Lição 11.10RevestirCapítulo 11 · Revestimentos e acabamento de superfícies

Aspersão térmica (plasma, HVOF, arco)

Gotas fundidas disparadas contra uma peça se empilham em uma camada

A aspersão térmica funde um material de revestimento em minúsculas gotas e as dispara contra uma peça. Elas se achatam no impacto e se empilham em uma camada espessa. O zinco aspergido protege pontes de aço, a cerâmica aspergida protege peças de motores a jato do calor, e o metal aspergido recupera eixos desgastados.

Foto: zircotec.com, Attribution, via Wikimedia Commons

Aspersão térmica · pistola de plasma, gotas achatadas (splats), três fontes de calorA parte de cima mostra uma pistola de plasma em ação; o close mostra como o revestimento se forma. Os números em círculo correspondem às etapas abaixo.

Como funciona

Prepare a superfície. A peça é limpa, as áreas que devem ficar sem revestimento são mascaradas e a superfície é jateada com grão duro para ficar rugosa. A superfície áspera dá às gotas onde se agarrar.
Funda o material. A pistola funde pó ou fio. Uma pistola de plasma usa um arco elétrico para transformar gás em plasma (um gás eletricamente carregado) a cerca de 10.000 °C. As pistolas HVOF (oxigênio-combustível de alta velocidade) queimam combustível com oxigênio, e as de arco com fio fundem dois fios metálicos com um arco elétrico.
Dispare as gotas. O jato de gás quente lança as gotas fundidas contra a peça a centenas de metros por segundo.
Achate e congele. Cada gota bate, se achata em uma fina panqueca chamada splat e congela quase instantaneamente. A própria peça fica relativamente fria, muitas vezes abaixo de cerca de 150 °C.
Acumule e acabe. Um robô move a pistola para a frente e para trás, então os splats se empilham em um revestimento geralmente de 0,1–1 mm de espessura. A superfície sai áspera, então peças de precisão são retificadas ou polidas depois.

Dados-chave

Materiais: Metais (zinco, alumínio, aço inoxidável, ligas de níquel), carbonetos (carboneto de tungstênio-cobalto), cerâmicas (alumina, zircônia), alguns plásticos
Peças típicas: Eixos, cilindros, pás de turbina, tubos de caldeira, peças de bomba, implantes, pontes
Tamanho da peça: De pequenos implantes a pontes e tanques de armazenamento inteiros; a pistola só precisa alcançar a superfície
Precisão: Revestimentos de cerca de 0,05–3 mm de espessura, cerca de ±0,05 mm como aspergidos; mais justos após a retificação
Acabamento superficial: Fosca e áspera como aspergida, como lixa fina; carbonetos podem ser retificados até o espelho
Tamanho de lote adequado: De reparos únicos a séries de produção de peças aeroespaciais e automotivas
Custo de ferramental e máquinas: Milhares de dólares para uma pistola de chama ou arco; muitas vezes centenas de milhares para uma célula de plasma ou HVOF com robô e cabine
Velocidade: Geralmente vários quilos de revestimento por hora; uma peça leva de minutos a horas

Pontos fortes e limites

Pontos fortes

Revestimentos espessos, de até vários milímetros
Quase qualquer material que derreta: metais, cerâmicas, carbonetos
A peça fica relativamente fria, então não empena nem perde o tratamento térmico
Recupera peças desgastadas ou usinadas errado

Limites

Linha de visada: a pistola precisa enxergar a superfície, então furos profundos são difíceis
Os revestimentos guardam pequenos poros e aderem mecanicamente em vez de se fundirem
Áspera como aspergida; peças de precisão precisam de retificação
Barulhenta, empoeirada e luminosa: precisa de uma cabine selada ou de um robô

Onde é usado

AeroespacialCerâmica de barreira térmica em pás de turbina, carboneto duro em trens de pouso
InfraestruturaZinco e alumínio contra a ferrugem em pontes, torres eólicas e tanques
EnergiaCamadas resistentes à corrosão em tubos de caldeira e peças de bomba
Fábricas de papel e de açoRevestimentos duros de carboneto em grandes cilindros
MedicinaTitânio poroso ou hidroxiapatita (um mineral parecido com osso) em implantes de quadril, para o osso crescer neles
ReparoRecuperação de eixos desgastados, sedes de rolamentos e carcaças de bombas

Como reconhecê-lo

Um revestimento fosco, levemente áspero, muitas vezes cinza, que parece lixa fina ao toque.
Bordas do revestimento que terminam em uma linha de mascaramento nítida.
Sob ampliação, uma estrutura em camadas, em forma de panquecas, com pequenos poros.
Uma faixa de carboneto retificada e brilhante como espelho em um eixo ou cilindro, de cor diferente do aço em volta.

Compare com

Cold spray11.11dispara partículas que permanecem sólidas e soldam no impacto; a aspersão térmica as funde antes.Galvanização por imersão a quente11.4reveste o aço com zinco mergulhando a peça toda; o zinco aspergido serve para estruturas enormes ou fixas.Deposição por energia direcionada (DED)8.7funde pó com um laser em uma camada metálica totalmente fundida; os splats da aspersão térmica aderem mecanicamente.

Assista

Austchrome · Como uma pistola HVOF faz revestimentos densos e duros

Curtiss-Wright Surface Technologies · O processo completo da oficina: mascarar, jatear com grão, aspergir com robô

MTU Aero Engines · Robôs aspergindo plasma em peças de motores a jato

Alec Steele · Aspersão por chama, arco e pó testada em uma oficina

Veja fotos reais

Wikipédia: Aspersão térmica — todas as variantes (plasma, HVOF, arco com fio, chama) e usos, com links para fotos
Busca de fotos no Wikimedia Commons

Lembre-se

A aspersão térmica funde o material, dispara as gotas contra uma peça e as deixa empilhar em um revestimento.
Os revestimentos são espessos (geralmente 0,1–1 mm) e ásperos, mas a peça fica relativamente fria.
As pistolas de plasma, HVOF e arco com fio diferem principalmente em como produzem o calor.