Arame de solda tubular de carboneto de boro 80#

1.º O que significa esta descrição?

• Carboneto de boro (B₄C): Este é o ingrediente principal. O carboneto de boro é um dos materiais mais duros conhecidos, perdendo apenas para o diamante e para o nitreto cúbico de boro. A sua dureza à escala de Mohs varia entre 9 e 10. Esta dureza extrema é o que confere ao depósito de soldadura a sua principal propriedade:  uma excepcional resistência à abrasão .
• 80#: Isto indica o tamanho do grão das partículas abrasivas de carboneto de boro  antes de serem incorporadas no fio. “#” refere-se ao padrão de tamanho de malha dos EUA. Um grão de 80 Mesh corresponde a um tamanho médio de partícula de cerca de 180 mícrons (0,007 polegadas). Este é um grão relativamente grosso, adequado para uma elevada resistência à abrasão, em vez de um acabamento liso.
• Arame tubular para soldadura (FCAW): Trata-se do sistema de alimentação. Trata-se de um tubo metálico (a “bainha”) cheio de um pó (“o núcleo de fluxo”). Neste caso, o núcleo de pó consiste em partículas de carboneto de boro misturadas com outros agentes de fluxo.

2. Finalidade e Aplicação

• Resistência extrema à abrasão: Esta é a função principal. A camada de soldadura torna-se um material compósito onde partículas de B₄C incrivelmente duras são incorporadas numa matriz metálica resistente (geralmente à base de ferro).
• Boa lubrificação: O carboneto de boro possui propriedades autolubrificantes em determinadas condições.
• Absorção de neutrões: O B₄C é um forte absorvedor de neutrões, mas raramente é esta a razão da sua utilização em revestimentos duros; a resistência à abrasão é o principal fator determinante.

• Mineração e Processamento de Minerais: Brocas de perfuração, rolos de britador, martelos de pulverizador, impulsores de bombas de polpa e roscas transportadoras para o manuseamento de minérios altamente abrasivos.
• Construção: dentes de escavadora, arestas de lâmina de trator de rastos, cabeças de corte para máquinas de perfuração de túneis.
• Agricultura: Arados, ferramentas agrícolas que trabalham em solos arenosos ou rochosos.

3. Como funciona: O processo de soldadura

1. Soldadura: O arame tubular é alimentado continuamente ao arco de soldadura (processo semelhante à soldadura por arco submerso ou à soldadura por arco submerso – FCAW).
2. Fusão: A camada metálica exterior funde, formando a matriz da poça de fusão. O núcleo de fluxo gera uma camada protetora de gás e escória para proteger o metal fundido do ar.
3. Incorporação de partículas: As partículas de carboneto de boro no núcleo são libertadas para a poça de fusão. Devido ao seu ponto de fusão extremamente elevado (acima dos 2400 °C),  não fundem . Em vez disso, permanecem como partículas sólidas.
4. Solidificação: A poça de fusão solidifica, aprisionando as partículas duras de B₄C no interior da matriz metálica mais resistente e dúctil. O resultado é uma camada de compósito de matriz metálica (MMC) na superfície da peça.

4. Considerações e Desafios Cruciais

• Dificuldade extrema na soldadura: O carboneto de boro reage com o ferro. A temperaturas de arco, pode dissolver-se e formar borretos de ferro, que são extremamente duros, mas também muito quebradiços. Isto pode levar a:
  • Elevada sensibilidade à fissuração: O depósito de soldadura é propenso a fissuras devido às elevadas tensões residuais e à fragilidade. O pré-aquecimento e o controlo rigoroso da temperatura entre passes são  absolutamente essenciais .
  • Requer experiência: Este não é um arame para soldadores principiantes. Exige operadores altamente qualificados que compreendam os procedimentos para o revestimento duro de materiais frágeis.
• Disponibilidade limitada: Os arames de revestimento duro standard utilizam carbonetos de crómio ou carbonetos de tungsténio. Os arames de carboneto de boro são um produto de nicho, especializado. Provavelmente, terá de contactar fabricantes especializados em arames de revestimento duro, e não com fornecedores gerais de soldadura.
• Custo: O carboneto de boro é um material caro. Este fio seria significativamente mais caro do que as ligas de revestimento duro padrão.
• Usinabilidade: O depósito de soldadura final não é  maquinado com ferramentas convencionais. Só pode ser acabado por retificação com mós de diamante ou nitreto cúbico de boro (CBN).

5. Comparação com fios alternativos para revestimento duro

Conclusão

1. O desgaste é suficientemente severo para justificar o custo e a complexidade do processo? Para 90% dos revestimentos duros, um fio de carboneto de crómio ou carboneto de tungsténio será suficiente e muito mais fácil de aplicar.
2. Tenho soldadores qualificados e controlos de procedimento rigorosos (especialmente no pré-aquecimento) para evitar fissuras? Caso contrário, a aplicação irá provavelmente falhar.