Esta nova edição revisada e ampliada, fartamente ilustrada com fotos em cores que facilitam a compreensão do processo, apresenta os fundamentos e características da tecnologia de aspersão térmica, descreve seus diversos métodos de deposição, sistemas e equipamentos, proporcionando ao leitor um conhecimento mais aprofundado desta tecnologia tão fundamental na engenharia moderna. São apresentados vários tipos de aplicações industriais nos diversos segmentos, demonstrando a versatilidade e efetividade do processo.

Foram incluídas as necessárias atualizações, principalmente quanto a novos métodos de deposição, como a aspersão a frio, que tem levantado o interesse de toda a comunidade mundial envolvida nesta área. Recentemente, novas tecnologias, materiais e equipamentos surgiram na área da deposição. Um contingente maior de pesquisadores, colaboradores e usuários estão empregando esta tecnologia, em nível industrial ou de pesquisa e desenvolvimento.

Com conteúdo prático este livro será útil tanto a engenheiros, estudantes e professores.


APRESENTAÇÃO

A engenharia de materiais vive uma era de design for use ou projeto adaptado ao uso, onde microestruturas multifuncionais possibilitam a criação de materiais e superfícies de alto desempenho. Nesta perspectiva, a seleção e o processamento de materiais sofrem uma verdadeira revolução em função das diversas possibilidades oferecidas, tanto para aplicações estruturais, como em revestimentos.

Revestimentos aplicados por aspersão térmica permitem que estruturas funcionem sob condições extremas (altas temperaturas, desgaste severo, corrosão acentuada) com um desempenho excelente. A aspersão térmica mostra-se extremamente prática e custo-efetivo em tais condições, sendo empregada em diversas áreas e funções, como eletrônica, aeroespacial, bioimplantes, células combustíveis, metal-mecânica, dentre outras.

A variedade de produtos e revestimentos aplicados através deste processo é virtualmente ilimitada. Os revestimentos podem ser metálicos, cerâmicos, plásticos ou qualquer outra combinação desejada para atender a uma necessidade física específica, para suportar velocidades altas, tensões cíclicas, pressões extremas etc. Além disso, ao melhorar a vida útil de componentes, evita a necessidade cada vez mais freqüente da sociedade de destruir recursos naturais ou consumir energia.

Nesta obra, os capítulos de abertura apresentam uma descrição histórica relativa à evolução da aspersão térmica e revestimentos. Então, há um capítulo extenso que classifica os muitos processos dentro da família, inclusive a técnica a frio (cold spray) que recentemente (desde 2001) é comercializada prosperamente e vem encontrando um número crescente de aplicações.

Grande atenção é dada à “preparação superficial”, visto que, sem um cuidado apropriado no tratamento do substrato, qualquer camada subseqüente ficará devendo quanto a sua aplicação final e desempenho. Este capítulo inclui aspectos de medição da rugosidade superficial e a influência dos parâmetros de jateamento na qualidade do revestimento.

Um capítulo de “Características dos revestimentos” cobre dois tópicos principais: a macroestrutura em termos de adesão, porosidade, e trincas; e a microestrutura, de solidificação e estruturas de fase decorrente dos processos de aspersão térmica. Um capítulo importante concerne a “Acabamento e pós-tratamento dos revestimentos”. Este conteúdo é bastante prático e será muito útil aos engenheiros industriais, e inclui tratamentos mecânicos e térmicos. Já a “Avaliação dos revestimentos” discute métodos de teste de adesão, micro e macrodureza, ensaios não-destrutivos (END) e técnicas de ultra-sonografia.

Um capítulo importante sobre “Segurança” é seguido por um de “Materiais e aplicações”. Este último inclui aplicações referentes à recuperação dimensional, desgaste e fricção, corrosão e oxidação e revestimentos para barreira térmica. Também são analisadas outras várias aplicações, com uma seção final que discute o futuro da aspersão térmica e revestimentos dela derivados.

Em resumo, os autores usaram seu extenso conhecimento teórico e prático sobre aspersão térmica para escrever um livro especial que será bem recebido por engenheiros e estudantes, como também por cientistas e acadêmicos.


SOBRE O AUTOR

Carlos Roberto Camello Lima é professor da Faculdade de Engenharia da Universidade Metodista de Piracicaba – Unimep (SP), onde atua, desde 1994, nos cursos de graduação e pós-graduação, dedicando-se às áreas de soldagem, aspersão térmica e gestão da manutenção. Possui mais de 80 artigos publicados em periódicos e congressos nacionais e internacionais. Mestre e doutor em engenharia mecânica pela Universidade Estadual de Campinas – Unicamp (SP), realizou pós-doutorado no Center for Thermal Spray Research – CTSR, na State University of New York, NY, EUA e, mais recentemente, no Centro de Proyección Térmica do Departamento de Ciência dos Materiais e Engenharia Metalúrgica, da Universidade de Barcelona, Espanha. Por 17 anos atuou na indústria, nas áreas de manutenção e montagem leve e pesada, construção e manutenção de plataformas de petróleo, em atividades ligadas à qualidade e produtividade, soldagem e técnicas correlatas e gerenciamento de contratos. Consultor em manutenção e em organização industrial, soldagem e aspersão térmica. Membro da Assoc. Brás. de Manutenção – Abraman, ASM International, Thermal Spray Society – TSS, além de sócio da Assoc. Brás. de Soldagem – ABS e Assoc. Brás. de Eng. de Produção – Abepro.

