada?
Envie uma foto da peça e uma breve descrição da aplicação para uma avaliação inicial da Rijeza.

O que é metalização de peças?

Metalização é um nome utilizado para definir diferentes processos de aplicação de revestimentos sobre superfícies metálicas.

Entre esses processos está a aspersão térmica, tecnologia em que um material metálico, cerâmico ou compósito é aquecido e acelerado em direção ao componente que será revestido.

Ao atingir a superfície preparada, as partículas se deformam e formam sucessivas camadas de revestimento.

O resultado é uma superfície com propriedades diferentes das características originais do material de base.

Isso permite, por exemplo:

• recuperar dimensões perdidas por desgaste;
• aumentar a resistência à abrasão;
• proteger contra corrosão;
• aumentar a resistência à erosão;
• melhorar características superficiais específicas;
• prolongar a vida útil de determinados componentes.

A escolha do revestimento e do processo depende da função da peça e das condições reais de trabalho.

Na nossa experiência aqui na Rijeza, o processo de metalização possui uma versatilidade muito grande e contribui para melhorias expressivas no indicador de MTTR e no indicador de MTBF. Em uma planta de uma siderúrgica conseguimos aumentar o MTBF de uma chapa de desgaste do processo de laminação a quente de 3 dias para 30 dias, um incremento de 1000% e a empresa conseguiu reduzir o custo de substituição de peças em 40%.

Leia também: Aspersão Térmica: o que é?

Quando a metalização pode ser utilizada?

A metalização pode ser interessante quando o problema está concentrado principalmente na superfície da peça e existe possibilidade técnica de preservar o componente. Muito importante salientar que metalização não resolve problemas estruturais de componentes. Nesses casos, a escolha de materiais, associados com tratamentos térmicos, são as escolhas a serem realizadas.

Alguns exemplos comuns da sua utilização são:

• eixo com desgaste na região de rolamento ou vedação;
• sede de rolamento com perda dimensional;
• luva desgastada;
• mancal com desgaste superficial;
• rotor ou componente de bomba sujeito a erosão ou corrosão;
• tubos de trocadores de calor com corrosão
• cilindro ou rolo com perda dimensional;
• componente com desgaste abrasivo localizado;
• peça industrial cuja substituição possui custo ou prazo de entrega elevado.

Nesses casos, a pergunta não deve ser apenas:

“É possível aplicar metalização?”

A pergunta mais importante é:

“Qual mecanismo provocou o desgaste e qual superfície precisamos criar para que a peça volte a desempenhar sua função com desempenho igual ou superior?”

Um revestimento adequado para abrasão pode não ser a melhor escolha diante de impacto, corrosão, cavitação, temperatura elevada ou combinação de mecanismos.

Por isso, a seleção deve considerar a peça como parte do equipamento e do processo onde ela opera.

Metalização serve para recuperação dimensional?

Sim. A recuperação dimensional de peças é uma das aplicações importantes da metalização por aspersão térmica.

Durante a operação, regiões de contato de eixos, cilindros, mancais e outros componentes podem perder material. Dependendo da condição da peça, uma camada de revestimento pode ser depositada e posteriormente acabada para reestabelecer o dimensional original.

A metalização é muito utilizada no processo de recuperação de eixos.

Esse tipo de recuperação evita a substituição de componentes que ainda apresentam condições estruturais adequadas.

Entre as regiões frequentemente avaliadas estão:

• alojamentos e sedes de rolamentos;
• regiões de vedação;
• áreas de contato;
• diâmetros desgastados de eixos;
• superfícies de cilindros;
• regiões localizadas de componentes rotativos.

A possibilidade de recuperação, entretanto, precisa ser analisada tecnicamente. Dimensional perdido, material do substrato, geometria, carga, acabamento necessário e condição da peça interferem na decisão.

Metalização também protege contra desgaste e corrosão?

Sim.

Além da recuperação dimensional, os revestimentos aplicados por aspersão térmica podem modificar significativamente o comportamento da superfície.

Dependendo do material e do processo selecionados, é possível desenvolver superfícies exposta à diversos mecanismos de desgastes, tais como:

Abrasão
Quando partículas ou materiais duros removem progressivamente material da superfície. Para essa situação, revestimentos duros, como carbonetos de tungstênio, carbonetos de cromo e Stellite 6 podem ser excelentes alternativas

Erosão
Quando partículas duras inseridas em fluidos atingem a superfície da peça e provocam a remoção de material. Revestimentos duros como os utilizados para resistir à abrasão podem ser ótimas soluções pra esse mecanismo de desgaste

Corrosão
Quando a superfície reage química ou eletroquimicamente com o meio de trabalho. A variedade de ligas disponíveis para esse mecanismo de desgaste é grande. O importante é entender exatamente o meio corrosivo para que a escolha do material a ser depositado na superfície para a proteção seja mais assertiva. O revestimento TSA é amplamente utilizado para proteção contra corrosão.

