Máquinas e Equipamentos

16 de agosto de 2010

Técnica – Nitretação a plasma

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Publicado por: Plastico Moderno
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    Extratores são as peças que realizam mais movimentos em um molde de injeção, sendo assim, são fatores determinantes para a frequência de manutenção e de vida útil. Recentes estudos têm colocado em questão o processo de nitretação, que ainda é utilizado mesmo não sendo há muito tempo um estado da arte.

    Quanto menor o desgaste dos pinos extratores, maior será a vida útil do molde e menor a frequência de manutenções. Embora eles sejam considerados como padrões, existem variações consideráveis entre os modelos de diferentes fabricantes.

    Em geral, a distinção é feita entre os extratores temperados e nitretados. Os temperados são usados em baixas temperaturas em moldes onde o contorno da cavidade precisa ser usinado no pino. O extrator é temperado por completo com aproximadamente 60 HRC e está pronto para ser utilizado depois de usinado. O desgaste por atrito pode ser reduzido com a aplicação de lubrificantes ou revestimentos. Entretanto, estes métodos têm uma desvantagem: o lubrificante pinga sobre a superfície da peça ou sobre a camada adicional de revestimento, o que significa um maior prazo de entrega e altos custos de revestimento e transporte.

    Se o processo requer uma camada superficial de alta dureza ou resistência à temperatura, o projetista ou o ferramenteiro irá especificar um extrator de aço para trabalhos a quente. Em contraste com os extratores temperados, que resistem a uma temperatura de até 200°C, o aço para trabalho a quente é estável até 600°C. A nitretação confere uma dureza superficial de 70 HRC (até 1.100 HV 0,3). O núcleo rígido do material, que possui dureza de 44 HRC, é elástico, suficiente para acomodar forças transversais e longitudinais que venham a ocorrer. A estabilidade dos extratores então depende do material utilizado. Entretanto, a vida útil depende principalmente da camada nitretada.

    Antigos e novos processos de nitretação

    O método mais antigo de nitretação é o realizado por banho de sal. Mas os enormes problemas ambientais e de segurança são suficientes para provocar queda na sua utilização. Por outro ponto de vista, a nitretação por banho de sal, do mesmo modo, não oferece um bom comparativo: por característica do processo, ela não permite uma boa repetitibilidade. A concentração no banho também é afetada por contaminação. A nitretação resultante não pode ser controlada. Na nitretação por banho de sal, um grande número de profundos poros é formado na camada de revestimento externa, o que resulta em uma superfície muito áspera. Já se sabe que estes poros representam interrupções no arranjo de distribuição dos átomos do metal, que reduzem significativamente sua resistência superficial.

    Estudos realizados anos atrás mostram que, mesmo com pequenas cargas de contato e após um desgaste relativamente baixo, partículas são quebradas ou arrancadas de parte dos poros da camada nitretada e acabam formando abrasivos médios junto com o lubrificante usado [1]. Poros então têm um efeito de microentalhes que enfraquecem o extrator. Um curso curto e um abrasivo médio contribuem para que o furo do molde seja prematuramente alargado e para que o extrator fique desgastado. Como resultado, o material fundido pode penetrar no espaço entre o extrator e o furo – provocando, consequentemente, uma falha do molde.

    A nitretação a gás não produz tantos poros como o banho de sal. A camada estrutural pode ser controlada. Entretanto, a uniformidade da espessura da camada e a camada estrutural são problemáticas. Nitrogênio gasoso é introduzido entre as peças a serem nitretadas. Isso causa muitas pequenas zonas encobertas durante o processo de gaseificação de grande quantidade de peças. Se o gás flui sobre uma peça, ela será eficientemente nitretada neste ponto. No lado oposto, nas áreas encobertas, a quantia de nitrogênio que alcança a superfície da peça não é uniforme. Quando existe um grande número de peças por banho, condições muito variáveis de fluxo prevalecem na câmara de gás. Esta descoberta explica porque a superfície da circunferência é fundamentalmente variada na nitretação. Além disso, defeitos na nitretação (excesso de concentração de nitrogênio) resultam na abertura de sulcos porosos que são abrasivos com areia nas guias.

    Plástico Moderno, Técnica - Nitretação a plasma

    Por que utilizar nitretação a plasma e oxidação?

    Para fazer o melhor uso possível da resistência ao desgaste, uma camada estrutural precisa e uniforme é necessária. Na nitretação a plasma, descargas elétricas uniformes são realizadas na superfície da peça. Um pequeno arco elétrico é formado, como numa solda. Esta “ligação calórica” permite que o nitrogênio gasoso penetre na superfície do aço. Uma fina camada nitretada, a camada estrutural, então, é formada na peça. A camada estrutural é fina, sem crateras ou poros, e firmemente ligada à zona de difusão que contém misturas de cristais de nitrogênio enriquecido e depósitos de nitretos. Uma camada estrutural fina e de poros baixos pode apenas ser produzida por pulsos de plasma. O processo pode ser controlado eletronicamente com precisão. Com alguma experiência, a espessura de camada desejada pode ser construída de forma muito precisa e com repetitibilidade (Fig. 1).

    Plástico Moderno, Técnica - Nitretação a plasma

    Por muito tempo, o banho de sal e a nitretação gasosa foram os processos convencionais; consequentemente, a fabricação de extratores utilizava estes processos. Uma vez que superfícies quase pretas, sujas, porosas e sensíveis são imprestáveis para moldes de injeção, os extratores são polidos após a nitretação. Entretanto, o polimento remove parte da camada nitretada. A camada estrutural quebrada criada pelo processo de banho de sal e nitretação gasosa é deixada com uma espessura de camada irregular ou totalmente removida. Ainda que o extrator tenha um acabamento claro brilhante, a camada protetiva e resistente ao desgaste foi eliminada.


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