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Plasmanitretação
Por décadas, a plasmanitretação é particularmente reconhecida como
sendo um processo no qual ocorrem poucas distorções nos componentes
trabalhados
above: changing pictures of typical plasma nitriding
work-pieces
Breve descrição
Plasmanitretação é o termo técnico para um procedimento
de nitretação realizado num forno a vácuo , cuja temperatura situa-se
em torno de 420°C a 500°C. Usa as características de um gás ionizado
para obter a mudança da dureza de superfície do componente tratado.
Nós substituímos o banho de sal, especificamente Tenifern®
, pela plasmanitretação por curto período.
Facendo uso dos nossos
procedimentos, entre outras coisas, você terá a vantagem de ter componentes
sem qualquer presença de sal.
Peça informações, dirija-se a
nós, que lhe faremos uma oferta irrecusável.
Vantagens da plasmanitretação
- Mínimo atraso e mudança
insignificante da medida, conseqüentemente não havendo nenhuma necessidade
para polimento posterior ou outro ajuste qualquer
- Em
peças de série, obtém-se alta paridade nos índices obtidos no tratamento
por nitretação
- Profundidade da camada
nitretada em até 1 mm ; conseqüentemente, o parâmetro de dureza
pode ser alterado
- Todos os
materiais que tem como base o ferro podem ser tratados
- Nenhuma presença de sal;
assim, não se faz necessário remover resquícios indesejados na supefície,
perfurações e roscas
- Elevada tenacidade (dutilidade)
da estrutura da camada
- superfícies menos ásperas
do que em outros processos de nitretação
- excelente resultado no
polimento
- Elevada proteção contra
corrosão ; procedimentos adicionais de proteção como brunir, fosfatar
(e em condições espciais a galvanização e o chapeamento por cromo)
podem deixar de existir.
- Ménima deformação
Descrição detalhada do procedimento de plasmanitretação à vacuo
Rodas da precisão endurecidas por aço
inoxidável cromo-niquelar
A nitretação sob plasma transcorre
na faixa da forma metaestável de uma descarga luminosa. Para
isso, o gás de tratamento é convertido em um plasma
condutor de eletricidade parcialmente ionizado, através de
uma tensão variando entre 600 e 1000 V, a uma pressão
da ordem de alguns milibares.
A temperatura de tratamento é selecionada
numa faixa de 400 até 600°C em dependência do material
da peça, seu pré-tratamento e microestrutura desejada
na camada endurecida. No entanto, típica para esse procedimento
é a utilização de uma temperatura que fica entre
420 °C e 500 °C
Por causa da baixa temperatura de tratamento, não ocorre, mesmo
com altas deformações plásticas da estrutura
básica, nenhuma recristalização. Conseqüência:
mínima alteração dimensional. V = 1000:1
O tempo do tratamento vai de 10 minutos até
70 horas, dependendo do tipo de material, da microestrutura e da profundidade
desejada para a camada endurecida.
Por meio da variação destes parâmetros, é
possível obter tal condição de tratamento, de
forma que a camada endurecida apresente uma resistência mecânica
ideal para a aplicação.
Os gases usados na execução dos processos são
predominantemente a amônia, o nitrogênio, o metano e o
hidrogênio. O dióxido do oxigênio e de carbono
são usados como anticorrosivos na pós-oxidação.
Além do tipo de gás,
também a pressão, temperatura e tempo servem de parâmetro
para a realização do processo.
As camadas de conexão produzidas pela plasmanitretação
consistem em uma conexão intermetálica de ferro e nitrogênio,
tem uma espessura de até 20 µm e possuem uma grande dureza.
A formação desta camada pode completamente ser suprimida.
Abaixo desta camada encontramos uma zona de difusão que atinge
uma profundidade de até 0,8 mm para dentro do material. Nessa
região, o nitrogênio difundido forma com os elementos
de liga, como Cr, Mo, Ti, Al, V, nitretos especiais. Este nitretos
são parâmetros determinantes para a alta dureza e resistência
ao desgaste do materiais ligados
Seqüência dos processos antes e depois da plasmanitretação
As peças que devem ser nitretadas sob plasma podem ser usinadas
na sua dimensão final. A plasmanitretação
corresponde ao procedimento da dureza com o menor atraso
possível. Geralmente, as peças a serem trabalhadas
nos-são nas dimeusoés finais e com tolerâncias
particularmente pequenas, sugerimo-lhe que siga nosso conselho.