Corrosão associada ao desgaste
Quando ação mecânica e corrosiva atuam simultaneamente.

Temperatura elevada
Quando a superfície precisa manter propriedades específicas sob condições térmicas severas. Nesse caso, ligas para altas temperaturas, com capacidade de manter suas características nesse meio (como carboneto de cromo e Stellite 6, por exemplo) são ótimas alternativas.

A correta identificação do ambiente tribológico que ocasionam o mecanismo predominante de desgaste é uma das etapas mais importantes para selecionar a solução.

Quais materiais podem ser aplicados por metalização?

Uma das vantagens da aspersão térmica é a grande variedade de materiais disponíveis. Essa característica possibilita que a superfície do componente seja customizada ao meio de trabalho. Ums peça pode ter mesmo design, porém com características bastante diferentes de acordo com o revestimento superficial utilizado para suportar o ambiente de trabalho.

A seleção depende do mecanismo de desgaste, substrato, temperatura, ambiente de trabalho, acabamento necessário e objetivo da aplicação.

Entre as famílias de materiais utilizadas em diferentes aplicações estão:

• carboneto de tungstênio;
• carboneto de cromo;
• aços inoxidáveis;
• ligas à base de níquel;
• ligas à base de cobalto;
• zinco;
• alumínio;
• ligas do tipo Stellite;
• ligas do tipo Inconel;
• outros revestimentos metálicos, cerâmicos e compósitos.

Não existe uma liga universalmente melhor.

Um revestimento muito duro, por exemplo, pode ser excelente em determinado ambiente abrasivo e inadequado em uma aplicação com impacto, deformação ou outra condição predominante.

Por isso, a escolha deve partir do problema de desgaste e não apenas do nome da liga.

Leia também: O que é resistência ao desgaste?

Principais processos de metalização por aspersão térmica

Existem diferentes tecnologias de aspersão térmica. Cada uma possui características próprias de temperatura, velocidade das partículas, materiais aplicáveis, produtividade, aderência e propriedades do revestimento.

Não existe um processo que seja o melhor para todas as aplicações.

Metalização por chama ou também conhecido por Flame Spray

A aspersão por chama é uma das tecnologias mais tradicionais e antigas de metalização.

O material de revestimento, que pode ser fornecido em forma de arame ou pó dependendo do sistema, é aquecido por uma chama, normalmente oxi-acetilênica e projetado contra a superfície preparada.

É utilizada em diversas aplicações de proteção superficial e recuperação de componentes.

Metalização por arco elétrico

Na aspersão por arco elétrico, dois arames metálicos são alimentados continuamente até a região onde ocorre um arco elétrico.

O arco funde o material, e um fluxo de ar ou outro gás atomiza e projeta as partículas em direção à peça.

É um processo bastante utilizado para aplicação de revestimentos metálicos e para diferentes situações de proteção ou recuperação superficial.

Nesse processo, ligas de menor ponto de fusão são aplicadas.

Na Rijeza, normalmente esse processo é utilizado para aplicação de ligas de aço inox, ferro cromo e cobre.

Metalização por HVOF

O HVOF — High Velocity Oxygen Fuel — utiliza a combustão de combustível e oxigênio para gerar um jato de alta velocidade que acelera as partículas do material de revestimento.

Essa elevada velocidade permite produzir revestimentos densos, com baixa porosidade e elevada aderência aderência.

O processo é especialmente importante para aplicação de materiais como o Carboneto de Tungstênio e o Carboneto de Cromo, muito embora ele também pode ser utilizado para aplicação de uma grande variedade de ligas.

Por suas características, o HVOF é muito utilizado em componentes submetidos a condições severas de abrasão, erosão e corrosão.

A Rijeza possui 3 cabines de aplicação de revestimentos por HVOF robotizado.

Conheça também: Revestimento HVOF.

Quais peças podem ser metalizadas?

A variedade de aplicações é grande, e a possibilidade de revestimento deve sempre ser analisada considerando a geometria, condição do componente (se for uma recuperação), ambiente de trabalho e o objetivo de quem está solicitando.

