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Equipamentos industriais operando em ambientes de mineração, extração de pedras, cimento, siderurgia, geração de energia e manuseio de materiais a granel estão frequentemente expostos a desgaste severo. Materiais duros e abrasivos podem impactar continuamente, deslizar ou fluir sobre as superfícies dos equipamentos, removendo gradualmente o metal subjacente e reduzindo a vida útil dos componentes.
Aplaca de revestimento com recobrimento duro oferece uma superfície dedicada resistente ao desgaste, projetada para proteger os equipamentos dessas condições exigentes. Ao contrário dos revestimentos de aço convencionais, as placas de revestimento com recobrimento duro combinam um substrato estrutural com uma camada sobreposta resistente ao desgaste, permitindo que a superfície suporte condições abrasivas severas, enquanto o material base fornece suporte mecânico.
No entanto, selecionar a placa de revestimento com recobrimento duro adequada exige mais do que escolher a maior dureza ou a camada sobreposta mais espessa. A especificação correta depende do material manipulado, do mecanismo predominante de desgaste, da intensidade do impacto, da temperatura de operação, da geometria do equipamento e da vida útil exigida.
Este guia explica os principais fatores que compradores industriais e engenheiros devem considerar ao selecionar uma chapa revestida por soldagem para máxima proteção contra desgaste.
Uma chapa revestida por soldagem é um componente composto resistente ao desgaste, constituído por uma chapa-base e uma camada de revestimento por soldagem.
A chapa-base fornece suporte estrutural, enquanto a camada de revestimento por soldagem é projetada para resistir ao desgaste superficial.
A camada sobreposta pode conter fases duras, como carbonetos de crómio, distribuídos numa matriz metálica. Essas estruturas duras ajudam a resistir à ação de corte, arranhamento e abrasão de partículas abrasivas.
As chapas revestidas por soldagem são comumente utilizadas para proteger:
Chutes
Silos
Transportadores
Componentes de britadores
Sistemas de alimentação
Recipientes
Pontos de Transferência
Equipamento de mineração
Sistemas de movimentação de materiais
O revestimento atua como uma superfície de desgaste substituível, protegendo a estrutura mais cara do equipamento subjacente.
O aço estrutural convencional pode oferecer excelente resistência mecânica, mas pode sofrer desgaste acelerado quando exposto a materiais altamente abrasivos.
Substituir um funil inteiro, um funil de alimentação ou um componente de máquina devido ao desgaste superficial pode resultar em:
Altos custos de material
Longos períodos de manutenção
Tempo de inatividade na produção
Aumento dos requisitos de mão de obra
Reparos não programados de equipamentos
Uma chapa revestida com metal duro fornece uma superfície de desgaste sacrificável.
Em vez de permitir que a estrutura do equipamento absorva toda a carga abrasiva, a chapa revestida assume a maior parte do desgaste.
Essa abordagem pode prolongar os intervalos de serviço dos equipamentos e tornar a manutenção mais previsível.
O primeiro passo na seleção de uma chapa revestida com metal duro é identificar como o equipamento realmente sofre desgaste.
O desgaste por deslizamento ocorre quando o material abrasivo se move continuamente sobre a superfície do revestimento.
Aplicações típicas incluem:
Fundos de calhas
Paredes de funis
Revestimentos de transportadores
Superfícies de transferência de materiais
Para essas aplicações, normalmente a alta resistência ao desgaste superficial é uma consideração primária.
O impacto ocorre quando partículas grandes ou pesadas atingem a superfície do revestimento.
É comum em:
Áreas de alimentação de britadores
Caixas para rochas
Zonas de carga
Funis de descarga
Pontos de Transferência
Aplicações com impacto intenso exigem a consideração tanto da camada de revestimento resistente ao desgaste quanto da tenacidade do substrato.
Partículas finas em movimento a alta velocidade podem remover gradualmente material do revestimento.
Esse tipo de desgaste pode ocorrer em sistemas de manuseio de materiais em alta velocidade ou em sistemas de transporte pneumático.
Muitas aplicações industriais experimentam diversos mecanismos de desgaste simultaneamente.
Por exemplo, o material pode inicialmente impactar o revestimento e, em seguida, deslizar sobre sua superfície.
Nesses casos, o revestimento deve oferecer uma combinação equilibrada de resistência à abrasão e desempenho mecânico.
O material que passa sobre o revestimento tem grande influência na taxa de desgaste.
Antes de selecionar o revestimento, determine:
Tipo de Material
Dureza
Tamanho de Partícula
Forma das partículas
Densidade
Umidade
Temperatura
Abrasividade
Partículas duras e angulares geralmente produzem uma ação abrasiva mais agressiva do que partículas moles ou arredondadas.
