Equipamento Vibratório para Alívio de Tensão
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1. FORMULA 62 Equipamento Vibrat rio para Al vio de Tens o O equipamento vibrat rio para al vio de tens o FORMULA 62 oferece v rias vantagens sobre a t cnica mais antiga de al vio de tens o por tratamento t rmico e Equipamento compacto e port til e pode ser facilmente movido para qualquer local da f brica para al vio de tens o durante a opera o e O custo do investimento baixo assim como os custos de opera o e manuten o e Tempo de processamento curto intervalo de 15 a 30 minutos por local dependendo do peso e da configura o do componente ou da estrutura de fabrica o e F cil de usar sem necessidade de instru es extensas para o operador e Pode ser usado em uma ampla variedade de materiais m componentes feitos de materiais diferentes n o trat veis termicamente m ligas n o trat veis termicamente m material com acabamento fino pintura polimento etc e N o h efeito prejudicial nos materiais de pe as ma n o altera as propriedades mec nicas a n o altera a metalurgia estruturalmente ou quimicamente m n o altera a dureza m produz uma superf cie limpa e livre de descolora o esc ria e incrusta o e Astoler ncias de pe as podem ser mantidas em n veis imposs veis ou impratic veis de serem mantidos com m todos de al vio de tens o por tratamento t rmico e Pode ser usado durante o processo de fabrica o durante e ap s a solda2. m entre as etapas de usinagem CARACTERIZA O DE TENS ES RESIDUAIS Um dos maiores problemas encontrados na ind stria metal rgica a concentra o de tens es que causam distor es e perda de estabilidade dimensional Todos os profissionais envolvidos em metalurgia quer seja um fabricante de a o de m quinas ferramentas ou de moldes para estamparia e fundi o podem enfrentar problemas para manter as toler ncias dimensionais em suas pe as A defini o t cnica de tens o residual qualquer tens o em um corpo el stico livre de for a ou de restri o externas e de gradientes altera es de temperatura Uma causa comum de tens o residual uma incompatibilidade entre regi es adjacentes do metal que podem distorcer regi es pr ximas As tens es causam distor o no metal quando s o desiguais As altas tens es em um lado de uma pe a de metal causar deslocamento ou distor o Se as tens es forem uniformes em todo o metal mesmo as altas tens es n o causar o deslocamento Quanto maior o desequil brio de tens es maior o deslocamento Se o desequil brio for grande o suficiente os gr os se tornar o permanentemente deformados e a pe a n o poder voltar sua condi o anterior por al vio de tens o H dois componentes em tens o residual tens o e compress o As leis de f sica e de matem tica exigem um equil brio entre a magnitude das for as de tens o e compress o Infelizmente a ind
3. stria metal rgica n o produz um equil brio uniforme No campo da metal rgica o objetivo produzir um bom componente ou uma boa estrutura de metal com baixa tens o residual e portanto requer um programa para al vio de tens o ou a redu o da tens o residual a fim de evitar danos ao metal Uma explica o mais simples envolve voc e seu corpo durante atividades esportivas Se estiver jogando t nis e sentir uma forte c imbra ou um mau jeito em um m sculo da perna isto se parece com a tens o residual E se continuasse jogando sem reduzir a tens o residual c imbra ou mau jeito poderia danificar gravemente e possivelmente permanentemente o m sculo Se no entanto voc massageasse o m sculo permitindo o seu relaxamento poderia continuar a jogar e terminar o jogo Este um exemplo de um programa de al vio de tens o As tens es residuais s o introduzidas em diversas estruturas e componentes de metal durante a fabrica o em pe as fundidas por meio das for as de contra o que aparecem dentro da pe a fundida medida que ela se solidifica em conforma o mec nica devido s caracter sticas el sticas do metal em estamparia devido a o de cisalhamento que acompanhada pela deforma o e em soldagem que pode produzir tens es residuais particularmente altas medida que o metal se expande e se contrai devido s altera es de temperatura Apesar da dificuldade para calcular e medi
