Ensaios de Campo Realizados na Indústria

Este item tem por objetivo descrever situações práticas (ensaios de campo) para caracterizar o problema que motivou este Projeto de Pesquisa e evidenciar os problemas enfrentados pela indústria no caso destas peças. Estas amostras foram fornecidas pela indústria, parceiras nesta pesquisa, com percentuais elevados de Cobre e de Zinco. As amostras foram então submetidas a uma das condições de maior aplicação para rotores de motobombas fundidos em ligas de alumínio, ou seja, imersas em água potável. Também foram fornecidas as Figuras 4.3(a) e 4.3(b), evidenciando a forma de corrosão que pode ser encontrada neste tipo de ambiente.

Figura 4.3(a) - Rotor em liga 356 corroído em

aplicação de motobomba (corrosão-erosão) Figura 4.3(b) - Rotor em liga 356 com corrosão naforma de pites (rotor parado em água)

As Figuras 4.4(a) e 4.4(b) também evidenciam as formas de corrosão que podem ser encontradas nestes ambientes (água potável ou água natural). Estas Figuras referem-se a forma após a secagem dos produtos de corrosão após 270 dias de exposição em água potável.

Figura 4.4(a) - Rotor em liga 356 + 3% Cu, (rotor

parado em água) Figura 4.4(b) - Rotor em liga 356 + 10 % Zn, (rotorparado em água)

De acordo com a seqüência de figuras acima, verificam-se diferenças significativas na forma e nos produtos de corrosão, indicando que o cobre exerce uma forte influência na queda da resistência à corrosão na liga 356.

As figuras 4.3(a) e 4.3(b), mostram rotores obtidos com a mesma liga de alumínio da família de ligas 356, onde estas apresentam a forma característica dos ambientes onde estas estavam submetidas. Podendo ser sugerido que a amostra da figura 4.3(a) apresenta processo de corrosão generalizada em um estágio bastante avançado, sendo este fenômeno típico de corrosão em componentes submetidos a aplicações de motobombas em condições críticas onde os processos interativos de corrosão-erosão atuam de maneira simultânea como visto na revisão bibliográfica. A figura 4.3(b) (de acordo com o item 2.3.9), mostra grande quantidade de pontos com produtos de corrosão (pites), e também apresentou muitas áreas sem ataque de corrosão (áreas passivadas), sendo este tipo de corrosão típico de materiais formadores de película protetora (passiváveis) na presença de íons agressivos.

Segundo a figura 4.4(a), podendo-se sugerir que a amostra de alumínio contendo alto teor de Cu apresentou elevada corrosão uniforme ou generalizada. Segundo a figura 4.4(b), amostra de alumínio contendo alto teor de Zn, esta apresentou corrosão uniforme ou generalizada com menor intensidade, se comparada com a figura 4.4(a).

Uma outra abordagem teve como objetivo comparar condições de fundição em um forno a cadinho, utilizado em grande escala na indústria, com as condições de fundição em

um forno elétrico à indução, em condições de rígido controle dos parâmetros de processamento. As amostras foram preparadas com a liga comercial 356 com baixo teor de elemento residual, conforme certificado AA 356.1 da tabela 3.1, onde as condições do ensaio estão descritas no item 3.2.1. As figuras 4.5(a) e 4.5(b) mostram o aspecto superficial dos produtos de corrosão de dois rotores após 270 dias de exposição nestas condições.

Figura 4.5(a) - Rotor em liga de Alumínio 356.1,

fundido em condições normais da indústria. Figura 4.5(b) - Rotor em liga de Alumínio 356.1,fundido no LabFund

Assim com a Figura 4.3(b), pode-se observar que as amostras segundo as figuras 4.5(a) e 4.5(b), mesmo tendo apresentado grande quantidade de pontos com produtos de corrosão, apresentou muitas áreas sem ataque de corrosão (áreas passivadas).

Para verificar a forma de corrosão apresentada segundo este procedimento, foram retiradas amostras dos rotores acima demonstrados pelas Figuras 4.5(a) e 4.5(b) para serem avaliadas nos laboratórios da UDESC. O procedimento de avaliação, utilizado foi lixar as amostras, para então obter Figuras com o auxílio de uma lupa com aumento de 6,5 vezes. Segue abaixo, a figura 4.6(a) ilustrando forma de corrosão predominante ocorrida nestas peças segundo estes procedimentos.

