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O termo têmpera refere-se ao processo de resfriamento de metais aquecidos em altas temperaturas, o que ajuda a aumentar a dureza e a resistência dos metais. Existem vários métodos de *têmpera*, cada um com suas próprias vantagens e desvantagens.
Têmpera em água
A têmpera em água é considerada o método tradicional de têmpera, que envolve a imersão do objeto em água parada à temperatura ambiente, ajudando a resfriá-lo rapidamente. O método é frequentemente usado para aço, particularmente aço carbono, aço liga e aço ferramenta.
Embora a têmpera em água tenda a proporcionar menos distorção e um nível mais alto de dureza em comparação com muitos líquidos de têmpera, ela não elimina o choque térmico do resfriamento repentino, o que pode levar a rachaduras. Portanto, o processo de têmpera em água não é ideal para aqueles metais que são mais frágeis.
Têmpera em óleo
Como o nome sugere, a têmpera em óleo refere-se ao processo de imersão de metais aquecidos em óleo, que geralmente é óleo mineral ou vegetal. Em comparação com a têmpera em água, a têmpera em óleo fornece uma taxa de resfriamento mais uniforme, reduzindo assim o risco de choque térmico e rachaduras. O método é adequado para objetos de aço maiores ou com formas irregulares. Além disso, os objetos de aço também se beneficiam de menos distorção e perda mínima de dureza após serem tratados com o método de têmpera em óleo.
Com todos os benefícios mencionados acima, desnecessário dizer que a têmpera em óleo também apresenta suas desvantagens. A taxa de resfriamento do óleo é significativamente mais lenta que a da água, o que também significa que a dureza final do metal é menor.
Têmpera em areia seca
Essa técnica de têmpera relativamente nova usa areia seca e grossa como meio para resfriar metais quentes. A têmpera em areia seca possui muitas das mesmas características ideais que o método de têmpera em água, como ser econômica e ecologicamente correta. Além disso, a taxa de resfriamento também é rápida, como no método de têmpera em água. Portanto, a têmpera em areia seca pode ser usada para obter níveis de dureza mais altos para objetos de aço e também fornecer melhor controle sobre a distorção ao temperar objetos.
Além disso, a têmpera em areia seca protege os objetos de incêndios e explosões após serem tratados com o método de areia seca.
Embora as têmperas em areia seca tenham muitas vantagens, elas não podem ser usadas para todos os tipos de metais, pois não são compatíveis com muitos metais além do aço.
Têmpera criogênica em nitrogênio líquido
Este método de têmpera envolve o uso de nitrogênio líquido em temperaturas extremamente baixas para resfriar o objeto que está sendo tratado quase instantaneamente. A têmpera criogênica tem algumas vantagens, como menor distorção e rachaduras. O processo também resulta em um aumento na resistência ao desgaste do objeto que foi tratado. Além disso, dependendo do tipo de aço, a têmpera criogênica também pode resultar em aumento da dureza e resistência.
No entanto, o método é caro e apenas certos metais, como aço ferramenta e aço de alto carbono, podem se beneficiar dele.
Propriedades do meio de têmpera
As propriedades dos meios de têmpera diferem dependendo da composição química do líquido usado. Por exemplo, a densidade da água é 1, enquanto os têmperas de polímero são de cerca de 0,95 a 1,05. A densidade afeta como será usada na indústria. Além disso, a taxa de resfriamento da água é bastante rápida, cerca de 23,1 calorias por grama por grau Celsius, mas os óleos temperados e gordurosos são mais lentos, cerca de 38,3 a 41,5 mil calorias por grama por grau Celsius. A viscosidade da água a 20 graus Celsius é de 0,001 Pascal por segundo, mas os sais fundidos podem ser de 0,005 a 0,05 Pascal por segundo.
Bomba de têmpera interna
A função principal da bomba de têmpera interna é circular o líquido de têmpera para dentro do forno e temperar as peças metálicas quentes do forno. A vazão média da bomba é de 400 galões por minuto, mas pode ser mais ou menos, dependendo dos requisitos do processo de têmpera e do tamanho da bomba que está sendo usada. Ela também tem um motor de 20 cavalos de potência que aciona a bomba, mas também pode ser mais ou menos, dependendo do trabalho. A bomba geralmente é feita de ferro fundido, aço inoxidável ou material de PVC. A bomba também possui inúmeras maneiras de pulverizar o líquido para garantir que as peças metálicas estejam totalmente cobertas. Algumas dessas maneiras são um bico de pulverização, cabeçote com furos ou coletores, um tubo de imersão ou uma haste de pulverização.