Para aplicações de processamento mineral, informações sobre a composição do minério e a distribuição das partículas também podem ajudar a melhorar a seleção do revestimento.
O tamanho das partículas afeta tanto a abrasão quanto o impacto.
Partículas grandes podem gerar forças de impacto consideráveis, especialmente ao caírem de uma altura significativa.
Partículas finas podem causar desgaste contínuo por deslizamento ou erosivo.
Fornecer ao fabricante:
Tamanho Médio de Partícula
Tamanho Máximo de Partículas
Tamanho mínimo das partículas
Distribuição de tamanho de partícula
Essas informações ajudam a determinar se a aplicação exige maior resistência ao impacto, maior resistência à abrasão ou uma combinação de ambas.
A velocidade do material pode influenciar significativamente o desgaste do revestimento.
À medida que as partículas se movem mais rapidamente, a energia e a frequência dos contatos com o revestimento podem aumentar.
Parâmetros importantes incluem:
Velocidade da esteira
Velocidade de escoamento na calha
Velocidade de descarga do material
Taxa de avanço
Velocidade máxima de operação
Uma alta velocidade pode ser especialmente importante em sistemas de transferência e em áreas onde o material muda de direção.
Um revestimento com soldagem de proteção (hardfacing) deve, portanto, ser selecionado com base nas condições reais de escoamento, e não apenas no nome do equipamento.
A severidade do impacto depende de diversos fatores.
Estes incluem:
Altura de queda
Tamanho de Partícula
Densidade das partículas
Velocidade do material
Ângulo de impacto
Capacidade de Produção
Um revestimento instalado sob um ponto de queda de rochas grandes pode sofrer impacto substancialmente maior do que um revestimento instalado ao longo de uma superfície de deslizamento a jusante.
É por isso que a espessura do revestimento e as especificações do material podem precisar variar entre diferentes seções do mesmo equipamento.
Placas de revestimento com soldagem de alta resistência podem ser fabricadas utilizando diferentes composições de revestimento sobreposto e tecnologias.
Uma solução comum para aplicações abrasivas severas é uma camada de revestimento com soldagem de alta resistência rica em carboneto de crómio.
As fases duras de carboneto proporcionam forte resistência à remoção de material por abrasão.
Outros sistemas de materiais podem ser adequados, dependendo de:
Gravidade da abrasão
Impacto
Temperatura
Corrosão
Características do Material
Vida útil exigida
O melhor material deve ser selecionado com base no mecanismo de falha predominante, e não simplesmente escolhendo aquele com maior dureza nominal.
A dureza da camada de revestimento é um indicador importante da resistência à abrasão.
Uma superfície mais dura pode oferecer forte resistência contra muitos materiais abrasivos.
Contudo, a dureza não deve ser avaliada isoladamente.
Se uma aplicação envolver impacto significativo, a relação entre:
Dureza + Tenacidade + Microestrutura + Suporte do substrato
torna-se particularmente importante.
Uma superfície extremamente dura pode não fornecer a melhor solução global se o ambiente operacional gerar choque mecânico severo.
Para sistemas de revestimento com carboneto de cromo, a estrutura de carbonetos pode exercer influência significativa no desempenho contra desgaste.
Características importantes podem incluir:
Distribuição de carbonetos
Morfologia do carboneto
Estrutura da matriz
Concentração de carboneto
Uniformidade da camada de revestimento
Uma microestrutura consistente pode contribuir para um comportamento previsível de desgaste.
Para aplicações industriais exigentes, os compradores devem considerar se o fabricante possui capacidades adequadas de controle de qualidade e inspeção metalográfica.
A espessura da camada de revestimento determina a folga disponível para desgaste.
À medida que o material abrasivo remove gradualmente a superfície, a camada de revestimento torna-se mais fina.
A espessura necessária depende de:
Taxa de desgaste esperada
Abrasividade
Intensidade do impacto
Vida útil prevista
Espaço Livre para Equipamentos
Condições de instalação
Um revestimento excessivamente espesso pode aumentar o peso e o custo sem proporcionar benefícios proporcionais.
A espessura ideal deve basear-se na perda de material esperada durante o intervalo de serviço planejado.
A chapa-base é uma parte importante do sistema completo de revestimento.
Ela fornece suporte à camada de revestimento resistente ao desgaste e contribui para:
Força estrutural
Resistência
Fabricação
Instalação
Resistência à carga mecânica
Para aplicações com alto impacto, a seleção do material da base torna-se particularmente importante.
A camada de revestimento resistente ao desgaste e o substrato devem funcionar em conjunto, em vez de serem avaliados como materiais separados.
