O fabrico de mobiliário de aço inoxidável para todos os tipos de lojas e empresas é um mercado muito importante em parte da península, onde os bons acabamentos são uma prioridade.
A diversidade dos processos de acabamento e a heterogeneidade das ferramentas disponíveis torna difícil determinar como fazer um bom processo de lixagem para poder acetinar ou polir uma peça.
Não ter um processo claro pode levar ao excesso de trabalho da peça e acabar por queimá-la, descolorá-la e deformá-la, degradando assim a sua estrutura.
Corte rápido e frio
Quando a temperatura é um problema, precisamos de trabalhar depressa e bem. Neste sector é muito comum trabalhar com máquinas manuais, tais como rebarbadoras angulares.
Vejamos um caso de moagem antes do polimento, quando tivermos fornecido uma pequena conta TIG para fazer uma prateleira.
Descrição do caso:
Material: Tubo de aço inoxidável
Máquina: Rebarbadora com ângulo de velocidade variável 115mm.
Prato: Dureza média do veludo.
Abrasivo em uso: disco abrasivo compacto de veludo.
Dificuldade: A vida do disco actual é muito curta, pelo que no fim da sua vida útil tende a descolorir a peça de trabalho.
Resultados do teste
O VSM trabalha com um disco de veludo de grão compacto após avaliar dois factores muito necessários e importantes neste tipo de materiais e aplicações:
Remoção da soldadura em poucos segundos.
Processo de polimento com rugosidade muito baixa.
Com um disco, 5 mitras foram trabalhadas com o processo habitual e com o nosso processo 16 com apenas um disco, mostrando o seguinte resultado.
Conclusão
A nossa tecnologia de disco compacto de grão aveludado, ao ter um efeito de regeneração de grãos e uma dispersão aberta, permitiu ao cliente:
Poupar consideravelmente em consumíveis.
Aquecer menos a peça de trabalho.
Para realizar o trabalho em menos tempo.
Com este produto estamos certos de que ajudaremos muitos outros clientes a serem mais competitivos.
Esperamos que este estudo de caso sobre como evitar queimar peças quando lixar mobiliário de aço inoxidável o tenha ajudado. Na VSM Abrasives somos fabricantes de lixas e abrasivos.
A descoloração térmica do aço inoxidável é um grande problema a ser evitado nos processos de transformação que realizamos hoje com este material tão utilizado na indústria.
Por mais de 10.000 anos, o homem adaptou os metais às suas necessidades com a ajuda do calor. Fundição, forjamento, têmpera, recozimento … nenhum dos objetos metálicos que nos rodeiam poderia existir sem ter passado por um processo em que a temperatura facilitou a sua transformação, seja ela estrutural, química ou morfológica.
Se há um fator no universo que é decisivo para mudar o estado da matéria … não é outro senão a temperatura.
Desde a Idade do Ferro até os dias atuais, a cor do metal tem sido um indicador muito preciso do temperamento (amolecimento) do material. No comércio de ferreiro, por exemplo, reconhecer e brincar com esse fator era a chave fundamental para um bom artesão, já que as propriedades do metal podem mudar transcendentalmente dependendo de seu tratamento térmico e tornar a peça resultante excelente … ou inutilizável.
Da mesma forma, em qualquer processo em que um metal seja exposto a altas temperaturas, seja na soldagem, corte, usinagem ou lixamento, as propriedades do material trabalhado também podem ser comprometidas, obtendo-se resultados indesejáveis.
Aço inoxidável e temperatura
Vimos o efeito que a temperatura pode ter sobre os metais; Se adicionarmos agora uma variável importante que indica a facilidade com que o calor passa por um material e nos concentrarmos no aço inoxidável, cuja condutividade térmica é muito baixa (gráfico), obteremos como resultado uma combinação delicada que, pelo menos, nos leva a pensar que a exposição de um aço inoxidável a processos com alta entrada de calor pode nos dar dores de cabeça ocasionais.
