Materiais de anti-fricção
Ligas de anti-fricção
Estas
ligas utilizam-se na preparação das chumaceiras. As características técnicas
fundamentais que se exigem das ligas anti-fricção são determinadas pelas
condições de trabalho das chumaceiras.
O
material das chumaceiras deve possuir as seguintes propriedades:
1) Ser bastante plástico para
permitir uma melhor rodagem do eixo na chumaceira e possuir uma dureza que não
provoque desgaste exagerado no eixo, mas suficiente para tornar a chumaceira um
apoio resistente do eixo;
2) A superfície de trabalho deve ser microcapilar,
isto é, capaz de deter o lubrificante;
3) Deve ter pequeno coeficiente de
atrito em relação ao material do eixo em rotação;
4) Tem de possuir baixa temperatura
de fusão.
Para
as ligas de anti-fricção corresponderem a essas exigências técnicas, elas devem
ser constituídas por um material plástico de base com partículas de substâncias
mais duras, disseminadas uniformemente naqueles e capazes de resistir a força
de pressão do eixo e ao trabalho de atrito.
Durante a rotação do eixo o material plástico de base, por ser mole,
sofre desgaste na superfície de contato com o eixo e, portanto, nela vai sempre
diminuindo o número de partículas duras sobressalentes, processo este que
diminui a superfície de atrito, e por conseguinte, o próprio atrito, uma vez
que provoca a formação de uma rede se sulcos (microcapilar) onde se detém
perfeitamente o lubrificante que circula continuamente e, ao mesmo tempo,
arrefece as superfícies em atrito, assim como transporta para fora as
partículas arrancadas do material anti-fricção.
Existem os seguintes materiais anti-fricção: babbites, bronzes, gusas, ligas anti-fricção de alumínio, zinco,
materiais reduzidos a pó, plásticos.
Chamam-se babbites as ligas brancas anti-fricção cujo material base é o
estanho, chumbo ou uma combinação de chumbo com cálcio.
Nas babbites de estanho e chumbo há
impurezas de cobre, antimônio, etc., enquanto que nos de cálcio há impurezas de
magnésio, sódio, etc.
Existem as seguintes marcas de babbites de estanho: Ƃ88, Ƃ83C, Ƃ16, ƂH,
etc.; e marcas de babbites de cálcio: ƂKA, ƂK2, ƂKlll, etc.
Os babbites de estanho Ƃ88 e Ƃ83C são as de
maior qualidade (o algarismo que se junta as letras indica o teor de estanho).
As babbites resistem a velocidade de rotação muito elevadas dos veios, razão
por que se utilizam no fabrico de chumaceiras para turbinas de navios, turbobombas,
turbocompressores, motores elétricos.
Possuem elevada resistência aos choques, e um coeficiente de atrito
muito baixo (em relação ao lubrificante utilizado).
As babbites de chumbo Ƃ16, ƂH, ƂC6
utilizam-se para máquinas sujeitas a cargas menores.
As
babbite de cálcio são consideravelmente mais baratas do que as de estanho e
chumbo. A não existência de estanho nalgumas babbites de cálcio permite diminuir
o seu desgaste.
Metais e ligas de alto ponto de fusão
Dizem-se de alto ponto de fusão os metais cuja temperatura de fusão seja
superior a 1700°C.
Os
mais importantes são o volfrâmio
(3410°C), o molibdênio (2620°C), o tântalo (2996°C), o cromo (1875°C), o
rutênio, o háfnio, etc.
Os
metais de alto ponto de fusão e suas ligas são largamente utilizados como
materiais resistentes a altas temperaturas, por exemplo, na construção de
foguetões.
Estes
metais obtém-se a partir de materiais reduzidos a pó que se submetem a
prensagem em moldes e, logo depois, a ustulação para obter aglomerados
moldados, assim através da fundição de lingotes apropriados em fornos elétricos
de arco voltaico e com feixe de electrões.
Depois
da forjadura das barras de volfrâmio obtidas dessa forma, elas são submetidas a
trefilação em fieiras de diamante para a obtenção de arames de volfrâmio e de
diâmetro de 15 μm. O diâmetro pode ser diminuído por meio de capagem até 5 μm.
Os
arames de volfrâmio são largamente utilizados em aparelhos eletrônicos.
Os monocristais
de elevada pureza de matais com alto ponto de fusão são obtidos através de um
processo de fundição especial.
Os
monocristais de volfrâmio com massa superior a 10 kg são muito plásticos até a
temperatura de condensação do hélio (-267,8°C) podendo ser trabalhados a frio.
Os
metais de alto ponto de fusão possuem grande resistência a corrosão quando
sujeitas a ação de ácidos fortes (nítrico, sulfúrico, etc.), duram 2 a 3 anos,
ao passo que as preparadas de um aço resistentes a corrosão duram, nestas
condições 2 a 3 meses.