Placas de revestimento resistentes ao desgaste podem ser utilizadas em diferentes superfícies de equipamentos, incluindo:
Superfícies planas
Seções curvas
Paredes de funis
Transições de calhas
Componentes de transportadores
Placas defletoras
O revestimento deve ajustar-se com precisão à geometria do equipamento.
Um ajuste inadequado pode criar folgas, áreas sem suporte ou acúmulo de material, podendo acelerar o desgaste localizado.
Para equipamentos complexos, dimensões personalizadas e componentes pré-fabricados podem reduzir o trabalho de instalação.
O desgaste raramente é uniforme em toda a máquina.
Áreas típicas de alto desgaste incluem:
Pontos de impacto do material
Entradas de calhas
Saídas de funis
Pontos de Transferência
Mudanças de Direção
Zonas de alimentação de britadores
Áreas de carregamento de transportadores
Esses locais podem exigir:
Espessura aumentada de revestimentos
Maior resistência ao desgaste
Perfis diferentes de revestimentos
Reforço adicional
Em vez de usar uma única especificação em toda parte, os engenheiros podem desenvolver uma estratégia de proteção baseada em zonas.
Algumas aplicações industriais operam em temperaturas elevadas.
Exemplos incluem:
Produção de cimento
Processamento de aço
Manuseio de escória
Transferência de material em alta temperatura
A temperatura pode afetar o desempenho do substrato, da camada de revestimento e do sistema de união.
Antes de selecionar uma chapa de revestimento resistente ao desgaste, determine:
Temperatura Normal de Operação
Temperatura máxima
Duração da exposição
Flutuações de temperatura
O material deve ser adequado para todo o ambiente térmico.
A abrasão nem sempre é a única fonte de degradação do material.
Ambientes úmidos ou quimicamente ativos podem causar abrasão e corrosão combinadas.
Fatores relevantes incluem:
Umidade
Química da polpa
pH
Aditivos Químicos
Exposição a cloretos
Temperatura de operação
Se a corrosão contribuir significativamente para a falha do componente, o sistema de revestimento deve ser avaliado quanto a ambos os mecanismos.
As chapas de revestimento com metal duro podem precisar ser fabricadas antes da instalação.
Operações típicas incluem:
Cortando
Furação
Soldadura
Retificação
Formação
Preparação da aresta
A camada de metal duro contém fases duras que podem tornar a fabricação mais exigente do que a do aço convencional.
Portanto, os procedimentos de fabricação devem ser estabelecidos antes da produção.
Em projetos de grande porte, seções de revestimento pré-fabricadas na fábrica podem reduzir o trabalho de corte e ajuste no local de instalação.
Muitos revestimentos de proteção são instalados soldando-os à estrutura do equipamento.
O processo de soldagem deve levar em conta:
Propriedades do substrato
Características da camada sobreposta
Entrada de calor
Requisitos de pré-aquecimento
Materiais de Consumo para Soldagem
Zonas afetadas pelo calor
Procedimentos inadequados de soldagem podem gerar tensões térmicas desnecessárias ou comprometer a integridade do sistema de revestimento.
As instruções de instalação devem ser fornecidas conforme a construção específica do revestimento.
A espessura do revestimento e a densidade do material afetam o peso total do componente.
Isso é relevante ao instalar grandes seções de revestimento, pois componentes mais pesados podem aumentar:
Requisitos de Elevação
Tempo de instalação
Requisitos de mão de obra
Carregamento estrutural
O revestimento deve fornecer folga suficiente para desgaste sem gerar peso desnecessário.
Um revestimento de proteção contra desgaste deve ser selecionado de acordo com uma meta definida de vida útil.
A vida útil pode ser medida por:
Horas de Operação
Toneladas processadas
Ciclos de produção
Intervalos de manutenção
Para equipamentos críticos, a meta de vida útil deve idealmente coincidir com os cronogramas planejados de manutenção.
Dados históricos de desgaste podem ajudar a estabelecer expectativas realistas.
O preço inicial de compra não deve ser o único critério de aquisição.
Uma avaliação mais adequada inclui:
Custo de aquisição + fabricação + instalação + manutenção + substituição + tempo de inatividade
Um revestimento de maior desempenho pode ter um custo inicial mais elevado, mas oferece:
Períodos operacionais mais longos
Menos substituições
Mão de obra para manutenção reduzida
Redução da Inatividade do Equipamento
Melhor continuidade da produção
Para operações industriais de alta produtividade, esses fatores podem ter um efeito significativo no custo operacional total.
A capacidade produtiva do fabricante pode influenciar o desempenho e a consistência do revestimento.
Ao avaliar um fornecedor, considere:
Tecnologia de revestimento superficial
Controle de revestimento
Capacidade de produção
Gestão de Qualidade
Teste de materiais
Inspeção Dimensional
Controle da microestrutura
Fabricação Personalizada
Suporte técnico
Para compras repetidas, a consistência em lote é particularmente importante.