A zona de afetação térmica (HAZ)
Quando aplicamos um tratamento térmico a uma peça, de forma homogênea, podemos modificar suas características de forma global, pois a estrutura interna se adapta ao seu ambiente em condições uniformes. Porém, quando o calor é aplicado em uma área localizada, a baixa condutividade térmica desse material causará uma grande diferença de estado entre a área afetada e seu entorno, gerando grandes tensões e forças de tensão que causarão degradação química e estrutural. Essa zona é chamada de “Zona afetada por calor” ou HAZ (Zona afetada pelo calor).
Especialmente em operações de corte e soldagem por fusão, esta área pode ser facilmente reconhecida por uma série de listras coloridas. As cores, causadas pela oxidação da superfície, são um indicador aproximado da temperatura que o metal atingiu e, embora em alguns casos possam ser atrativas, comprometem especialmente a resistência à corrosão do aço inoxidável.
Quanto mais escura a cor, mais espesso é o nível de oxidação que afetou o metal e menor sua resistência à corrosão.
Na tabela a seguir podemos ver uma aproximação das cores de oxidação que se formam no aço inoxidável Tipo 1.4301 (AISI 304) com temperatura:
Esse espectro de cores, também chamado de “matiz térmico”, é produzido com base em vários fatores:
Conteúdo de cromo na liga. O cromo é o principal responsável pela resistência do material à oxidação, e quanto maior sua concentração, menor sua suscetibilidade à oxidação, gerando cores menos intensas e resistindo a maiores tempos de exposição.
Nível de oxigênio. Não há oxidação sem oxigênio, portanto, quanto menor sua concentração na atmosfera durante o processo de corte, solda ou usinagem, menor será a oxidação.
Rugosidade da superfície. Uma superfície rugosa, com áreas irregulares e heterogêneas, apresentará uma dificuldade adicional de dissipação térmica, acentuando o efeito de oxidação e causando cores mais escuras.
Contaminantes de superfície. Substâncias como tinta, lubrificantes, ferrugem ou qualquer elemento de sujeira na superfície, embora não afetem a extensão da Zona de Influência Térmica, podem aumentar a oxidação e acentuar a coloração térmica.
Como evitar o aparecimento de descoloração nos processos de transformação do aço inoxidável?
Uma vez analisadas as causas da descoloração, podemos supor que, para evitá-la, o mais eficaz será manter a temperatura baixa; Portanto, tentaremos escolher ou adaptar os processos de transformação para que tenham o menor impacto possível no aquecimento da peça:
Processos de corte:
As tecnologias de corte são divididas naquelas que usam métodos de abrasão mecânica:
Perfuração ou jato de água, que não tem entrada térmica e portanto não causa descoloração.
Aqueles que usam métodos térmicos, como corte de plasma, laser ou oxicorte:
O corte a laser gera a menor zona de influência térmica (HAF) entre todas as técnicas de corte térmico porque aplica calor em uma área muito pequena, embora seja limitada a espessuras de até 30 mm.
O corte de plasma, adequado para chapas grossas, gera um HAF intermediário porque o pulso de plasma é mais largo que o laser.
O oxicorte gera o HAF mais amplo de todos os sistemas de corte térmico devido ao calor intenso, velocidade lenta e chamas amplas, sendo especificamente inadequado para o aço inoxidável, justamente pelo seu fornecimento de oxigênio, que causará oxidação imediata, fundamental neste material.
Processos de soldagem:
Os aços inoxidáveis podem ser soldados pela maioria dos processos comerciais de soldagem, com algumas exceções, que, como no caso do oxicorte, se deve justamente à combinação do aporte excessivo de calor e da presença de oxigênio, que estragaria o material.
Os processos de soldagem mais populares são:
Soldagem manual com eletrodo (SMAW)
O processo TIG
O processo MIG
Embora existam muitos outros processos e variantes que possam ser adequados, o impacto térmico de cada um dependerá de muitos parâmetros e exigiria um estudo aprofundado, embora, em geral possamos deduzir que com qualquer um deles, o tempo de exposição térmica será a chave no resultado, por isso devemos encontrar a velocidade máxima de avanço que pode garantir uma soldagem eficaz.
