Shot Peening

Eng. Murakami – Uma história de vida e de sucesso, são 38 anos dedicado ao setor de jateamento e de aplicação de shot peening para os mais diversos setores da indústria nacional e internacional.

SHOT PEENING:

O processo de Shot Peening é uma técnica que quando adequada a finalidade, bem aplicada e controlada proporciona ao metal melhoria da  qualidade surpreendentemente o que pode atingir até 400% no aumento da sua vida útil em relação a vida útil normal em termos de resistencia mecânica. Sua utilização é específica e está relacionada com a necessidade de alta resistencia a fadiga, longa vida util, segurança assegurada, leveza e componentes com dimensionais reduzidos. Os setores que mais utilizam shot peening são: Automotivo, Aeronáutico, Petrólífero, Motores em geral, Naval, Armamento e  Eólico.

Setor Automotivo: 

É no setor automotivo que encontram-se instaladas o maior volume de maquinas para aplicação de shot peening e para as mais variadas peças, desde os compoentes de motor, suspensão, direção, eixos e transmissão etc.

Transmisão Automotiva (Autos e Caminhões) – Todos estes componentes incluindo os eixos geralmente são peeneados.

Corôa e Pinhão do Diferencial – Componente que resiste à esforço variável e constante.

Processo de Aplicação de Shot Peening em engrenagem / coroa e rotor de turbina.

Ponta de eixo de caminhão acima, item que quebra constantemente. Uma aplicação do  processo de shot peening bem desenvolvida e testada, poderá direcionar a vida util deste componente muito acima de um componente normal e dentro de parametro aceitável de vida util. 

Molas: 

Todas molas automotivas são peeneadas sob rigoroso controle.

Mola plana de caminhão

Mola Helicoidal de carros e pickup

Setor Aeronáutico:

O setor aeronátutico é o que mais utiliza shot peening em seus componentes, basicamente quase tudo é peeneado. Desde os componentes entruturais, fuselagem, trens de pouso, roda, estrutura do banco e todos componentes do motor (turbina) são peeneados. Uma centena ou milhares de peças são peeneadas e em diversos processo de peening especificamente desenvolvido para cada tipo de componente e a sua aplicação.

Acima podemos ver uma explosaõ de componetes aeronáuticos que são tratados por shot peening.

Conformação através do Peening – Peen Form.

Abaixo podemos ver o Processo de Shot Peening para conformação da fuselagem de aeronaves (Peen Form). São grande máquinas que operam em 6 eixos e se movimentam horizontalmente até 50 metros efetuado o peening controlado e assim, efetuado a deformação ou conformação e moldando a chapa sobre o molde de tal forma que esta adquire o perfil geométrico da fuselagem requerida com as asas, corpo etc.

Reparos Aeronáuticos

Este setor possui grandioso volume de aplicações de shot peening e como podemos ver, há uma infinidade de peças / componentes que são retrabalhados e assim, retornam a sua condição original apos aplicação do peening.

Um motor (turbina aeronautica) possui uma infinidade de componentes que são inspecionados, retrabalhados e peeneados.

Componente do trem de pouso totalmente peeneado

Palheta da turbina (blade) – acima e abaixo 100% peeneado

 

 

 

 

 

 

Engate da palheta da turbina (blade) – 100% peeneado.

 

 

 

Setor Petrolífero:

Comparado com o setor aeronáutico o setor petrolifero também opera com extrema segurança utilizando tecnologia de ponta e logicamente, com altissimo valor agregado. Os componentes são de extrema responsabilidade, resistencia, segurança e com  longa vida util.

O processo de Shot Peening está presente nos Drilling incluindo Drill Pipe, Estabilizadores, Conectores e Luvas.

Neste setor não deve haver a possibilidade de componentes duvidosos e portanto, as suas construções e fabricações seguem rigorosas normas e controles utilizando materiais especialíssimos.

O processo de drilling ou de perfuração utiliza uma infinidade de tubos com roscas especiais que são conectados entre sí formando a haste que gira a broca. Estas hastes podem atingir até 5.000 metros de comprimento ou de profundidade. Geralmente a rosca da conexão são peeneada visando aumentar a sua resistencia mecânica e a fadiga com melhoria da superficie para aderencia da área de contato o que recebe altíssimo torque ou esforco de aperto que chega a 135.000 libras ou aprox. 70.000 kgf.

É comum vermos páteos com 50.000 tubos (drill pipe) estocados.

Estabilizadores:  Imagem abaixo, são itens que sofrem reparos constantes utilizando revestimento por deposição (soldagem) com materiais de extrema dureza e alta resistencia ao desgaste abrasivo. Após estes reparos recebem aplicação de Shot Peening visando a eliminação das tensões residuais superficiais provenientes das altas temperarturas gerada pelas fortes soldagens para o revestimento. O shot peening elimina às tensões residuais superficiais e melhora consideravelmente as zonas de fusão entre o metal base e o metal depositado.

Drilling System

Estabilizador

Estabilizador

Setor Naval:

O setor naval possui construção pesadíssima onde os seus componentes geralmente são de grandes dimensões e peso. Um dos itens que recebe cuidados especiais são as chamadas linha de eixos que é a interligação entre o Hélice e o Motor do Navio. Como sabemos, o motor de um navio possui milhares de CV,s de Potencia e portanto, altissimo torque ou esforço radial e o referido eixo também possui grande dimensões e geralmente fica distante do motor uma vez que o motor está posicionado mais ao centro do navio.

