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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/31043| Título: | Desgaste abrasivo de revestimentos depositados por soldagem a arco transferido por plasma (PTA) para uso em implementos agrícolas |
| Título(s) alternativo(s): | Abrasive wear of hardfacings deposited by plasma transferred arc welding (PTA) for use in tillage tools |
| Autor(es): | Passos, Thais Andrezza dos |
| Orientador(es): | Pintaúde, Giuseppe |
| Palavras-chave: | Soldagem a arco com plasma Resistência à abrasão Revestimentos Equipamento agrícola Desgaste mecânico Máquinas agrícolas Microestrutura - Análise Abrasivos Plasma arc welding Abrasion resistance Coatings Farm equipment Mechanical wear Agricultural machinery Microstructure - Analysis Abrasives |
| Data do documento: | 14-Dez-2022 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | PASSOS, Thais Andrezza dos. Desgaste abrasivo de revestimentos depositados por soldagem a arco transferido por plasma (PTA) para uso em implementos agrícolas. 2023. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica e de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2022. |
| Resumo: | O presente estudo investigou a resistência ao desgaste de duas alternativas de revestimentos depositados por soldagem a plasma alimentado por pó em ferramentas específicas de preparação do solo. Inicialmente, foi realizada avaliação dos mecanismos de desgaste usando microscopia eletrônica de varredura decorrente do sistema tribológico ferramenta agrícola/solo de dois implementos agrícolas específicos, o cortador de tocos e o subsolador. Posteriormente, foi apresentada a metodologia de realização dos revestimentos duros em aço comum ao carbono, a análise das microestruturas obtidas e o desempenho ao desgaste abrasivo destas superfícies em comparação com um aço comercial resistente ao desgaste. Foram então selecionados revestimentos com potencial de aumentar a vida em desgaste dos implementos agrícolas. A primeira família é composta por ligas à base de níquel reforçadas com WC (NiCrBSi-WC) e a segunda família é composta por ligas FeCrC com adição de Vanádio (FeCrC-V). O recobrimento da superfície de um aço comum ao carbono, com duas espessuras diferentes, foi realizado pelo processo de soldagem a Arco Transferido por Plasma (PTA – Plasma Transferred Arc) com medição das temperaturas de aquecimento e resfriamento. Após a etapa de revestimento foram avaliadas as microestruturas resultantes, a morfologia e a diluição dos revestimentos formados. A resistência ao desgaste abrasivo dos revestimentos duros depositados por soldagem e de um aço anti-desgaste comercial (USI AR 450), de uso comum em maquinários de preparo do solo, foi avaliada por abrasômetro tipo roda de borracha. Os revestimentos produzidos com as ligas NiCrBSi-WC e FeCrC-V apresentaram dureza média na zona fundida de 763 HV10 e 716 HV10 respectivamente com microestruturas distintas. No ensaio de desgaste foram utilizadas cargas de 48 N e 160 N com duas distribuições de tamanho de partículas abrasivas (150-300 µm e 300- 600 µm). O revestimento de NiCrBSi-WC foi no mínimo duas vezes mais resistente ao desgaste enquanto o revestimento FeCrC-V foi no mínimo três vezes mais resistente que o aço anti-desgaste. Embora os parâmetros de soldagem e as taxas de resfriamento tenham sido as mesmas, os revestimentos depositados nos substratos de maior espessura apresentaram menor diluição em relação aos de menor espessura. O efeito da diluição influenciou na mudança microestrutural dos revestimentos, o que promoveu uma maior resistência ao desgaste para menor carga aplicada e menor partícula abrasiva. Seu efeito só foi significativo quando a abrasão por rolamento foi predominante. Para cargas maiores e abrasivos maiores houve abrasão com deslizamento e a taxa de desgaste foi maior. |
| Abstract: | The present study investigated the wear resistance of two alternative coatings deposited by powder-fed plasma on tools specifically used in soil preparation. Initially, the wear mechanisms present in the tribological system tool/soil of two specific agricultural implements, the stump cutter and the subsoiler, were evaluated using scanning electron microscopy. Subsequently, the methodology for making hard coatings on common carbon steel was presented, the analysis of the microstructures obtained and the abrasive wear performance of these surfaces in comparison with commercial wear-resistant steel. Hardfacings with potential to increase the wear life of agricultural implements were then selected. The first family is composed of nickelbased alloys reinforced with WC (NiCrBSi-WC) and the second family is composed of FeCrC alloys with addition of Vanadium (FeCrC-V). The coating of the surface of a common carbon steel, with two different thicknesses, was carried out by the Plasma Transferred Arc (PTA) welding process with measurement of the heating and cooling temperatures. After welding the hardfacings, the resulting microstructures, morphology and dilution of the coatings formed were evaluated. The abrasive wear resistance of hardfacings and of a commercial anti-wear steel, commonly used in soil preparation machinery, was evaluated by a rubber-wheel abrasometer. The hardfacings produced with the NiCrBSi-WC and FeCrC-V alloys showed an average hardness in the fusion zone of 763 HV10 and 716 HV10, respectively, with distinct microstructures. Loads of 48 N and 160 N and two abrasive particles size distributions (150-300 µm and 300- 600 µm) were used in the wear test. The NiCrBSi-WC coating was at least twice as wear-resistant while the FeCrC-V coating was at least three times as wear-resistant as the commercial anti-wear steel. Although the welding parameters and cooling rates were the same, the coatings deposited on thicker substrates showed less dilution compared to thinner ones. The dilution effect influenced the microstructural change of the coatings, which promoted greater wear resistance for lower applied load and smaller abrasive particles. Its effect was only significant when rolling abrasion was predominant. For higher loads and higher abrasives there was abrasion with sliding and the wear rate was higher. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/31043 |
| Aparece nas coleções: | CT - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais |
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