O revestimento por PTA é uma das tecnologias utilizadas para modificar ou recuperar superfícies de componentes industriais. No entanto, escolher uma solução não significa apenas encontrar o material com maior dureza ou selecionar a tecnologia mais avançada disponível.
O primeiro passo é entender o que está provocando o desgaste do componente.
Abrasão, impacto, corrosão, erosão e temperatura podem atuar isoladamente ou em conjunto. Além disso, a geometria, o material base e as condições de operação interferem no comportamento da superfície.
O revestimento por PTA (Plasma de Arco Transferido) é uma das alternativas disponíveis para modificar ou recuperar superfícies metálicas.
Porém, quando sua aplicação realmente faz sentido?
Neste artigo, vamos analisar as principais condições de utilização do PTA, os componentes que podem receber esse tipo de revestimento e os fatores que precisam ser considerados antes da especificação.
Ainda não conhece o processo?
Antes de continuar, veja [Plasma de Arco Transferido (PTA): o que é e como funciona].
Quando utilizar revestimento por PTA?
O PTA pode ser considerado quando a aplicação exige propriedades específicas na superfície e as características do processo são compatíveis com o componente.
Entre as situações que podem justificar sua avaliação estão:
- desgaste abrasivo;
- abrasão associada a impacto;
- perda dimensional;
- determinadas condições de corrosão;
- temperaturas elevadas;
- necessidade de recuperação de componentes;
- necessidade de união metalúrgica entre revestimento e substrato.
Entretanto, essa lista não significa que o PTA seja automaticamente indicado sempre que uma dessas condições estiver presente.
A intensidade do desgaste, a geometria da peça, o material base e a liga de revestimento também precisam entrar na análise.
Revestimento por PTA para abrasão e impacto
Abrasão ocorre quando partículas ou superfícies mais duras removem material durante o contato ou movimento relativo.
Em setores como mineração, siderurgia e agronegócio, esse mecanismo frequentemente aparece associado ao impacto.
Nesse cenário, não basta considerar apenas a dureza da superfície.
Uma camada extremamente dura pode apresentar limitações quando a aplicação também impõe solicitações mecânicas intensas.
Por isso, a especificação precisa equilibrar diferentes propriedades.
O PTA pode ser interessante em determinadas aplicações desse tipo porque produz união metalúrgica entre o revestimento e o substrato.
Além disso, a seleção da matriz metálica e dos materiais resistentes ao desgaste permite adaptar a superfície às condições operacionais.
Revestimento por PTA para recuperação de componentes desgastados
A substituição completa de um componente desgastado nem sempre é a única alternativa.
Quando a peça mantém condições estruturais adequadas, a engenharia pode avaliar sua recuperação.
Nesse caso, o PTA permite adicionar material nas regiões que perderam dimensão.
Entretanto, existe uma oportunidade adicional.
Em vez de simplesmente devolver à superfície as mesmas características originais, é possível investigar por que ela se desgastou.
Imagine, por exemplo, um componente que sofreu perda de material devido à abrasão.
Se a recuperação apenas reproduzir a superfície original sem considerar a causa da falha, o mesmo mecanismo continuará atuando.
Por outro lado, a identificação correta do desgaste permite avaliar um material superficial mais compatível com o ambiente de trabalho.
Assim, a recuperação pode combinar:
restauração dimensional + engenharia de superfície + seleção de material.
Depois da deposição, o componente também pode passar por usinagem para recuperar tolerâncias e dimensões necessárias à operação.
Principais aplicações do revestimento por PTA na indústria
Mineração
Equipamentos de mineração trabalham em contato constante com minério, partículas abrasivas e, em diversas operações, impacto.
Por isso, componentes utilizados em britadores, equipamentos de escavação e outros sistemas sujeitos a desgaste severo podem exigir proteção superficial.
Dependendo da aplicação, o PTA pode ser utilizado para depositar ligas e materiais resistentes ao desgaste.
No entanto, é importante identificar se predomina abrasão, impacto ou uma combinação dos dois mecanismos antes de selecionar o revestimento.
Siderurgia
A siderurgia reúne algumas das condições operacionais mais severas para componentes industriais.
Abrasão, impacto, temperatura e corrosão podem atuar em diferentes etapas do processo.
Rolos, guias, cilindros e outros componentes utilizados no processamento do aço podem apresentar desgaste progressivo durante a operação.
Nessas aplicações, o PTA pode integrar estratégias de proteção ou recuperação.
Entretanto, a temperatura de trabalho e o mecanismo predominante precisam orientar a escolha da liga.
Óleo e gás
Componentes do setor de óleo e gás podem trabalhar sob condições combinadas de corrosão, desgaste e pressão.
Válvulas, sedes de válvulas, hastes, buchas, flanges e anéis de vedação estão entre os componentes que podem exigir soluções de engenharia de superfície.
Dependendo do ambiente, ligas à base de níquel ou cobalto podem ser avaliadas para essas aplicações.
Mais uma vez, porém, a seleção depende das condições específicas de serviço.
Energia
Equipamentos utilizados na geração de energia podem enfrentar desgaste associado à temperatura e à corrosão.
Eixos, anéis, mancais e outros componentes podem demandar proteção ou recuperação superficial.