O Shot Peening está presente em todos os pontos  destes eixos, como rebaixos, raios etc com objetivos de eliminar as tensões residuais superficiais proveniente do processo da usinagem que remove grande parte do metal e assim, efetuando interrupções das linhas de resistencia ou fibra do aço,  mesmo que este tenha sido fabricado através de processo de forjamentos especiais, estas possibibilidades de ocorrer falhas são possíveis. O processo de Shot Peening complementa e garante uma maior vida util e melhorando as resistencias mecanicas e evitando quebra prematura por fadiga ou micro fissuramentos etc.

Esquema de Linha de Eixos de Navios.

Abaixo podemos ver o esquema da motorização, a linha de eixo e o hélice do navio.

Acima podemos ver o esquema de motorização de uma linha de eixo conectada ao hélice do navio.

 Acima detalhe da linha de eixo conectado ao virabrequim do motor do navio e em fase de fabricação / usinagem etc.

Acima segmento de uma linha de eixo. Como a distancia entre o  motor e o hélice do navio geralmente é relativamente grande; entre 25 metros à 50 metros, estas linhas de eixos são segmentadas e conectadas via flanges, acoplamentos e grandes mancais de bronze refrigerados a água. Em todos os rebaixos e pé (raios) dos flanges recebem Shot Peening controlado.

Controle do Processo e da Aplicação do Shot Peening.

Os aspectos do controle do processo é muito especifico e deve ser definido desde a concepção da máquina, passando pelo Treinamento Operacional e de Controle, dos dispositivos de fixação das peças e os instrumentos de medição ou de mensauramento do processo.  O processo em sí, possui características NÃO paupáveis e de NÃO mensuramento direto o que Treinamento Operacionacional dos Operadores e dos Controladores.

O Método de Almen é o mais conhecido e usual que consiste em se obter valores indiretos através da curvatura da plaqueta de Almen ao ser aplicada sobre esta o jato de granalha em processo controlado e plotar estes valores de tal forma que se possibilite levantar uma curva do Tempo x Flexa da curvatura da plaqueta e assim, se obter o seu ponto de saturação ou sua curvatura máxima ou tensão máxima o que chamamos de Curva de Saturação e assim, vermos fisicamente o ponto da saturação para aquela aplicação.

Cada caso é distinto e cada empresa, componente, material e aplicação possui a sua técnica às vezes já definida em norma internas ou há necessidade do seu desenvolvimento, o que requer profissional altamente qualificado para tal funçao.

Alguns intrumentos usuais para o referido mensuramento do Peening:

a) Mensuramento e Controle via Método Almen (Inventor: John Almen)

Instrumento de Medição da flexa da plaqueta (Almen Gage)

 Plaquetas para o teste de curvatura (Almen Strip). estas plaquetas possuem três tipo de espessura e são normatizada conforme a Norma AMS- 13165.

Bloco de fixação da plaqueta para mensuramento (Almen Block)

Exemplo de uma plaqueta fixada na peça para obtenção da sua curvatura durante o mensuramento e plotagem dos valores do processo e do seu controle continuado.

Acima uma curva característica de Almen indicando que o ponto de saturação do referido processo ocorreu com o tempo de 5 (ex. minutos).  Este ponto indica que mesmo se continuarmos o processo a cusrva não mais ascende e poderá descrescer e também danificar a peça / componente gerando escoamento do metal.

NORMAS, ESPECIFICAÇÕES E PROCEDIMENTOS DE CONTROLE:

Sempre que o assunto for Shot Peening é importante conhecer as Normas, Eséficiações e os Procedimentos para então adentrar ao assunto. É normal as empresas possuirem os seus próprios procedmentos internos e então isto tornam-se normas internas baseados em normas anteriores, testes e experiencias de uso.

b) Mensuramento Eletronico via RX por Difração:

É um método moderno de controle, oferece maior segurança e precisão no mensuramento e permite obter a Tensão Residual Superficial e a camada peeneada em valores absolutos micrometricamente.  Este método é bastante usual atualmente (2018).

Instrumento de difração de RX (Imagem obtida na net)

Fabricante: Stresstech Bharat Pvt. Ltda – India – www.stresstechbharat.in

c) Componetes Auxiliares que são instalados na máquina:

Devido o rigor do processo da Aplicação do Shot Peening, todos os parametros devem possibilitar controles e um dos pontos fundamentais é o volume de granalha aremessado por unidade de tempo e para isto, a alimentação da granalha possui vazão controlada através de válvulas que mensuram a sua vazão ou volume de garnalha que passa por unidade de tempo e com precisão de + – 5%.

Este control é efetuado por Válvulas Magnéticas que são conectadas ao sistem de controle PLC ou CNC.

Válvula Magnética para grandes vazões de granalha e utilizadas em turbinas (acima e abaixo)

Abaixo Válvula Magnética utilizada por ar comprimido

Contate-nos!!

Eng. José Carlos Murakami

Especialista em Shot Peening Processos

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“Fidelidade, Honra, Trabalho”