Methodological Process

As trˆes classifica¸c˜oes gerais de equipamentos para equipamentos de processamento t´ermico s˜ao: Batelada; Semi-cont´ınuo e Cont´ınuo.

A classifica¸c˜ao utilizada depende do escopo da produ¸c˜ao e da natureza do neg´o- cio.Enquanto a ciˆencia por tr´as do tratamento t´ermico permanece basicamente a mesma, certas vantagens podem ser obtidas de tipos de fornos em particular.

Como exemplo, ´e poss´ıvel executar um processo de recozimento em fornos a ar, fornos a v´acuo, fornos de retorta por g´as expelido, entre outros. De forma similar, o processo qu´ımico de superf´ıcie da carburiza¸c˜ao pode ser executado numa gama de tipos de equipa- mento, incluindo fornos de batelada e de atmosfera controlada continuamente, fornos de impuls˜ao ou fornos a v´acuo (EUROTHERM website, 2008).

Existem diferen¸cas significativas entre fornos de sinteriza¸c˜ao e fornos de tratamento t´ermico o que obriga a uma sele¸c˜ao rigorosa das atmosferas a utilizar. O tipo de forno escolhido ´e,geralmente aquecido por resistˆencias el´etricas no qual o compacto ´e conduzido sobre uma rede aquecida. A malha da rede e o elemento aquecedor s˜ao de uma liga de 80/20 n´ıquel/cromo, modificada para que tenha uma vida ´util at´e os 1500◦_{C. Para}

temperaturas superiores a 500◦_{C, os fornos de aquecimento por radia¸c˜ao s˜ao prefer´ıveis,}

e est˜ao sendo cada vez mais usados, na medida em que as resistˆencias mecˆanicas mais elevadas s˜ao pedidas aos componentes sinterizados.

Os carbonetos de sil´ıcio tamb´em s˜ao utilizados para os elementos aquecedores,podendo operar at´e os 1350◦_{C. Para fins especiais, a temperaturas de sinteriza¸c˜ao ainda mais}

elevadas, utilizam-seresistˆencias el´etricas constitu´ıdas por elementos de molibdˆenio, o que envolve problemas especiais, nomeadamente, a rapidez com que o molibdˆenio forma ´oxidos vol´ateis.Os fornos com resistˆencias el´etricas em molibdˆenio devem operar num atmosfera de hidrogˆenio puro.

Os fornos cont´ınuos do tipo banda passante e de canal fechado s˜ao os mais adequados para a produ¸c˜ao massiva dos componentes sinterizados, devido aos relativamente baixos custos da opera¸c˜ao da sinteriza¸c˜ao por pe¸ca, e `a sua capacidade de proporcionar produtos mais consistentes. Contudo, quando as quantidades dos componentes a serem sinterizados s˜ao pequenas, devem utilizar-se fornos de mufla fechada convencionais, com atmosfera de sinteriza¸c˜ao. Estes fornos (ex.fornos `a v´acuo) s˜ao tamb´em desej´aveis, quando se pretendem obter produtos P/M de elevada pureza (Ferreira, 2002).

Os fornos de sinteriza¸c˜ao s˜ao a g´as ou el´etricos, por resistˆencia ou indu¸c˜ao (fornos a v´acuo geralmente). Nos fornos a resistˆencia, os elementos de aquecimento, em fios, ou barras, s˜ao de Ni-Cr para temperatura at´e 1150◦_{C, de carboneto de sil´ıcio (Globar) at´e}

da temperatura da ordem de 1400◦_{C, de molibdˆenio ou tungstˆenio, at´e temperatura da}

ordem de 1550◦_{C (neste caso, exigindo a atmosfera protetora redutora de hidrogˆenio).}

Os fornos de sinteriza¸c˜ao trabalham normalmente com atmosfera protetora com obje- tivo de evitar a oxida¸c˜ao das pe¸cas e reduzir os eventuais ´oxidos contidos nos p´os e que poderiam prejudicar o grau de sinteriza¸c˜ao.

A sinteriza¸c˜ao ´e comumente processada em fomos cont´ınuos ou semi-cont´ınuos, car- acterizado por 3 zonas de opera¸c˜ao: Pr´e-aquecimento; Manuten¸c˜ao; Resfriamento. Ba- sicamente existem 4 tipos de fornos: Esteira (at´e 1150◦_{C); Walkingbean (at´e 1300}◦_C);

Pussher (at´e 1300◦_{C); a v´acuo (at´e 1350}◦_C).

e variam em capacidade e tamanho. O equipamento foi constantemente melhorado nos ´

ultimos 30 anos, tanto que o tratamento `a v´acuo se transformou em uma aplica¸c˜ao ex- tensamente usada na ind´ustria aeroespacial e automotiva. O v´acuo ´e considerado quando a press˜ao estiver abaixo da press˜ao atmosf´erica e em aplica¸c˜oes industriais como Torr, m´ıcrons ou millibars.

Tabela 2.5: Atmosferas de Sinteriza¸c˜ao

Os efeitos de tratar componentes em um v´acuo s˜ao dois: press˜ao parcial na regi˜ao meio-elevada do v´acuo do ar residual no forno, particularmente o hidrogˆenio significa- tivamente ´e reduzido e fornecer´a um ambiente aos componentes do processo com quase nenhuma oxida¸c˜ao superf´ıcial. A redu¸c˜ao do nitrogˆenio residual (N) ´e tamb´em ben´efica para os materiais, que dariam forma de outra maneira a nitritos.A Decomposi¸c˜ao de ´oxi- dos existentes na superf´ıcie dos componentes pode ocorrer dependendo da temperatura e do tipo do material.

Fornos `a v´acuo tem muitos formatos mecˆanicos diferentes, desenvolvidos com compo- nentes comuns, tais como: parte de uma cˆamara ou cˆamaras m´ultiplas geralmente com os protetores de calor (resfriadores de ´agua) carregando e transferindo o mecanismo de revestimento

- Feitos de placa de grafite ou material para alta temperatura

- Forno constru´ıdo de grafite ou outro de aquecimento, freq¨uentemente ou alternati- vamente molibdˆenio ou material para alta temperatura acima de 1.000◦_C

- Sistema de bomba de v´acuo - Controle parcial de press˜ao

- Ventilador opcional ajudando a circula¸c˜ao em processos do recozimento - Aquecimento por e/ou g´as/ com ventila¸c˜ao for¸cada

- Sistema de controle - Sistema de resfriamento

O conceito celular de processamento do v´acuo est´a tornando-se mais difundido com as disposi¸c˜oes da multi-c´elula, usadas para integrar o tratamento t´ermico no ch˜ao de f´abrica e de manufatura (EUROTHERM website, 2008).

Figura 2.9: Esquema forno a v´acuo. Fonte: EUROTHERM, 2008

Para o a¸co inoxid´avel austen´ıtico a opera¸c˜ao de sinteriza¸c˜ao em press˜ao parcial ´e um termo mais adequado que a sinteriza¸c˜ao a v´acuo. Antes da sinteriza¸c˜ao de qualquer mistura de metais em v´acuo, deve ser feito um estudo do equil´ıbrio das press˜oes parciais. O cromo ´e um bom exemplo (Otto, 1974).