4. amento t rmico ou em minutos de vibra o com base no peso da pe a no m todo vibrat rio Quando a receita for seguida de maneira adequada os resultados de qualquer um dos m todos ser o satisfat rios Como a estabilidade dimensional normalmente o fator determinante para aceita o as pe as que permanecem dimensionalmente est veis ap s o tratamento de al vio de tens es s o consideradas satisfat rias ESCLARECIMENTO DE NORMAS PARA AL VIO DE TENS O POR TRATAMENTO T RMICO OU VIBRA O Como a alta temperatura pode danificar gravemente os metais ela deve ser controlada e aplicada at o limite conhecido como temperatura cr tica na qual ocorrem as transforma es de fases ou outras altera es metal rgicas indesej veis Essa a base para a exist ncia de normas definir a temperatura necess ria para o tratamento mas sem provocar danos Diferentes materiais requerem temperaturas diferentes Diferentes espessuras requerem per odos de sustenta o temperatura constante diferentes Em resumo a receita manipulada de modo a n o danificar os produtos Como o tratamento t rmico pode s vezes ser arbitr rio e inconstante n o inteiramente incomum que alguns tratamentos t rmicos sejam conduzidos de 1 2 a 3 4 da temperatura real solicitada devido ao receio de que a pe a seja danificada E como o caso tipicamente o tratamento t rmico solicitado somente uma vez durante a s rie de eventos de fab
5. brio est tico Descobriu se que as vibra es ressonantes s o o meio mais eficaz para reduzir as tens es residuais por vibra o O m todo de vibra o na fregii ncia de resson ncia possui uma redistribui o mais acentuada de tens o comparado aos m todos na fregii ncia sub ressonantes ou subharm nicas S o as vibra es de baixa frequ ncia as portadoras de energia de alta amplitude que s o muito eficientes na redu o significativa das tens es residuais de pico de pe as e soldas met licas APLICA O DO FORMULA 62 O FORMULA 62 consiste em um vibrador robusto de velocidade vari vel que preso pe a e um console eletr nico encaixado em um gabinete port til que pode ser movido para qualquer parte da f brica Tamb m preso pe a est um aceler metro que detecta as vibra es e transmite um sinal por cabo para um circuito eletr nico do console O ponto de resson ncia da pe a ent o determinado e exibido em um medidor de painel Nas unidades equipadas com registrador gr fico um gr fico pode ser produzido mostrando o procedimento de ajuste enquanto determinado o ponto de resson ncia O ponto de resson ncia pode ser determinado variando a velocidade do vibrador at que a amplitude desejada seja alcan ada Dois minutos o tempo m dio necess rio para alcan ar a frequ ncia de resson ncia Quando a fregii ncia de resson ncia for alcan ada a pe a posta em vibra o por um p
6. cesso pode ser usado para aliviar tens es causadas por usinagem fresagem ret fica puncionamento mandrilhamento estampagem fura o aplainamento corte forjamento e soldagem particularmente til para estruturas muito grandes em que o al vio de tens o por tratamento t rmico teria um custo muito elevado ou seria imposs vel e para pe as de precis o industriais a fim de eliminar distor es de metal que poderiam impedir a manuten o de toler ncias apertadas O PROCESSO E EQUIPAMENTO VIBRAT RIO PARA AL VIO DE TENS O FORMULA 62 A Stress Relief Engineering Company foi a primeira a desenvolver e aperfei oar por mais de 35 anos o uso de um m todo n o t rmico baseado em resson ncia e altamente eficaz para o al vio de tens o por meio de vibra o Atualmente um padr o da ind stria amplamente aceito o processo FORMULA 62 de f cil utiliza o possibilita a melhoria do controle dimensional e o aumento da tens o de escoamento sem nenhuma perda de resist ncia fadiga O processo FORMULA 62 introduz vibra es de alta amplitude e baixa frequ ncia por um curto per odo de tempo com base no peso da pe a Esse processo alivia as tens es residuais em pe as de metal e soldas sem distorcer ou alterar a resist ncia tra o o ponto de escoamento ou a resist ncia fadiga da pe a Isso permite que as tens es residuais sejam reduzidas para um n vel muito menor em que restaurado o equil