Segundo a Figura 4.6(a) e de acordo com as formas de corrosão da Figura 2.8 (capitulo 2 ), pode-se constatar que a forma de corrosão predominante de corrosão por pites, onde o mecanismo de formação dos pites se inicia em pontos de fragilidade da película passivante fazendo com que o pH no interior do pite se altere substancialmente no sentido ácido, o que dificulta a restituição da passivação inicial, resultando daí que a pequena área ativa formada diante de uma grande área catódica provocando uma corrosão intensa e localizada. Também pode-se observar que, segundo as figuras 4.5(a) e 4.5(b), que o processo de corrosão é semelhante para as duas amostras, indicando que nem todos os problemas de corrosão encontrados estão relacionados especificamente ao processo de fundição.

Também, como forma de caracterizar os problemas de corrosão abordados nesta pesquisa, foram simuladas situações possibilitando avaliar: a evolução do processo de corrosão, a influência do acabamento superficial (processamento do rotor) e também diferentes ambientes (eletrólitos). As amostras foram preparadas com as ligas comerciais A356 e 356 com baixos teores de elementos residuais, conforme certificados AA A356.1 e AA 356.1 da tabela 3.1, onde as condições do ensaio estão descritas no item 3.2.1.

A avaliação foi efetuada usando como referência apenas a aparência superficial através de figuras e para algumas condições consideradas de maior importância para o estudo desta pesquisa. As Figuras 4.7(a) e 4.7(b) mostram uma vista geral das cubas contendo os rotores em teste e dos rotores após os ensaios.

De acordo com as figuras 4.7(a) e 4.7(b), pode-se observar, de forma macroscópica, grandes diferenças entre as amostras, que podem ser avaliadas de várias maneiras conforme será descrito a seguir:

As figuras 4.8(a), 4.8(b) e 4.8(c) ilustram o acompanhamento macroscópico do desenvolvimento do processo de corrosão em amostras fundidas com a liga A356.1. Amostra usinada com álcool e submersa em água potável da rede (tratada) para os períodos de 24 hs e 30 dias e após 120 dias com os produtos de corrosão na forma seca.

(a) – Rotor em água da rede, após 24hs. Hidrogênio no estado

gasoso.

(b) – Rotor da Figura 4.8(a) após 30 dias com produtos da corrosão

dentro da água.

(c) – Rotor da Figura (a) após 120 dias com produtos de corrosão na

forma seca.

Figura 4.8 – Acompanhamento macroscópico do desenvolvimento do processo de corrosão em rotores fundidos em liga A356.1

Como forma de avaliar o processamento do rotor, como a usinagem, lubrificantes de corte alternativos como o querosene e álcool, ou usinagem a seco, foram selecionadas as figuras 4.9 e 4.10, ilustrando a dificuldade para remoção dos resíduos do processo de usinagem de amostras usinadas com querosene (fluído alternativo não viável em um processo industrial), com o intuito de verificar a eficiência da limpeza de peças utilizando somente água. Neste estudo optou-se em ferver as amostras em água por 30 minutos antes da exposição no ambiente de ataque. As figuras 4.9 e 4.10 ilustram os resultados obtidos com esta simulação.

Figura 4.9 – Rotor em liga A356 usinado com querosene. Rotor submerso em água tratada por um

período de 120 dias.

Figura 4.10 – Rotor em liga A356 usinado com querosene. Rotor fervido em água por 30 minutos

após usinagem, para então ser submerso em água tratada por um período de 120 dias.

De acordo com as figuras 4.9 e 4.10, pode-se observar, de forma macroscópica, a importância da limpeza superficial das amostras ao se efetuar um ensaio de corrosão.

Como forma de ilustrar a grande diversidade de ambientes e de condições as quais podem afetar um ensaio de corrosão, foram comparados rotores processados em diferentes condições e submetidos à ambientes diferentes (água natural e água da rede). Seguem as figuras 4.11(a) e 4.11(b), ilustrado os resultados obtidos.

Figura 4.11(a) – Rotor em liga A356 usinado com álcool e imerso em água natural em um período de 30

dias.

Figura 4.11(b) – Rotor em liga A356 usinado com querosene e imerso em água da rede em um período

de 30 dias.

De acordo com as figuras 4.11(a) e 4.11(b), pode-se observar de forma macroscópica, que a interpretação da resistência à corrosão de um material pode ser bastante afetada pelas condições do meio corrosivo e das condições de superfície da amostra a ser avaliada.