Entre as peças frequentemente avaliadas estão:

• eixos;
• rotores de bombas;
• luvas;
• mancais;
• cilindros;
• rolos;
• carcaças;
• componentes de turbinas;
• componentes de motores;
• regiões de vedação;
• sedes de rolamentos;

Bombas, rotores e carcaças, assim como cilindros, rolos e mancais, fazem parte das famílias de ativos industriais frequentemente expostos a mecanismos de desgaste.

Metalização de eixos: quando vale a pena recuperar?

A metalização de eixos é uma das aplicações mais conhecidas da aspersão térmica.

Eixos utilizados em motores, bombas, turbinas, equipamentos de transporte e outros sistemas industriais podem sofrer desgaste em regiões específicas.

Entre os problemas encontrados estão:

• perda de dimensional;
• desgaste em regiões de rolamento;
• desgaste em regiões de vedação;
• corrosão;
• abrasão;
• dano localizado em superfícies de contato.

Quando o restante do componente permanece em condições adequadas, a recuperação da superfície pode ser uma alternativa à fabricação ou aquisição de um eixo novo.

O processo normalmente envolve preparação da região desgastada, aplicação do revestimento selecionado e acabamento dimensional posterior conforme a necessidade da peça.

A decisão precisa considerar também cargas, tolerâncias, acabamento, material de base e função da região recuperada.

Quais são as vantagens da metalização de peças?

Quando tecnicamente indicada, a metalização pode gerar vantagens importantes.

Recuperação sem substituir toda a peça

Em alguns componentes, apenas uma pequena região perdeu dimensão ou propriedade superficial. Recuperar essa área pode preservar grande parte do valor já incorporado à peça.

Baixo aporte térmico ao componente em comparação com diversos processos de deposição por fusão

Uma característica relevante de muitos processos de aspersão térmica é que o substrato não precisa ser fundido para a formação do revestimento.

Isso pode ser vantajoso para determinados componentes sensíveis a deformação ou alteração metalúrgica, desde que o procedimento seja adequadamente definido e controlado.

Seleção de superfície conforme a condição de trabalho

A variedade de revestimentos permite modificar propriedades superficiais sem necessariamente alterar todo o material utilizado para fabricar o componente.

Possibilidade de aumentar a vida útil

Quando o mecanismo de desgaste é corretamente identificado e o revestimento é adequado à aplicação, a superfície pode apresentar desempenho superior ao material original naquela condição específica.

O ganho real deve ser avaliado em serviço e comparado com o histórico anterior da aplicação.

Redução de prazo ou custo de reposição em determinadas situações

Em peças de maior valor, grandes dimensões, longo período  fabricação ou difícil reposição, a recuperação pode apresentar vantagem econômica e operacional.

A análise não deve considerar somente o preço do serviço. É importante comparar prazo, custo de uma peça nova, tempo de equipamento parado, frequência de troca e vida útil esperada.

Quando a metalização pode não ser a melhor alternativa?

Nem toda peça desgastada deve ser recuperada por metalização.

Algumas situações exigem investigação antes da decisão, como:

• trincas ou danos estruturais;
• deformação excessiva do componente;
• regiões submetidas a cargas incompatíveis com determinado revestimento;
• geometrias que dificultam aplicação ou acabamento;
• substrato inadequado para o sistema previsto;
• desgaste cuja causa não foi compreendida;
• situações em que outra tecnologia de revestimento ou recuperação oferece melhor desempenho.

A Rijeza trabalha com diferentes tecnologias de engenharia de superfície. Por isso, a avaliação não deve começar pela tentativa de “encaixar” a metalização na peça, mas pela compreensão do problema.

Como saber qual revestimento utilizar?

A seleção começa pelo diagnóstico.

Para avaliar uma aplicação, algumas informações são especialmente importantes:

1. Qual é a peça e qual sua função?
Um eixo, rotor, mancal ou cilindro pode exigir propriedades bastante diferentes.

2. Onde está o desgaste?
A localização ajuda a entender contato, movimento, carga e possibilidade de recuperação.

3. Como a superfície está se desgastando?
Abrasão, erosão, corrosão, cavitação, impacto e atrito exigem respostas diferentes.

4. Em quais condições a peça opera?
Temperatura, velocidade, pressão, presença de partículas, fluido, umidade e ciclos de operação influenciam o comportamento do revestimento.

5. Qual é o resultado esperado?
Recuperar uma medida, aumentar a vida útil, diminuir frequência de manutenção, evitar corrosão ou reduzir parada são objetivos diferentes.

Uma fotografia da região desgastada e algumas informações de operação já podem ajudar na avaliação inicial. Para projetos mais complexos, podem ser necessários desenho, peça física, histórico de falha, dados do processo e análise técnica.

