Desenvolvimento de um novo processo de nitretação por plasma para aumento de produtividade e confiabilidade tribológica de componentes sinterizados: escalonamento do laboratório à aplicação industrial

Abstract

No presente trabalho foi desenvolvido um novo processo de nitretação por plasma para o aumento da confiabilidade tribológica de componentes sinterizados. Este desenvolvimento se baseou na variação das condições de nitretação, principalmente temperatura e mistura gasosa, para obter uma fase de nitretos para a camada de compostos que apresentasse uma maior resistência ao desgaste que a fase atualmente utilizada na nitretação de bielas sinterizadas de compressores herméticos de refrigeração. Além da melhoria da confiabilidade tribológica era premissa essencial reduzir os custos de produção. Os estudos de processamento foram realizados em 3 tipos de equipamentos de nitretação: reator em escala laboratorial, reator em escala piloto e reator em escala industrial, tendo sido utilizadas amostras e componentes reais para os experimentos. Para cada condição de nitretação testada as amostras foram caracterizadas quanto a espessura e fase de nitretos, topografia de superfície e desempenho tribológico, tanto em bancadas de testes (tribômetro), quanto em testes de confiabilidade em produtos (compressores). Como resultado final obteve-se uma nova especificação de camada nitretada, constituída pela Fase ?? com 6,0 µm de espessura, para as bielas de compressores, com maior resistência ao desgaste que a especificação atual. A nova condição de nitretação aumentou a produtividade do reator industrial reduzindo o custo de processamento. Todo o desenvolvimento do trabalho seguiu uma proposta de Processo de Inovação baseado nos conceitos de ?Desing Thinking?.

Abstract: In the present work, a new plasma nitriding process was developed to increase the tribological reliability of sintered components. This development was based on the variation of nitriding conditions, mainly temperature and gas mixture, to obtain a nitride phase for the compound layer that presented a higher wear resistance than the phase currently used in the nitriding of sintered connecting rods of hermetic refrigeration compressors. . In addition to improving tribological reliability, it was essential to reduce production costs. The processing studies were carried out in 3 types of nitriding equipment: reactor on laboratory scale, reactor on pilot scale and reactor on industrial scale, using samples and real components for the experiments. For each nitriding condition tested, the samples were characterized as to the thickness and phase of nitrides, surface topography and tribological performance, both in test benches (tribometer) and in product reliability tests (compressors). As a final result, a new nitrided layer was formed, formed by the ? 'phase with a thickness of 6.0 µm, for the compressor connecting rods, with greater resistance to wear than the current specification. The new nitriding condition increased the productivity of the industrial reactor, reducing the processing cost. The development of the work followed a proposal for an Innovation Process based on the concepts of ?Desing Thinking?.