Comparações diretas com outros processos

Alguns trabalhos realizaram comparações diretas entre o processo PTA-P e outros, especificamente para operações de revestimento, sob diferentes critérios e condições. Em [37] é apresentado o gráfico em rede da Figura 2.3, comparando qualitativamente o desempenho do PTA-P com o do TIG em relação a diferentes aspectos.

Figura 2.3. Comparação qualitativa de desempenho entre TIG e PTA [37]

Sem necessidade de fluxo no PTA-P, sua vantagem em relação di- reta ao Arco Submerso (SAW – Submerged Arc Welding) reside na ausência de possibilidade de inclusões do fluxo ou da escória no depósi- to [38]. Este mesmo trabalho relata uma comparação prática, obtida em uma empresa americana, na qual se demorava 60 minutos para revesti- mento em uma peça de 150 mm de comprimento com o processo a Oxi- acetileno. O upgrade para o PTA-P mecanizado resultou num tempo de 15 minutos para a mesma tarefa. E isto não resulta em maior necessida- de de habilidade do operador. Em experiência própria no LABSOLDA,

soldadores de outros processos precisaram de apenas um dia para se adaptar e realizar soldas aceitáveis com o PTA-P.

Como mencionado anteriormente, o PTA-P cria uma união meta- lúrgica entre revestimento e substrato, com resistência à tensão similar a um dos dois, o que for menor, chegando a cerca de 550 MPa (80.000 psi). Diferentemente, na Aspersão Térmica o material em pó ou arame é aquecido até um estado semifundido por uma chama ou plasma e acele- rado em direção à peça [27]. A união é mecânica [10, 27] e fica numa faixa de 35 MPa a 70 MPa (5.000 psi a 10.000 psi) [27] e a utilização é restrita a desgaste por abrasão [16]. Naturalmente estes valores de resis- tência à tensão podem variar em diferentes condições, e acredita-se que o autor de [27] se baseou em valores médios usualmente alcançados com uma determinada combinação de materiais para explicitar a dife- rença. Na comparação entre PTA-P e a Aspersão Térmica realizada em [41] era esperada maior resistência à corrosão da segunda, devido à sua diluição teórica de 0 % contra, aproximadamente, 5 % do concorrente. Entretanto, ocorreu o contrário, fato que levou à hipótese de que a exis- tência de porosidade (presente na Aspersão Térmica) é mais prejudicial à resistência à corrosão do que a diluição com o substrato (presente no PTA-P).

Dentro da aplicação de válvulas automobilísticas, uma das mais citadas na literatura, [39] compara resultados de depósitos de Stellite 6 sobre o aço EMS-235 aplicados com chama oxiacetilênica e PTA-P. A Figura 2.4 mostra as linhas de variação de concentração de Fe na inter- face dos materiais para ambos os processos. Devido ao menor aporte térmico e menor ciclo de soldagem, o PTA-P apresenta uma transição muito mais brusca que a chama oxiacetilênica no teor de Fe. A cerca de 0,13 mm da interface, a concentração de Fe, no caso da chama, chega a 18 % no revestimento, enquanto no PTA-P esse valor fica em 8 %. O menor ciclo de soldagem também resulta em menor crescimento de grão para o PTA-P, dificultando propagação de trincas. Além disso, devido à falta de agitação da poça metálica no caso da chama, a concentração do Fe se mantém alta na interface (diferentemente do PTA-P, onde a agita- ção garante homogeneidade na composição do revestimento [23] e me- nos porosidade [52]). Concentrações de Fe próximas a 20 % causam maior suscetibilidade a corrosão nesta área.

Figura 2.4. Linhas de concentração de Fe na interface revestimento – material de base para a) chama e b) PTA-P [39]

Na mesma figura também é possível perceber maior refino de grão obtido pelo PTA-P.

Uma comparação similar é encontrada em [44], onde o conteúdo de Fe no metal de solda cai muito mais acentuadamente para um reves- timento depositado por PTA-P do que em um depositado por TIG (Figu- ra 2.5).

Figura 2.5. Variação do teor de Fe a partir da linha de fusão no sentido do metal de solda [44]

Naturalmente, o processo PTA-P apresenta limitações em relação a outros processos. Dentre elas, citam-se relativo alto custo do equipa- mento e menos eficiência de deposição que arame [19]. Apesar de [38] e [39] mencionarem baixo nível de desperdício de material no PTA-P, [17] relatar um rendimento de deposição de 95 % e Diaz [9] ter calcula- do este índice entre 87% e 97%, de fato [53] e [54] reportam total au- sência de respingos nos processo TIG Alimentado com Arame e PTA-A, respectivamente. Outros fatores que intimidam o crescimento do uso da soldagem Plasma em geral são citados em [12]: falta de conhecimentos

básicos da engenharia do processo, repetitividade não satisfatória (que leva à baixa confiabilidade [40]), maiores custos que outros processos (quando as vantagens não são adequadamente conhecidas), profusão de parâmetros e pouco conhecimento do operador [16]. Pode-se adicionar, também, a complexidade da pistola. Estes aspectos estão interligados, e a superestimação do processo pode trazer decepções, quando colocado na produção.

A decisão pela escolha da tecnologia a ser empregada deve, como para qualquer processo de fabricação, ser tomada com base em determi- nados critérios. Em uma aplicação de revestimento de válvulas de moto- res de combustão interna, por exemplo, o revestimento à chama não foi completamente substituído pelo PTA-P, pois se considera que esta sele- ção deve depender dos custos do investimento, volume de produção e qualidade metalúrgica requerida no produto final [39, 55 (adicionando custos de operação a esta lista)]. [51], por exemplo, relata o cladding com diluição zero de mancais de escorregamento e superfícies selantes de válvulas, para os quais a força de adesão gerada por deposição de liga metálica em pó via processo plasma de arco não transferido é suficiente. Em [39], o autor aborda a questão das tensões residuais geradas por cada processo para determinadas combinações de material de aporte e de base. No caso de uma válvula em inox austenítico (21-4N) e material de adição em liga de Co (Stellite 6), a chama oxiacetilênica resulta em tensões compressivas na superfície, o que é benéfico para a válvula em serviço. Isso acontece por que as taxas de resfriamento da base e do revestimento são similares. Como o aço inoxidável contrai em maior intensidade, impõe compressão no revestimento. Ao contrário, no PTA- P, o calor está mais concentrado sobre o revestimento (concordando com [27], que inclusive cita esse fato como facilitador de menor dilui- ção). Devido a isto, e a que a válvula transfere calor rapidamente para a base de Cobre sobre qual está apoiada, a peça resfria mais rapidamente e, assim, resiste à posterior contração do revestimento, e este acaba su- jeito a trações trativas. Isto resulta em necessidade de tratamento térmi- co pós solda. Se o material da válvula for à base de Ni, não se têm ten- sões trativas significativas.

Em relação ao fator investimentos, o dispêndio não significa ape- nas o equipamento de soldagem, mas também sistemas de automação (se for o caso), dispositivos de fixação, treinamento, novas qualificações de procedimento, etc. A esses fatores, é somada em [17] a baixa portabi- lidade do sistema. Esta restrição, no entanto, é atacada em projetos do LABSOLDA que prevêem o projeto de um sistema integrado e compac- to, para aplicação dentro de ambientes de mobilidade limitada ou difi-

cultada, como caldeiras de termelétricas, turbinas de hidrelétricas e pá- tios de estaleiros.