Roseana da Exaltação Trevisan é professora titular da Faculdade de Engenharia Mecânica da Unicamp, onde atua desde 1976. Durante este período, obteve os títulos de mestre e doutora em engenharia mecânica pela mesma universidade. Fez pós-doutorado de dois anos junto ao National Institute of Standards and Technology – NIST, em Boulder, EUA, e por um ano trabalhou como pesquisadora convidada junto ao Center of Eletro-Mechanics, da Universidade do Texas, em Austin, EUA. Nos últimos 20 anos atua no ensino e na pesquisa sobre processos metalúrgicos de fabricação, com ênfase em soldagem e aspersão térmica. Coordenou mais de 30 projetos de pesquisa, com resultados documentados em 8 teses de doutorado e 18 dissertações de mestrado, sob sua orientação. Publicou mais de 70 artigos em congressos nacionais, 40 em internacionais e mais de 40 em revistas técnicas nacionais e internacionais especializadas em soldagem e aspersão térmica. É membro sênior da American Welding Society (AWS), membro emérito da Assoc. Bras. de Ciências Mecânicas (ABCM) e sócia honorária da Assoc. Bras. de Soldagem (ABS).


ÍNDICE

1 – Introdução 17

2 – Fundamentos do processo 19
2.1 – Evolução histórica 19
2.2 – Princípios e definições 21

3 – Classificação dos métodos de deposição 27
3.1 – Aquecimento por combustão 27
3.1.1 – Combustão por chama convencional 28
3.1.1.1 – Consumíveis na aspersão por chama convencional 30
3.1.1.2 – Características e propriedades dos revestimentos 32
3.1.2 – Oxicombustível de alta velocidade (HVOF) 33
3.1.2.1 – Características e propriedades do método HVOF 34
3.1.2.2 – Recentes variações do processo HVOF 35
3.1.3 – Aspersão a frio ou cold spray 36
3.1.4 – Aspersão por detonação (D-Gun) 38
3.1.4.1 – Características e propriedades da aspersão por detonação 39
3.2 – Aquecimento elétrico 40
3.2.1 – Plasma de arco não-transferido (APS) 40
3.2.2 – Plasma de arco transferido (PTA) 43
3.2.3 – Arco elétrico (EAS) 45

4 – Preparação da superfície 49
4.1 – Introdução 49
4.2 – Limpeza 49
4.2.1 – Limpeza química 51
4.2.2 – Limpeza mecânica 52
4.3 – Texturização da superfície 54
4.3.1 – Parâmetros operacionais de jateamento 58
4.3.2 – Resíduos 60
4.4 – Camada de ligação 63
4.5 – Preaquecimento do substrato 65

5 – Características dos revestimentos 69
5.1 – Introdução 69
5.2 – Macroestrutura 70
5.2.1 – Adesão/coesão 73
5.2.2 – Porosidade 76
5.2.3 – Microtrincas 77
5.3 – Microestrutura 78
5.3.1 – Morfologia 78
5.3.2 – Solidificação 82

6 – Acabamento e pós-tratamento dos revestimentos 87
6.1 – Acabamentos 87
6.1.1 – Lixamento e polimento 88
6.1.2 – Tamboreamento e brunimento 88
6.1.3 – Torneamento 89
6.1.4 – Retificação 89
6.2 – Pós-tratamentos 90
6.2.1 – Selagem 90
6.2.2 – Fusão de revestimentos autofluxantes 95
6.2.3 – Outros pós-tratamentos 96

7 – Avaliação dos revestimentos 99
7.1 – Introdução 99
7.2 – Ensaios de adesão/coesão 101
7.2.1 – Tração 102
7.2.2 – Teste de arrancamento com fita 106
7.2.3 – Dobramento 107
7.2.4 – Cisalhamento 108
7.3 – Ensaios de dureza 108
7.3.1 – Penetração (indentação) 109
7.3.1.1 – Microdureza 109
7.3.1.2 – Macrodureza 110
7.4 – Análise metalográfica 111
7.5 – Ensaios não-destrutivos 113
7.5.1 – Avaliação por ultra-som 114
7.6 – Ensaios de desgaste 115

8 – Segurança 121
8.1 – Introdução 121
8.2 – Equipamentos121
8.3 – Proteção individual 122
8.4 – Materiais tóxicos/explosivos 123

9 – Materiais e aplicações 125
9.1 – Introdução 125
9.2 – Ligação de base 126
9.3 – Recuperação dimensional 127
9.4 – Desgaste/fricção 129
9.5 – Corrosão/oxidação 136
9.6 – Revestimentos para barreira térmica 140
9.7 – Outras aplicações 144
9.8 – Tendências 146
9.8.1 – O mercado atual da aspersão térmica 147