Os metais
de alto ponto de fusão e a suas ligas, para evitar a oxidação, são aquecidos em
vazio ou gases neutrais (argon, hélio). As peças sujeitas, durante o seu
trabalho, a elevadas temperaturas, são revestidas de crômio, alumínio, silício e
outros metais,
Para o
fabrico das peças que durante o funcionamento sofrem aquecimento até 1400°C
utiliza-se o molibdênio, o nióbio e as
suas ligas; no caso de o aquecimento ser ainda maior, utiliza-se o volfrâmio e o tântalo cujo ponto de fusão
é muito superior.
As ligas
de volfrâmio com 20% de rênio e as de volfrâmio com 5% de rênio usam-se na preparação
de termopares, utilizados para a avaliação da temperatura até 3000°C.
Os carbonetos
de volfrâmio, tântalo, nióbio, são resistentes ao desgaste, tem dureza próxima
da do diamante e elevada temperatura de fusão.
O tântalo
usa-se na preparação de placas e fios utilizados na cirurgia dos ossos. Os carbonatos
de tântalo (com ponto de fusão de 3880°C) empregam-se para sobrefundir as superfícies
das peças sujeitas a ação de meios corrosivos.
As ligas
de metais refratários são mais resistentes do que os metais refratários puros.
A sua resistência
a tração e a compressão não se altera, quer quando sujeitos ao aquecimento até
elevadas temperaturas (até 1200°C), quer quando submetidos a temperaturas
baixas (- 196°C).
O volfrâmio
e o molibdênio, quando puros são utilizados na indústria radioeletrônica para a
preparação de filamentos incandescentes, molas, aquecedores, contatos.
A liga com 80% de volfrâmio e 15% de molibdênio
serve para o fabrico de peças que durante a sua utilização ficam sujeitas a
temperaturas próximas de 3000°C.
O molibdênio
e as suas ligas revestem-se também de grande importância nos setores eletrônico
e químico. As ligas de molibdênio com o estanho são supercondutores muito
valiosos.
Tem também
grande importância o rênio, cuja temperatura de fusão é de 3180°C, sendo a
densidade 3 vezes superior à do ferro; o rênio é um pouco mais leve que o ósmio,
a platina e o irídio. O rênio possui grande resistência eletrônica.
A resistência
em caso de aquecimento e as caraterísticas mecânicas do rênio com volfrâmio e tântalo
não se alteram até a temperatura de 3000°C. o volfrâmio e o molibdênio
tornam-se muito frágeis a temperaturas baixas, enquanto que quando são misturados
com o rênio, conservam a sua plasticidade a essas temperaturas.
O rênio
é utilizado na fabricação de aparelhos de navegação de alta precisão para os
voos cósmicos assim como na preparação de fios de torção muito finos e
resistentes cujo diâmetro não ultrapassa dezenas de micros.
O fio
desse metal como seção transversal de 1 mm2 resiste a esforços iguais a vários kilonewtons
(kN).
Ligas resistentes ao calor
São ligas
utilizadas no fabrico de peças sujeitas, no seu trabalho, a temperaturas
superiores a 700°C.
Constituem
um material de construção especial muito valioso para o fabrico de turbinas,
nas quais correspondem a 40 – 50% de peso total. Essas ligas são muito
resistentes ao calor do que os aços.
As ligas
deste tipo mais utilizadas são aquelas em que o metal de base é constituído por
níquel, visto que a resistência deste metal ao calor é muito superior à dos aços
mais resistentes ao aquecimento.
As temperaturas
de trabalho dessas ligas rondam entre 800°C e 1000°C.
As ligas
com metal de base constituídas por cobalto tem aproximadamente a mesma resistência
ao trabalho a quente ou ainda maior.
As ligas
de níquel e cobalto, além de serem muito resistentes ao calor são refratários. Existem
as seguintes marcas dessas ligas: XH77TIO, XH70MBTIOE, XH77TIOP, etc.
A liga
XH77TIOP serve para o fabrico de pás e discos de turbinas, anéis e outras peças
que trabalham a temperatura de 750°C; a liga XH78T é usada para o fabrico de camarás
de combustão; a liga XH55BMTKO com 14% de Co, usa-se para fabricar pás de
turbinas que trabalham a 850 - 950°C.
As ligas
de níquel empregam-se para fabricar aquecedores, reostatos e aparelhagem de medição,
assim como peças de grande importância na maquinaria de indústrias químicas.
Utilizam-se
também as ligas duras para ferramentas de pontas de cerâmica em que se usa
largamente o cobalto.
As ligas
de níquel pertencem também os nicromios (XH60IO, XH78T) que por
serem resistentes ao calor, são utilizadas no fabrico de peças sujeitas a
grandes esforços e aos efeitos dos metais oxidantes, assim como de aquecedores.
As ligas de cobalto, dado que o cobalto é um metal deficitário, usam-se com
menor frequência. Por exemplo, a liga dita nitalium que contém crômio, níquel, molibdênio e cobalto
emprega-se no fabrico de pás de motores a jato.