Tem uma peça para recuperar? Envie uma foto para análise

Se você possui um eixo desgastado, rotor, luva, mancal, cilindro ou outro componente com perda dimensional ou desgaste superficial, a Rijeza pode realizar uma avaliação inicial da aplicação.

Envie:

• uma foto geral da peça;
• uma foto aproximada da região desgastada;
• qual equipamento utiliza o componente;
• qual problema está ocorrendo;
• e, se disponível, material, desenho ou dimensional da região.

[CTA: Enviar uma peça para avaliação técnica]

A análise permite verificar se a metalização é uma alternativa adequada ou se outra tecnologia de revestimento pode apresentar melhor resultado.

Guia: quando recuperar uma peça por metalização?

Nem todo desgaste exige uma peça nova.

Preparamos um material para ajudar profissionais de manutenção e engenharia a identificar situações em que uma recuperação superficial pode ser tecnicamente avaliada.

[CTA: Baixar o guia “Quando recuperar uma peça por metalização”]

No guia, o leitor pode entender:

• quando a perda dimensional pode ser recuperada;
• quais sinais indicam necessidade de diagnóstico;
• quais informações ajudam a selecionar o revestimento;
• quando comparar recuperação e substituição;
• quais cuidados devem existir antes de decidir.

Perguntas frequentes sobre metalização de peças

O que é metalização de peças?

Metalização é o nome utilizado para processos de aplicação de revestimentos sobre uma superfície. Na indústria, está frequentemente associada à aspersão térmica, que projeta partículas de materiais metálicos, cerâmicos ou compósitos sobre uma peça previamente preparada.

Para que serve a metalização?

Pode ser utilizada para recuperação dimensional, proteção contra abrasão, erosão ou corrosão e modificação das propriedades superficiais de componentes industriais.

É possível recuperar um eixo desgastado por metalização?

Em muitas situações, sim. Regiões de eixos com perda dimensional podem ser avaliadas para recuperação por aspersão térmica e posterior acabamento. A viabilidade depende da condição da peça, material, geometria, carga e função da região.

Metalização e aspersão térmica são a mesma coisa?

Metalização é um termo amplamente utilizado no mercado para diferentes processos de revestimento. Aspersão térmica é a denominação técnica da família de processos em que materiais aquecidos são projetados contra uma superfície para formar um revestimento.

Qual é o melhor material para metalização?

Não existe um único material melhor para todas as aplicações. A seleção depende do mecanismo de desgaste, temperatura, corrosão, substrato, carga, acabamento e demais condições de serviço.

O melhor material sempre é aquele que consegue resolver a condição técnica dentro do menor custo relativo possível. Quando falamos em custo relativo, nos referimos ao custo por tonelada, por hora, por m³, etc, que a peça produziu.

HVOF é um processo de metalização?

Sim. O HVOF faz parte da família de processos de aspersão térmica e é utilizado principalmente quando são necessárias determinadas características de densidade, aderência e resistência ao desgaste. O HVOF é utilizado principalmente para aplicação do Carboneto de Tungstênio e Carboneto de Cromo.

Metalização serve apenas para eixos?

Não. Também pode ser aplicada, conforme viabilidade técnica, em rotores, luvas, cilindros, rolos, mancais, carcaças, peças de turbinas de hidrelétricas, ferramentas de conformação e diversos outros componentes industriais.

Na Rijeza, não realizamos metalização de peças plásticas.

Vale mais a pena recuperar ou comprar uma peça nova?

Depende da aplicação. A comparação deve considerar custo da recuperação, custo da peça nova, prazo de reposição, criticidade do equipamento, tempo de parada e desempenho esperado após o reparo.

Aqui na Rijeza temos diversos clientes que, em muitos casos, compram a peça nova e antes de colocar em operação enviam ela pra Rijeza aplicar um revestimento apropriado para o meio de trabalho. É um investimento com retorno expressivo e rápido.

Avaliação técnica de metalização e recuperação de peças

A escolha de um revestimento não deve começar apenas pelo material ou pelo processo.

A Rijeza avalia a solução conforme função da peça, mecanismo de desgaste, material de base, condição de trabalho, dimensional necessário e resultado esperado em operação.

O objetivo é determinar se a metalização é tecnicamente adequada e qual sistema de revestimento possui maior potencial para a aplicação.

Tem uma peça desgastada? Envie uma foto e as informações da aplicação para avaliação técnica da Rijeza.

[CTA FINAL: Solicitar avaliação técnica]