Espessura, dureza, dimensões e propriedades do material do revestimento consistentes tornam o planejamento da manutenção mais previsível.
Antes de solicitar uma cotação, prepare informações operacionais detalhadas.
| Fator de Seleção | Informações a Fornecer |
|---|---|
| Tipo de equipamento | Calha, funil, transportador, etc. |
| Material manipulado | Minério, carvão, rocha, escória, etc. |
| Tamanho de Partícula | Média e máxima |
| Dureza das partículas | Dados disponíveis |
| Velocidade do material | Normal e máximo |
| Capacidade de Produção | Toneladas por hora |
| Mecanismo de Desgaste | Deslizamento, impacto, erosão, etc. |
| Condições de impacto | Altura de queda e ângulo de impacto |
| Temperatura | Normal e máximo |
| Corrosão | Condições químicas e de umidade |
| Dimensões do revestimento | Comprimento, Largura, Espessura |
| Espessura do Revestimento | Necessário ou alvo |
| Substrato | Material base necessário |
| Instalação | Soldagem, parafusamento, etc. |
| Vida Útil | Horas ou toneladas processadas |
Fornecer essas informações permite que o fabricante recomende uma configuração de revestimento mais específica para a aplicação.
A dureza não determina integralmente o desempenho do revestimento. A tenacidade, a microestrutura, as propriedades do substrato e a espessura da camada sobreposta também são relevantes.
Um revestimento projetado principalmente para abrasão por deslizamento pode não ser adequado para condições severas de impacto.
Mais material nem sempre significa melhor relação custo-benefício. Espessuras excessivas podem aumentar o peso e os custos de instalação.
Revestimentos mal ajustados podem criar áreas sem suporte e desgaste localizado.
Zonas de alto impacto e alta abrasão podem exigir níveis diferentes de proteção.
O menor preço de aquisição pode não resultar no menor custo ao longo da vida útil do equipamento.
Os requisitos de corte, soldagem, içamento e ajuste devem ser considerados durante a aquisição, e não após a entrega.
Selecionar o revestimento adequado é apenas o primeiro passo.
Reduzir o impacto e a turbulência desnecessários pode ajudar a diminuir o desgaste localizado.
A proteção adicional contra desgaste pode ser concentrada onde o contato entre materiais for mais severo.
Medições regulares podem revelar as taxas reais de desgaste e ajudar a prever os requisitos de substituição.
O encaixe e a soldagem corretos ajudam a garantir que o revestimento funcione conforme projetado.
O desempenho anterior do revestimento pode fornecer informações valiosas para melhorar futuras especificações.
Uma chapa de revestimento deve ser substituída antes que o desgaste excessivo atinja a estrutura subjacente do equipamento.
Chapas de revestimento personalizadas podem ser úteis quando os produtos padrão não correspondem ao equipamento ou às condições operacionais.
A personalização pode incluir:
Dimensões não padronizadas
Espessura especial do revestimento sobreposto
Formas personalizadas
Seções pré-fabricadas
Áreas de impacto reforçadas
Especificações de desgaste diferentes para zonas distintas
Furos de montagem personalizados
Preparação especial das bordas
Soluções personalizadas podem reduzir a fabricação em campo e ajudar a posicionar a proteção contra desgaste exatamente onde ela é necessária.
Selecção do direito placa revestida para proteção máxima contra desgaste exige uma compreensão completa do ambiente operacional.
As considerações mais importantes incluem:
Características do Material
Mecanismo de Desgaste
Tamanho de Partícula
Velocidade do material
Intensidade do impacto
Dureza da Camada Superior
Estrutura de carboneto
Espessura do Revestimento
Propriedades do substrato
Geometria do equipamento
Temperatura
Corrosão
Requisitos de Instalação
Vida útil exigida
Custo do Ciclo de Vida
Uma placa revestida de alta qualidade não é simplesmente um aço mais duro. Seu desempenho depende da interação entre a camada sobreposta resistente ao desgaste, o substrato, o processo de fabricação e as condições reais de operação.
Para aplicações abrasivas severas, o revestimento à base de carboneto de cromo pode fornecer uma superfície altamente resistente ao desgaste, capaz de proteger componentes críticos do equipamento contra perda contínua de material.
Ao combinar material da placa, espessura da camada sobreposta, propriedades do substrato e configuração da placa ao ambiente específico de desgaste, os operadores industriais podem melhorar a proteção do equipamento, prolongar os intervalos de manutenção, reduzir a frequência de substituições e obter custos operacionais de longo prazo mais previsíveis.
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