7. eering Co como o fabricante Exemplo Especifica es do Departamento do Interior dos Estados Unidos para comportas e outros componentes Finalizando o FORMULA 62 n o indicado como um substituto para todas as pr ticas de al vio de tens o por tratamento t rmico embora seja fregiientemente aprovado pelo fabricante para substituir o m todo por tratamento t rmico Em alguns casos altamente recomend vel o uso do m todo t rmico e a Stress Relief Engineering Company o recomenda para aplica es nucleares vasos de press o gera o de energia e petroqu mica Nesses casos os custos s o superados pelos benef cios No entanto n o h nada nas normas que pro ba um fabricante de usar um al vio de tens o por vibra o como um procedimento especialmente durante o processo de fabrica o quando a estabilidade dimensional uma quest o importante desde que a solicita o da norma seja seguida e executada de maneira adequada STRESS RELIEF ENGINEERING COMPANY Exclusive Export Manager Dreyfus GLOBAL TRADE LLC Dreyfus Global Trade LLC 521 Fifth Avenue Suite 2130 New York NY 10175 USA Telephone 1 212 867 7700 Telefax 1 212 867 7820 Email info O dreyfusglobal com
8. er odo de tempo determinado com base no peso e na aplica o O tempo de tratamento pode variar de 10 minutos a uma hora ou mais dependendo do tamanho da pe a Em estruturas de arma es muito grandes muito longas ou com espa o aberto pode ser necess rio aplicar o FORMULA 62 em v rios locais o que requer mais tempo As pe as podem ser vibradas por per odos de tempo mais longos sem sofrer nenhum dano por fadiga ou perda de resist ncia tra o O processo FORMULA 62 tamb m pode ser executado em modo autom tico em que a vibra o ser executada por 15 minutos em tr s ciclos diferentes da velocidade selecionada cada ciclo por cinco minutos Isso suficiente para estabilizar uma pe a de at 10 toneladas Para pe as com mais de 10 toneladas podem ser usados dois per odos consecutivos de 15 minutos Existem duas regras simples que devem ser seguidas para todas as aplica es e isolar a pe a o melhor poss vel de modo que fique livre para vibrar e aunidade do vibrador deve estar conectada diretamente com a pe a a fim de transferir totalmente a energia da vibra o para a pe a O processo FORMULA 62 pode ser usado em uma ampla faixa de metais ferrosos e n o ferrosos inclusive a o carbono a o inoxid vel alum nio ferro fundido mangan s e em uma ampla variedade de formatos Os tamanhos podem variar de pequenas pe as fundidas eixos e engrenagens a estruturas soldadas e usinadas que s o
9. houver um forno adequado dispon vel no local resultando em transporte e outros custos de manuseio assim como em perda adicional de tempo Al m disso muitos na ind stria metal rgica tamb m j expressaram seus desejos de obter recursos para reduzir tens es conforme necess rio durante o processo de fabrica o Isso pode ter um custo excessivo e ser imposs vel logisticamente com o processo de al vio de tens o por tratamento t rmico A tens o de uma pe a pode tamb m ser aliviada permitindo se que ela envelhe a ao ar livre Aqui a energia necess ria para realinhar a estrutura cristalina fornecida por pequenos movimentos naturais do solo e flutua es normais da temperatura No entanto esse processo incontrol vel e dif cil determinar o momento em que as tens es se reduziram o suficiente para permitir o prosseguimento do trabalho de maneira satisfat ria E nesse processo de envelhecimento o n vel de tens o reduzido com mais rapidez durante as esta es mais quentes e com menos rapidez durante as esta es mais frias Quem quer esperar um ano ou mais para dissipar a tens o O m todo vibrat rio introduz energia na pe a por meio de vibra es Para a estrutura at mica sob tens o n o h diferen a entre a energia t rmica e a energia introduzida por meio de vibra es Essa energia aplicada realinha a estrutura cristalina para aliviar a tens o e estabilizar a pe a sem distor o Esse pro