Processos de remoção de cavacos: usinagem, lixamento e polimento
Nos tratamentos mecânicos, o aporte térmico será produzido principalmente em função do atrito, portanto nossos esforços devem se concentrar em reduzi-lo, utilizando as ferramentas adequadas que nos ofereçam um corte rápido e eficiente, para que as operações possam ser realizadas no menor tempo possível.
O uso de refrigerantes líquidos, como água, refrigerantes ou óleos de corte, reduzirá a temperatura na peça porém esse efeito é resultado da diminuição do atrito, e a ferramenta de corte pode perder eficiência se introduzirmos uma camada entre ela e a peça, o que pode reduzir a sua capacidade de penetração exigindo mais tempo para a execução do trabalho e acumulando, no final, uma temperatura mais elevada. O uso inadequado de um refrigerante seja pelo próprio produto, seja pela quantidade, seja pela forma como é aplicado, pode ser prejudicial ao processo. Devemos então nos certificar se um elemento de resfriamento é realmente necessário e em caso afirmativo selecionar o mais adequado.
No caso de processos de lixamento ou retificação com abrasivos sobre costado flexível é muito importante certificar-se de que o suporte selecionado permite trabalhar em ambientes úmidos pois nem todos permitem. Caso contrário, podemos descobrir que eles se alongam e até se degradam. Em vez disso, o uso de cintas abrasivas ou discos com o suporte adequado, permite o trabalho úmido sem nenhum problema.
Dentro desta família de abrasivos flexíveis é possível usar produtos que incorporam refrigerantes de uso seco. São aditivos que atuam resfriando localmente a área onde os grãos atingem as peças e limitam a temperatura para que não apareçam descolorações.
A seleção adequada do grão é muito relevante: um grão que não tem a capacidade de remover bem o cavaco da peça terá maior atrito e, portanto, tenderá a elevar a temperatura na área de trabalho. Portanto, a seleção da tecnologia de grãos é fundamental.
A velocidade de corte é um fator muito importante em um processo mecânico, quanto maior for, mais rápido (geralmente) faremos o trabalho e melhor qualidade de superfície obteremos. Obviamente, a carga térmica também aumentará mais rapidamente. Devemos encontrar a velocidade certa o que nos dá velocidade suficiente no trabalho sem causar uma carga térmica crítica.
Existem várias tabelas onde podemos encontrar as velocidades de trabalho adequadas para cada processo e material, porém, a variável transcendental que condiciona esses valores é a temperatura; portanto, se ao aumentarmos a velocidade de corte em nosso processo conseguirmos uma redução proporcional no tempo de exposição, a carga térmica total será sempre menor.
A velocidade de avanço em um processo mecânico definirá o tempo necessário para realizar o percurso necessário na peça. Resumindo, o tempo de exposição. Ao contrário da velocidade de corte, quanto maior o avanço, menor será a carga térmica, devido ao menor tempo de exposição e consequentemente, a temperatura acumulada pela peça. No entanto, neste caso tanto o acúmulo de remoção de material quanto o acabamento da superfície se deteriorarão com o aumento da velocidade de corte. Devemos encontrar uma forma de realizar a tarefa no menor tempo possível, ou seja, com a maior velocidade de avanço possível, mas verificando se a quantidade necessária de material é eliminada e o acabamento superficial está correto.
Como eliminar as descolorações depois de ocorridas?
Como vimos, descolorações ou manchas térmicas são um indicador de oxidação na camada superficial do aço, onde a resistência à corrosão estará comprometida. Se em nosso processo de transformação não conseguimos evitar a descoloração, devemos proceder à sua eliminação, lixando até expor a camada subjacente e reativando a autopassivação do cromo.
Dependendo da cor (espessura da camada oxidada) teremos que aprofundar mais ou menos para eliminá-la completamente. Para isso recomenda-se a utilização de um disco abrasivo de grão cerâmico com refrigerante incorporado, que garantirá um corte a frio e um trabalho rápido, para que uma área de dano térmico não seja recriada. Consulte os especialistas em abrasivos flexíveis sobre os diversos formatos e tamanhos de grão adaptados a cada caso.