Forno de têmpera
O tipo de metal ou material de liga que está sendo usado em um forno varia. Os tipos comuns são aço carbono, aço inoxidável, aço liga, ferro fundido ou aço resistente ao calor. A temperatura de um forno de têmpera pode chegar a 1900 graus Fahrenheit, quase 2000, dependendo dos materiais que estão sendo usados. O tamanho médio de um forno de têmpera é de 18" x 18", mas os tamanhos podem variar entre 2" x 2" e 24" x 18". É usado para unir metais como alumínio, aço, magnésio, latão, etc., e para indústrias de oleodutos, caldeiras, químicas, eletro-energia, etc. O isolamento do forno também é importante. Ele ajuda a manter o calor dentro e não vazar para fora para que o forno possa permanecer quente. O tijolo refratário K-23 ou uma manta de fibra cerâmica são frequentemente usados para isolar o exterior do forno. Isso ajuda a manter o calor dentro. As pessoas podem usar água, óleo ou ar para temperar as coisas. A água é muito utilizada porque esfria rapidamente. A têmpera em óleo é quando as pessoas usam óleo para resfriar as coisas. É mais lento e melhor para coisas que podem quebrar ou se machucar rapidamente. As pessoas usam ar porque é mais barato e funciona para coisas que não precisam ser resfriadas rapidamente.
As práticas de manutenção relacionadas geralmente incluem o seguinte:
Por décadas, as indústrias têm implementado vários tipos de processos de têmpera para aprimorar suas operações e ofertas de produtos. Aqui estão algumas indústrias comuns que usam têmpera.
Na indústria automobilística, todos os tipos de têmpera são usados extensivamente em várias aplicações para melhorar o desempenho e a segurança. A têmpera é crucial na fabricação de componentes como virabrequins, eixos de transmissão, eixos de eixo, engrenagens e rodas. Essas peças geralmente são feitas de aço, permitidas para se transformar e refinadas ainda mais quando expostas ao calor. Os sistemas de automação e as juntas de articulação geralmente passam por têmpera à base de água, tornando-as mais duráveis.
Sem dúvida, a indústria aeroespacial emprega processos de têmpera em larga escala. Componentes como discos de turbina, pás de rotor e estator, trem de pouso e conjuntos de eixos são submetidos a tensões extremas durante o voo. Para suportar tais condições, as peças são frequentemente feitas de aço de alta resistência ou ligas de titânio alcançadas por meio do processo de têmpera.
A indústria de máquinas emprega vários tipos de têmpera para fabricar peças de máquinas que exigem alta durabilidade e resistência. Os fabricantes de máquinas geralmente procuram aços de alta tenacidade que possam suportar impactos sem se desgastar rapidamente. Grandes componentes de máquinas que passam pelo processo de têmpera incluem rodas dentadas, rolamentos, eixos e pás de pá.
A indústria de fabricação de ferramentas depende fortemente do processo de têmpera para produzir ferramentas que podem suportar o desgaste durante o uso. As ferramentas estão sujeitas a aplicações de usinagem, corte e perfuração. Na fabricação de lâminas de faca, brocas e fresas, os fabricantes costumam usar a têmpera para aumentar a durabilidade da ferramenta.
As indústrias de fundição são especializadas em fundir vários componentes para diferentes aplicações. Após a fundição de metais, o material recém-formado precisa ser reforçado para melhorar sua estrutura e composição. O processo de têmpera é comumente usado em fundições para atingir esse resultado desejado. As fundições geralmente trabalham com ferro fundido, ligas e aço carbono.
Ao escolher equipamentos de têmpera industrial para compra, os compradores devem considerar vários fatores em cada etapa do processo de têmpera, incluindo o tipo de forno e o meio, para garantir que o produto final atenda aos requisitos da aplicação específica em questão.
Para começar, é importante identificar o tipo de metal ou liga que será submetido ao processo de têmpera sob o equipamento escolhido. Como destacado anteriormente, diferentes tipos de pedras funcionam melhor com metais específicos. Somente depois de entender completamente as características do material, você deve prosseguir para selecionar um meio de têmpera adequado. O meio escolhido deve estar alinhado com as necessidades do metal em questão em termos de temperatura, bem como a taxa de extração de calor. Além disso, a compatibilidade do meio de têmpera com o produto final não deve ser negligenciada, por exemplo, não causando corrosão do produto que está sendo temperado.
