Estudo da aplicação do processo de Laser Cladding para a deposição de revestimento resistente ao impacto-abrasão sobre aço "Hadfield" de alto manganês

Abstract

A mineração é uma atividade extremamente importante para quase todos os setores industriais. Isso é corroborado pela quantidade de minas ao redor do mundo, que são estimadas entre 100 mil e 150 mil e são responsáveis pelo consumo de 6,2% de toda a energia produzida. Dentro deste gasto energético, cerca de 40% desse consumo é utilizado para superar o atrito, que é o responsável pelo desgaste excessivo de componentes e ferramentas usados na mineração. Um dos materiais usados na fabricação destes componentes é o aço Hadfield. Para aumentar a resistência ao desgaste das ferramentas, as indústrias, de forma geral, utilizam alguns processos convencionais de tratamento de superfícies. São utilizados, por exemplo, revestimentos duros aplicados por soldagem, insertos cerâmicos, etc. Todavia, devido às características de baixa soldabilidade do aço Hadfield e da sua aplicação em ambientes severos, tais processos apresentam constantes defeitos de deposição. Portanto, o objetivo deste trabalho foi desenvolver revestimentos para aplicação no aço Hadfield, utilizando a tecnologia de deposição de metais a laser (do inglês DED-L), também chamada de laser cladding. Duas ligas em pó da empresa Oerlikon Metco ? Metco 1040® e Metco 1030® ? foram estudadas neste trabalho, e avaliadas quanto às características do pó, parâmetros de deposição a laser, ensaios tribológicos e desempenho quando aplicados em martelos de moagem. As duas ligas são formadas por uma matriz ferrosa, ricas em carbonetos de vanádio, com a diferença de que a liga Metco 1040 possui uma matriz austenítica enquanto que o Metco 1030 tem matriz martensítica. As avaliações mostraram que o revestimento com a liga Metco 1040 possuem durezas próximas a 520 HV, contra 800 a 1000 HV para aqueles com o pó Metco 1030. A resistência ao desgaste da liga Metco 1040 é similar ao do aço Hadfield, enquanto a liga Metco 1030 apresentou resultado de cerca 40% superior. Ambos materiais foram depositados em martelos para moinhos de cominuição de calcário, apresentando resultados promissores e concluindo que esta liga pode ser utilizada em outros aços para outras aplicações que envolvam aumento da resistência ao desgaste.

Abstract: Mining is an extremely important activity for almost all industrial sectors. This is corroborated by the number of mines around the world, which are estimated between 100 thousand and 150 thousand and are responsible for the consumption of 6.2% of all the energy produced. Within this energy expenditure, about 40% of this consumption is used to overcome friction, which is responsible for the excessive wear of components and tools used in mining. One of the materials used in the manufacture of these components is Hadfield steel. To increase the wear resistance of tools, industries, in general, use some conventional surface treatment processes. For example, hard coatings applied by welding, ceramic inserts, etc. are used. However, due to the low weldability characteristics of Hadfield steel and its application in harsh environments, such processes have constant deposition defects. Therefore, the objective of this work was to develop coatings for application in Hadfield steel, using laser metal deposition technology (from English DED-L), also called laser cladding. Two powder alloys from the company Oerlikon Metco - Metco 1040® and Metco 1030® - were studied in this work, and evaluated for the characteristics of the powder, laser deposition parameters, tribological tests and performance when applied to grinding hammers. The two alloys are formed by a ferrous matrix, rich in vanadium carbides, with the difference that the Metco 1040 alloy has an austenitic matrix while Metco 1030 has a martensitic matrix. The evaluations showed that the coating with the Metco 1040 alloy has hardnesses close to 520 HV, against 800 to 1000 HV for those with the Metco 1030 powder. The wear resistance of the Metco 1040 alloy is similar to that of Hadfield steel, while the Metco alloy 1030 showed a result of about 40% higher. Both materials were deposited in hammers for limestone comminution mills, showing promising results and concluding that this alloy can be used in other steels for other applications that involve increased wear resistance.Outras Informacoes: Gostaria de agradecer a oportunidade de poder depositar uma tese de doutorado nesta universidade. Entretanto, gostaria de ressaltar que eu sei que estou 1 dia fora do prazo. Eu apresentei minha tese no dia 09/04 e imaginava que 2 meses de prazo se findavam hoje, dia 09/06. Eu sei que deixar para última hora é algo péssimo, mas nesse período, tive um pouco de dificuldades para arrumar a tese e, para meu orientador corrigir. Além disso, devido a pandemia e distância com a universidade, não consegui acelerar os pedidos de coleta de assinaturas para todos os membros, sendo apenas hoje que consegui a assinatura de todos. Por isso, venho solicitar a admissão deste depósito de tese. Muito obrigado pela compreensão.