10. muito grandes para tratamento t rmico Para pe as pequenas pe as de precis o e pe as fundidas de formato irregular e soldas o SRE torna dispon vel a Mesa vibrat ria Loadmaster 2000 A mesa tem um sistema de suspens o pneum tico completamente ajust vel para tima isola o que opera em qualquer suprimento de ar comprimido da f brica A mesa vibrat ria torna poss vel aliviar a tens o de moldes para estamparia e fundi o jogo de matrizes pe as industriais pequenas de precis o e tratar v rias pe as de uma s vez LIMITA ES DO FORMULA 62 H limita es para o processo vibrat rio para al vio de tens o FORMULA 62 como para qualquer processo metal rgico O FORMULA 62 n o eficaz para materiais laminados a frio extrudados endurecidos por deforma o trabalhados a frio e endurecidos por precipita o Objetos muito pequenos em grandes quantidades podem ser tratados termicamente em lotes com muito mais facilidade a menos que o pr prio processo t rmico possa causar danos s pe as O processo vibrat rio usado unicamente para al vio de tens es residuais em metais e n o recoze normaliza ou revine nem substitui qualquer outro tipo de tratamento t rmico inclusive tratamento t rmico p s solda O processo vibrat rio n o altera as propriedades mec nicas ou metal rgicas do material Por ltimo o FORMULA 62 n o pode evitar ou eliminar distor o deforma o ou empenamento devid
11. o a efeitos do calor e n o ir nivelar ou endireitar materiais deformados distorcidos ou empenados Um dos benef cios mais importantes do uso do FORMULA 62 a capacidade de aliviar a tens o de pe as em qualquer ponto do processo de fabrica o tal como ap s usinagem de desbaste fura o ou ret fica Para fabrica es soldadas o al vio de tens es pode ser executado durante a soldagem o que muito til para evitar a concentra o de tens es residuais que podem causar a fratura da solda ou distor o em algumas partes O FORMULA 62 mais compat vel com os processos de soldagem SMAW por arco com metal protegido GMA com g s arco entre metais e GTAW por arco com gas tungst nio As outras pr ticas de soldagem podem apresentar problemas log sticos graves Como a soldagem produz altera es na temperatura em um per odo de tempo relativamente curto as tens es residuais s o mais ativas dinamicamente na pe a o que pode requerer al vio de tens o durante a soldagem ou imediatamente ap s a soldagem Uma vez que a grande magnitude das tens es de tra o residuais pode reduzir a resist ncia fadiga de pe as soldadas o FORMULA 62 pode ser facilmente usado para aliviar a tens o dessas pe as DETERMINA O DO AL VIO DE TENS O Uma quest o b sica que normalmente surge como se pode determinar quando as tens es foram reduzidas Avaliar os campos de tens es residuais ap s o tratamento po
12. r a tens o residual n o tratada manifesta se de diversas maneiras indesejadas com o passar do tempo normalmente causando enfraquecimento ou fratura prematura de pe as deforma o ou tor o e freqientemente prejudicando a integridade de soldas essenciais E resultando na redu o da vida til de um componente que se n o fosse por isso seria considerado um componente de boa qualidade Com os requisitos de toler ncia apertada dos dias atuais a necessidade de al vio de tens o para alcan ar a estabilidade dimensional e a aus ncia de distor es tem se tornado cada vez mais importante TRATAMENTO DAS TENS ES RESIDUAIS Para tratar a estrutura cristalina necess rio introduzir energia no metal para permitir que os tomos se movam a fim de reduzir essas tens es Embora o m todo de al vio de tens es por tratamento t rmico seja bem conhecido n o o nico meio pelo qual as tens es podem ser reduzidas No processo t rmico alta temperatura produz tens o residual menor Esse tipo de al vio de tens o embora seja normalmente eficaz possui v rias desvantagens e limita es O custo alto o processo demorado e normalmente resulta em deteriora o de propriedades do material que pode ser causada pelo uso do programa errado para aquecimento manuten o de temperatura e resfriamento final O seu uso tamb m restrito a estruturas homog neas O fabricante poder deparar com outros custos indiretos se n o