A próxima etapa é determinar o método de têmpera mais adequado aos materiais, produtos e indústria em questão. Novamente, é importante considerar o quão bem o método se alinha aos requisitos de qualidade do produto final e à capacidade de produção - restrições de tempo e quaisquer limitações de orçamento que possam afetar as opções em questão. Por exemplo, em indústrias de alta produção em massa, métodos de têmpera rápida, como a imersão, podem ser mais adequados com base na taxa de produção e na velocidade de processamento exigidas em cada etapa da indústria.
Agora, você pode analisar tipos específicos de equipamentos de têmpera em detalhes. Neste ponto, os compradores devem avaliar cuidadosamente as especificações do equipamento a ser comprado em relação aos requisitos em cada etapa do processo na indústria específica em questão. A capacidade do equipamento (peso/massa que ele pode suportar e tamanhos), as faixas de temperatura que ele oferece e quaisquer outros recursos que ajudem a aumentar a eficiência e aumentar a produtividade, como sistemas de controle automatizados que ajudam a regular as temperaturas e o tempo gasto durante cada etapa da têmpera, devem ser estudados cuidadosamente. O mesmo ocorre com os requisitos de manutenção e a eficiência energética do equipamento, pois pode afetar o custo geral das operações em várias indústrias.
Para aqueles compradores que estão começando do zero e desejam configurar um sistema de têmpera completo, vale a pena dar uma olhada nos sistemas completos oferecidos por vários fornecedores. Os compradores devem considerar sua integração, requisitos de espaço e outras necessidades e procurar opções de personalização para garantir que o produto final atenda às necessidades exclusivas de sua indústria.
Por fim, o fornecedor deve ter um bom histórico e conhecimento especializado para fornecer a primeira linha de suporte em caso de surgimento de problemas com a maquinaria. Sua equipe de atendimento ao cliente orientará o comprador sobre os requisitos de configuração, operação e manutenção do equipamento. Se você estiver comprando equipamentos usados, certifique-se de que ele tenha sido reformado e esteja em boas condições de funcionamento.
P1: Quais são alguns tipos de têmpera além da água?
A1: Existem muitos tipos de fluidos de têmpera além da água. Eles incluem salmoura, glicerina, óleo mineral, têmperas de adição de polímero e sais fundidos. A glicerina e outros fluidos de têmpera orgânicos geralmente são mais lentos que a água, mas podem ser mais controlados e menos prejudiciais à peça. A salmoura é água salgada e é mais rápida que a água. Ela tem mais evaporação e geralmente é usada quando a velocidade do processo é essencial. Outros produtos químicos, como as têmperas de adição de polímero, são usados quando existe a possibilidade de incêndio. Eles se comportam como água, mas são menos inflamáveis. A salmoura também é mais segura para o meio ambiente.
P2: Quais são algumas vantagens da têmpera?
A2: A principal vantagem da têmpera do aço é que ela endurece o aço, tornando-o mais resistente ao desgaste. Este processo aumenta a taxa de produção da indústria porque o aço pode ser usado para peças, ferramentas e máquinas que são submetidas a alto atrito e tensão. A taxa de mortalidade das máquinas e peças da indústria diminui. Toda a indústria se beneficia do aço mais duro de todos os tipos, incluindo aço ferramenta.
P3: Quais são algumas desvantagens da têmpera?
A3: A desvantagem mais comum da têmpera é o rachamento e a deformação. Isso acontece quando há resfriamento desigual do metal. As tensões internas criadas pelo resfriamento rápido podem levar a essas deformações. A desvantagem é que esses defeitos custarão dinheiro para corrigir e reduzirão a qualidade dos produtos. Outra desvantagem é a necessidade de óleo de têmpera ou água que deve ser tratada posteriormente para eliminar as impurezas. Isso pode ser um processo caro e trabalhoso.
P4: Quais são os tipos de aços para têmpera?
A4: Existem quatro aços principais para têmpera. São eles aço doce, aço chato, aço redondo e aço liga. O aço liga é usado para peças de máquinas de alta tensão e possui elementos como manganês, níquel e silício adicionados a ele. Para máquinas mais simples e menos complicadas, o aço doce comum pode ser usado.
P5: Como a têmpera é feita?
A5: O processo começa com o aquecimento do aço para mais de 400 graus e mantendo-o nessa temperatura para permitir a transformação das peças de ferro. A próxima etapa é resfriá-lo rapidamente em água, óleo ou salmoura, como discutido acima. O aço fica mais duro à medida que esfria e o processo é chamado de transformação martensítica. O aço é então temperado para torná-lo menos frágil. O processo inteiro é conhecido como tratamento térmico.