As peças fornecidas devem ter uma superfície
lisa. As superfícies a serem tratadas não podem exibir
qualquer resquício de oxidação, tinta , qualquer
tipo de gordura ou terem sido brunidas, uma vez que isso impossibilita
a penetração do nitrogênio na camada de superfície.
Recepção das peças
As peças entregues são comparadas com os dados
externos (dados da nota de entrega, material, etc..) e internamente
serão acompanhados por um número de identificação,
para que se possibilite uma clara e compreensível seqüência
operacional.
Antes de serem carregadas no vaso de pressão, as peças
devem ser lavadas através de um processo especial livre de FCKW.
Meio: solução aquosa com fraca densidade alcalina
Temperatura para lavação: 70 °C
Sustentação mecânica: bocais de alta pressão
sob níveis do banho para a aprodução de ondas
acústicas Hidrodinâmicas
Pressão operacional: 15 bar
Tempo de retenção: aproximadamente 20 min.
Em seguida, as peças serão lavadas com água desmineralizada
e aspergidas por meio de ar comprimido. Peças pequenas são desengraxadas
com isopropanol no ultra-sônico. As peças limpas são carregadas
imediatamente após serem desengraxadas ou expostas ao máximo por quatro
horas à temperatura padrão.
Proteção con tra nitretação
As roscas são protegidas por meio de parafusos e porcas
que se ajustem perfeitamente, as partes que não serão
nitretadas serão cobertas com uma camada de pasta de cobre,
para proteger contras possíveis endurecimentos indesejados.
Na Nitrion do Brasil, na maioria dos casos, procedimentos relacionados
à proteção contra nitretatação
não representam custos extras.
Carga e tempo de manuseio
O enchimento dos fornos baseia-se nos dados que constam nas
orientações para efetuar o processo de carga. O tempo
do tratamento depende entre outras coisas da profundidade da camada
de dureza desejada. Nós consideramos os dados fornecidos nos
desenhos que acompanham.
Após à plasmanitretação
- Nosso controle de qualidade beseia-se em adequados
parâmetros de aferição e confirma os parâmetros estabelecidos.
- Em nosso laboratório para análise de material.
- Componentes plasmanitretados, após ao término
desse processo, estão prontas para serem usadas
- Não há presença de sal na camada de superfície
e nos furos de roscas
- Um tratamento mecânico subseqüente,
como p. ex., limar , normalmente não se faz necessário
e devido à excelente condição da camada exterior
esse procedimento não é recomendável. Por se
manter a exatidão dos parâmetros da plasmanitretação,
essa condição é perfeitamente viável.
Outras informações referentes à plasmanitretação
Distorções
Nos processos de tratamento atualmente empregados, as peças
são aquecidas por convecção ou radiação.
Esses processos de aquecimento geram distorções e tensões
localizadas, exigindo uma nova usinagem, e às vezes, distorcendo
tanto a peça que a mesma tem que ser refugada.
Como o tratamento da peça ocorre no vácuo sem resfriamento
brusco, somente as tensões residuais que ocorreram durante
o pré-tratamento térmico e mecânico geram distorções.
Para que não ocorram distorções, uma condição
muito importante é que as peças não apresentem
grandes tensões internas, oriundas de tratamentos térmicos
anteriores.
Acouselha-se a facer um alivio de teusos:
Enquanto o aumento da rugosidade e do volume são muitos
pequenos, as distorções geralmente ocorrem por causa
de tensões internas na peça geradas durante o processo
de usinagem.
Para que estas tensões não sejam apenas aliviadas durante
o processo da nitretação, é muito importante
que se faça um alívio de tensão antes da usinagem
final.
A temperatura para o alívio da tensão e a sua duração
depende da geometria e do material da peça.
Camada de superfície plasmanitretada com limites
de grão limpos, isto é, entalhes faltando como rasgo
que durante a carga balançante contínua
Conservação da Medida e Superfície
As alterações dimensionais,
que são obtidas por meio da nitretação sob plasma,
são muito pequenas e geralmente nem precisam ser consideradas.
Na maioria dos casos, as peças podem ser usinadas em sua dimensão
final antes de serem submetidas à nitretação
sob plasma.