13. r m todos t rmicos ou vibrat rios igualmente dif cil e dispendioso Um dos melhores m todos para medi o de tens o residual o m todo de Difra o por Raio X que normalmente reservado para uso de laborat rio devido aos requisitos de alinhamento para medi o precisa Os campos de tens es residuais s o complexos e abrangem uma rea bastante extensa Dentro da rea de observa o existem tens es de tra o e compress o residuais com variadas magnitudes Um processo de al vio de tens o causa uma redistribui o desses n veis de tens es a fim de equilibrar a energia da tens o entre as zonas de tra o e compress o restaurando o equil brio da regi o Portanto n o poss vel medir somente um ponto de uma estrutura observar um valor e declarar que a tens o da pe a foi aliviada Mapeamentos extensivos de um campo e uma m dia estat stica dos resultados seriam necess rios antes de os resultados serem considerados bvios Por essa raz o medi o em um nico ponto ou outras medi es n o s o realizadas em pe as com tens es aliviadas pelo processo por tratamento t rmico ou vibrat rio antes ou ap s o tratamento Simplesmente n o h uma maneira simples e econ mica para medir tens es ap s qualquer processo de tratamento Na melhor das hip teses s poss vel seguir a receita para o tratamento corretamente seja em graus por hora por polegada de espessura como em um processo por trat
14. rica o que n o leva em considera o a concentra o de tens es que ocorre durante a fabrica o bem antes de ser efetuado o tratamento t rmico Portanto os tratamentos t rmicos de al vio de tens o exigidos pela norma n o s o um ponto de refer ncia absoluta com o qual outros m todos de al vio de tens o podem ser comparados Na realidade os pormenores dados nos manuais de especifica es de normas s o vagos e chegam mesmo a n o recomendar o tratamento t rmico para certos tipos e classes de materiais Por exemplo a norma AWS D1 1 n o recomenda tratamento t rmico de materiais A514 A517 A709 ou de Classe 100 Outros a os carbono ou a os de baixa liga podem sofrer altera es indesej veis na microestrutura causando uma deteriora o de propriedades mec nicas fraturas ou ambos Considera es adicionais devem ser especificadas para poss vel distor o oxida o perda de resist ncia corros o ou fratura intergranular Em muitos casos o al vio da tens o por vibra o pode ser usado como um substituto muito mais econ mico do que o m todo por tratamento t rmico quando este ltimo for usado unicamente para promover a estabilidade dimensional da pe a com a finalidade de alinhamento integridade da superf cie ou condi es de servi o Como h muitos fatores envolvidos o al vio de tens o n o t rmico por vibra o do FORMULA 62 n o indicado para ser um substituto integral para os requisi
15. tos de normas Antes de decidir se o al vio de tens o por vibra o deve ser usado como um substituto para o tratamento de al vio de tens o por tratamento t rmico deve se levar em considera o o seguinte 1 Seo processo t rmico necess rio para reduzir a tens o residual para o menor n vel poss vel e para homogenizar o metal de base e o metal de solda 2 Seo processo t rmico foi selecionado simplesmente pelo fato de que n s sempre fizemos isso dessa maneira 3 Ou se o al vio de tens o n o estiver sendo feito devido ao risco potencial de danificar o material ou as condi es da superf cie como ocorreria no caso de tratamento t rmico As duas ltimas situa es apresentam uma oportunidade clara para usar o m todo vibrat rio em vez do t rmico Este ltimo forneceria uma solu o mais econ mica quando comparada ao custo direto ou indireto do processo t rmico Atualmente nos Estados Unidos tem se tornado mais comum encontrar v rias recomenda es para o m todo que deve ser usado para al vio de tens o Nas especifica es formuladas por alguns rg os governamentais dos Estados Unidos s o encontradas recomenda es para fazer o tratamento de al vio de tens o de alguns componentes utilizando especificamente o FORMULA 62 de acordo com a norma A S M E Se o VIII AW S D 1 1 e outras Algumas especifica es cont m de fato o nome comercial do produto FORMULA 62 e a Stress Relief Engin
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