Nesse cenário, tanto o processo quanto a liga precisam suportar as condições térmicas e mecânicas presentes na operação.
Papel e celulose
Na indústria de papel e celulose, diferentes equipamentos ficam expostos ao desgaste abrasivo.
Além disso, algumas aplicações combinam abrasão e impacto.
Rolos, facas e outros componentes podem receber soluções de engenharia de superfície para reduzir a perda de material.
Antes da aplicação, entretanto, é necessário analisar as condições específicas de cada componente.
Agronegócio
O contato direto com o solo provoca desgaste intenso em diversos equipamentos agrícolas.
Partículas minerais geram abrasão, enquanto pedras e outros materiais podem produzir impacto.
Por isso, determinadas aplicações podem utilizar revestimentos contendo carbonetos para aumentar a resistência ao desgaste.
Ainda assim, a composição do revestimento precisa considerar o equilíbrio entre dureza e comportamento mecânico.
Quais componentes podem receber revestimento por PTA?
O processo pode ser utilizado em diferentes componentes metálicos.
Entre os exemplos estão eixos, hastes, cilindros, placas, discos, rolos, válvulas e outras peças industriais.
A possibilidade de aplicação depende, contudo, da geometria.
Superfícies de difícil acesso, regiões internas ou componentes muito complexos podem exigir adaptações. Em alguns casos, outra tecnologia de revestimento será mais adequada.
O material base também precisa ser considerado.
Aços carbono, ligas de aço, determinadas ligas de níquel, ferro fundido e outros substratos metálicos podem apresentar comportamentos diferentes durante o processo.
Portanto, geometria e material do componente fazem parte da especificação.
Como escolher a liga para revestimento por PTA?
A escolha não deve começar pela pergunta:
“Qual é a liga mais resistente?”
A pergunta correta é:
“Resistente a quê?”
Um material que apresenta excelente comportamento contra abrasão pode não oferecer a mesma resposta diante de impacto, corrosão ou temperatura elevada.
Por isso, primeiro é necessário identificar o mecanismo de desgaste.
Depois, a engenharia pode avaliar propriedades como:
- dureza;
- tenacidade;
- resistência à abrasão;
- resistência ao impacto;
- resistência à corrosão;
- comportamento em temperatura elevada;
- compatibilidade metalúrgica;
- características do substrato.
A partir desses fatores, é possível avaliar ligas à base de níquel, cobalto, ferro ou outros sistemas de revestimento.
Também podem ser utilizados materiais contendo carbonetos quando a aplicação exige elevada resistência ao desgaste abrasivo.
Revestimento por PTA com carbonetos: maior dureza significa maior durabilidade?
Não necessariamente.
Carbonetos apresentam elevada dureza e podem aumentar a resistência à abrasão. Porém, o comportamento de um revestimento não depende apenas dessa característica.
A matriz metálica que envolve as partículas também exerce uma função importante.
Além disso, tamanho, distribuição e quantidade de carbonetos interferem nas propriedades da camada.
Uma aplicação sujeita simultaneamente à abrasão e ao impacto, por exemplo, exige uma análise diferente daquela submetida predominantemente à abrasão.
Portanto, a maior dureza possível não deve ser o objetivo isolado da especificação.
O objetivo deve ser obter propriedades compatíveis com o mecanismo de desgaste.
Quando o revestimento por PTA pode não ser a melhor alternativa?
Reconhecer as limitações de uma tecnologia faz parte de uma especificação adequada.
O PTA pode não ser a alternativa mais indicada quando a geometria dificulta a aplicação, quando o aporte térmico representa uma limitação ou quando a aplicação exige características de camada mais compatíveis com outro processo.
Em situações que demandam revestimentos mais finos, por exemplo, determinados processos de Aspersão Térmica podem apresentar vantagens.
Outras aplicações podem favorecer tecnologias como HVOF ou Laser Cladding.
Portanto, o objetivo não deve ser encontrar uma aplicação para o PTA.
O objetivo é encontrar a solução adequada para o problema de desgaste.
Como definir a solução para uma aplicação?
Uma análise de engenharia de superfície deve considerar diferentes variáveis.
O primeiro passo é identificar o mecanismo responsável pela perda de desempenho.
Em seguida, é necessário avaliar o componente e suas condições de operação.
Entre os fatores relevantes estão temperatura, material base, geometria, velocidade, presença de partículas, impacto, corrosão e características dimensionais.
Depois disso, torna-se possível comparar materiais e processos.
Essa sequência evita uma abordagem comum, mas inadequada:
Problema → escolher imediatamente um revestimento.
A abordagem mais consistente é:
Problema → mecanismo de desgaste → condição operacional → propriedades necessárias → material → processo de aplicação.
É nesse contexto que o PTA deve ser avaliado.
Precisa avaliar uma aplicação de PTA?
A Rijeza trabalha com engenharia de superfície e aplicação de revestimentos em componentes industriais.
Antes de definir uma solução, é importante entender o componente, o mecanismo de desgaste e suas condições reais de operação.
A partir dessas informações, é possível avaliar se o Plasma de Arco Transferido é adequado ou se outra combinação entre material e processo apresenta maior compatibilidade com a aplicação.