Na nitretação sob plasma distinguimos entre as seguintes
alterações dimensionais:
Aumento da rugosidade:
Por causa do crescimento cristalino da camada de
nitreto de ferro na superfície da peça, pode ocorrer
um aumento da rugosidade. Dependendo do material e do tipo de tratamento,
a rugosidade Ra da superfície aumenta entre 0,1 até
0,6 µm
Quanto mais o tratamento durar, tanto maior será o aumento
da rugosidade. Também queremos lembrar aqui que a nitretação
sob gás demora 3 vezes mais que a nitretação
sob plasma. Por isso, componentes plasmanitretados tem uma superfície
mais lisa do que as peças nitretadas a gás.
Através de um polimento ou brunimento, pode ser novamente devolvida a rugosidade
inicial da peça.
Aumento do volume
No caso da alteração do volume valem as mesmas regras que para
os demais processos de nitretação. O aumento do diâmetro depende de
quantidade de nitrogênio que for injetada. Para aços de baixa liga,
que foram tratados numa profundidade de 0,4 até 0,6 mm, o aumento
do diâmetro do eixo é de 15 até 20 µm.
Mesmo contornos mais complexos são nitretados uniformemente V = 100:1
Melhoria das Propriedades mecânicas
Tanto peças de aço como de ferro fundido ou materiais
sinterizadas podem ser tratadas pelo processo de nitretação
sob plasma. Com a nitretação sob plasma, aços
de construção, aços cementados de baixa liga
e aços nitretados podem apresentar uma sensível melhoria
em suas propriedades mecânicas.
Através da alteração dos parâmetros do
tratamento, podemos gerar camadas que atendem de maneir ideal à
aplicação a qual a peça se destina.
A geração de camadas de nitreto a baixas temperaturas
possibilita o tratamento de materiais sensíveis à têmpera.
As camadas obtidas pela nitretação sob plasmapodem gerar
uma superfície mais densa e livre de poros devido ao controle
das atividades do nitrogênio. O acabamento superficial, proporcionado
pela nitertação sob plasma, aumenta a resistência
da peça ao desgaste.
A alta tenacidade é obtida através de zonas de difusão mais finas,
sem a presença da camada de nitreto de ferro
Tenacidade (Dutilidade)
As camadas nitretadas sob plasma se caracterizam, principalmente
em materiais com liga, por sua alta tenacidade. Isso se deve ao fato,
de que através do controle dos parâmetros do tratamento,
a camada de nitreto de ferro pode apresentar-se em fases diferentes,
podendo ser mantida muito fina ou até mesmo ser suprimida
A maior tenacidade é obtida através de zonas de difusão
mais finas, sem a presença da camada de nitreto de ferro
Rugosidades maiores são niveladas: antes R2D = 7,0; depois
R2D = 4,5.
No caso de ferro fundido (aqui GG25), as lamelas de grafite são
cobertas completamente com uma VS
Resistência à Corrosão
Em se tratando de aços não ligados
ou de baixa liga, o comportamento contra corrosão é
melhorado através da fina camada de nitreto de ferro formada
a partir dos nitretos estáveis.
A resistência contra corrosão poderá ser aumentada
ainda mais através de uma oxidação posterior
como parte do tratamento de nitretação.
Devemos observar que, após friccionar a camada de nitreto de
ferro, novamente vai existir a resistência normal à corrosão
do material base.
No caso de aços resistentes à ferrugem e a ácidos,
a resistência à corrosão é bastante reduzida
com a formação de uma camada nitreto de ferro. Por isso,
a camada de nitreto de ferro deveria ser dispensada e usada uma "nitretação
brilhante", isto é, somente uma parte dos elementos liga
protetores contra a corrosão transformados em nitretos.
Resultado
Como após ao processo de plasmanitreatação,
outros processos de acabamento normalmente não são necessários,
a plasmanitretação é particularmente recomendada
para também resolver ao mesmo tempo problemas relacionadas
a corrosões, desgaste e de solidez estrutural.
Devido à elevada segurança do nosso processo
de tratamento, nós temos experiências positivas relacionadas
a problemas críticos em componentes com produção
em série, como p. ex., sincronizadores, rodas para transmissão
de alta velocidade, válvulas e pistões hidráulicos,
os quais estão prontos para serem instalados após serem
submetidos ao tratamento de plasmanitretação
.
Vedação para a transmissão de um tanque com 580 milímetros de diâmetros
exteriores, tolerância de ± 0,01 milímetro
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