Literatura
Alívio de Tensões
Artigo 1
Tensões residuais
Tensões residuais são tensões
no interior de uma peça, existentes sem a ação de
forças externas. Logo, dentro de um componente as áreas
de tensão residual de tração devem estar em
equilíbrio com as áreas nas quais há
tensões residuais de compressão.
Tensões residuais podem surgir em qualquer
etapa da fabricação da peça. As causas são
diferenças de temperatura ou de deformação.
Durante a contração de peças fundidas, em
tratamentos térmicos e soldagens, as altas velocidades de
resfriamento inevitavelmente levam a tensões residuais, as quais
são tanto mais elevadas quanto maiores as diferenças de
espessura de parede e quanto mais complexa for a forma da peça.
Diferentes níveis de deformação
causam, tanto na conformação a frio, quanto na
conformação a quente, tensões residuais de maior
ou menor intensidade. Também a usinagem causa tensões,
pelo menos nas áreas próximas à superfície.
Artigo 2
Resumo sobre
alívio de tensões
Se peças se deformarem durante o tratamento
térmico ou se surgirem Trincas, freqüentemente isso
é devido à liberação de tensões
residuais.
Estas tensões residuais
são provenientes de:
•
resfriamento desigual
após Fundição (em
relação à seção transversal da
peça);
• operações de
usinagem;
• conformação a
frio;
• conformação a
quente;
• tratamento térmico;
• soldagem.
Estas
tensões podem ser
reduzidas por Tratamento térmico.
A 450 °C, as tensões já são
reduzidas aproximadamente à metade. Temperaturas entre 550°C
e 650°C são usuais. A temperatura de Tratamento deve ser
tão baixa, para que não ocorram mudanças de
estrutura indesejáveis, devendo também ser inferior
à temperatura de revenimento aplicada numa eventual
têmpera anterior. É essencial que a peça alcance a
mesma temperatura no seu todo, sendo em seguida resfriada lentamente no
forno, de forma que não surjam grandes Gradientes de temperatura
pela seção transversal.
O Tratamento térmico para alívio de tensões
é feito imediatamente antes da última usinagem.
Outros esclarecimentos sobre o
Tratamento térmico para
alívio de tensões
O Tratamento térmico para alívio de tensões
é definido como o Tratamento à temperatura abaixo de
temperatura inferior crítica A1, seguido de resfriamento lento
para reduzir as tensões internas, sem alteração
intencional da estrutura.
Neste processo, as propriedades das peças a serem tratadas
não são alteradas significativamente. A
superposição de tensões internas com
tensões de esforços poderá levar a
alterações de forma indesejáveis (empenamento) ou
até mesmo à ruptura. Quando o surgimento destas
dificuldades é previsível, por exemplo, após o
resfriamento de uma peça fundida ou após a têmpera,
então o Tratamento para alívio de tensões
deverá ser realizado, na medida do possível,
imediatamente após o surgimento de tensões (especialmente
quando houver risco de surgimento de trincas).
Na maioria dos materiais, a resistência e a tensão de
escoamento diminuem com o aumento da temperatura.
Conseqüentemente, o Tratamento para alívio de
tensões inclui sempre um aquecimento completo a patamar de
temperatura. O tempo de Tratamento deve ser de 1 a 2 horas após
a homogeneização da temperatura. Entretanto, por motivos
de segurança, a temperatura máxima de Tratamento deve ser
de 20 °C a 30 °C abaixo da temperatura de revenimento.
Além da uniformização e mantimento da temperatura
ideal de Tratamento, são de particular importância para o
sucesso do Tratamento para alívio de tensões um
aquecimento e resfriamento lentos. O aquecimento para a
temperatura de Tratamento deve ser tão lento que a tensão
de escoamento a quente seja alcançado tão uniformemente
quanto possível por toda a seção transversal
(dependendo do tipo de aço e da composição). Isso
se deve ser observado às materiais mais sensíveis a
variação de temperatura e de baixa tenacidade ou de zonas
relativamente frágeis, tais como ferro fundido, peças
soldadas, peças temperadas (em especial peças com a
têmpera superficial). O resfriamento a partir da temperatura de
Tratamento para alívio de tensões é considerado a
etapa mais importante do processo, porque um processo rápido
demais poderá resultar não apenas numa
redução pequena das tensões, mas até mesmo
num aumento de tensões em comparação com o estado
inicial, mesmo que todas as outras etapas do processo (aquecimento,
uniformização do calor, manutenção da
temperatura) sejam realizadas corretamente. É
recomendável uma velocidade de resfriamento entre 50 e 100
°C/h.
Em reator a plasma, o Tratamento para alívio de tensões
é feito no vácuo, de modo que não há
oxidação na peça
Mas, após este tipo de tratamento, deve se contar com uma
elevada proporção de tensão residual, quando for
especificada uma temperatura de Tratamento relativamente baixa. Se esta
tensão residual, porém, exceder o limite permitido,
então a única solução será usar um
aço com maior temperabilidade, já que as tensões
residuais geradas na tempera são bem menores. Em outros
materiais, a temperatura máxima também não pode
ser excedida, em consideração às
alterações de resistência. Por este motivo, por
exemplo, o ferro fundido não deve ser tratado a temperaturas
acima de 550 °C. Em geral, quanto menor for a temperatura de
Tratamento, tanto maior deverá ser a duração do
Tratamento. Aços que são endurecíveis por
precipitados, e de grãos fino de alta resistência devem
ser cuidadosamente tratados para alívio de tensões.
Deverá ser observado, que a temperatura não pode ficar
abaixo da faixa de temperaturas entre 530 °C e 580 °C
(alívio de tensões insuficiente), nem acima dela
(deterioração das propriedades mecânicas, devido
à influência da condição de
precipitação). Também para este tipo de
aços sensíveis é possível obter uma
redução de tensões sem formação de
trincas, através do uso de técnicas para o Tratamento
especificado. Esta tecnologia do alívio de tensões
é definida pelo nível de tensões residuais
previsto, sendo que o período de manutenção na
temperatura e a temperatura deverão ser ajustados entre si
conforme o parâmetro estudador por Hollomon-Jaffe.
Tabela obtida a
partir da tecnologia desenvolvida por Hollmon-Jaffe
Quanto mais baixa a
tensão residual desejada,
maior será a temperatura de Tratamento recomendada dentro da
faixa ideal para o tratamento. De modo geral, pode-se dizer que o
Tratamento para alívio de tensões abaixo de 400 ºC
não faz sentido, pois a esta temperatura a tensão de
escoamento de todos os materiais consideráveis ainda é
bem alto. Uma exceção é o alívio de
tensões entre 150 °C e 200 °C, realizado em peças
com têmpera superficial, mais para minimizar a perda da dureza
superficial do que pensando na maior eliminação de
tensões. Por outro lado, a temperatura de alívio deve ser
sempre acima da temperatura máxima de uso.
Por exemplo,
componentes
feitos de aço para
rolamentos são geralmente aliviados por 1 ou 2 horas entre 150
°C e 180 °C após a têmpera, para reduzir as
tensões, aumentar a tenacidade e obter uma
estabilização da estrutura, combinada com a estabilidade
dimensional suficiente. O uso de temperaturas de revenimento mais
elevadas ou de períodos de revenimento mais longos causaria uma
indevida queda de dureza e, conseqüentemente, a perda de
capacidade de carga e vida útil das peças do rolamento.
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