#1 Processos a LASER: Tratamento térmico

Hoje nós falaremos sobre….

gatos LASER!

O LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) virou sinônimo para precisão, qualidade e velocidade. É muito utilizado porque é uma máquina flexível em relação aos processos que nela podem ser feitos, o feixe de luz possui propriedades únicas e é uma intensa fonte de energia.

Pode ser utilizado da indústria médica até na bélica, não faltam aplicações para eles! No processamento de materiais isso não é diferente, existem muitos processos que podemos utilizar. Nessa e nas próximas 2 semanas falaremos sobre 3 processos (Tratamento térmico, cladding e soldagem) que são muito estudados, a interação deles com o material e também suas vantagens.

Os LASERS podem se dividir em três categorias, dependendo do tipo do seu meio ativo: líquido, gasoso e sólido. Os dois tipos que hoje são mais estudados e aplicados nos processamentos de materiais são:

LASER de CO2

Esse é um LASER gasoso baseado numa mistura de dióxido de carbono (CO2), que será estimulado eletricamente. Eles são mais utilizados para trabalhar com materiais não metálicos, na maioria dos casos polímeros. Porém isso não significa que não possam ser utilizados em metais! Eles possuem uma alta qualidade do feixe e eficiência.

LASER de fibra

Pertencem ao grupo dos LASERS de fase sólida, como o nome já diz, o meio ativo do laser é um material sólido. A vantagem desse equipamento é que pode-se obter um diâmetro focal muito pequeno, ou seja, a intensidade pode chegar a 100 vezes mais do que o de CO2. Geralmente são utilizados em metais para fins de marcação, soldagem e tratamento térmico.

Tratamento térmico

O tratamento térmico a LASER é um processo autógeno (não há adição de material), possui o objetivo de tratar termicamente uma área pré-selecionada da peça sem fundir o material e tem o princípio muito parecido com os processos tradicionais: Os maiores candidatos para receberem o tratamento são materiais ferrosos (aços e ferros fundidos).

O processo ocorre da seguinte forma: Uma fina camada é aquecida acima da temperatura de austenitização e é resfriado em uma taxa muito alta, produzindo então uma estrutura martensítica. O tratamento com uma região da superfície e profundidade definidas propicia uma melhoria das propriedades tribológicas do material, como resistência ao desgaste, à corrosão e à fadiga.

Modelo de funcionamento do tratamento térmico feito com LASER. O feixe (LASER Beam) é passado pela peça e forma uma região tratada (Heat Treat Depth). Fonte imagem

No vídeo abaixo dá para ver como acontece o processo:

Com esse processo é possível obter uma alta taxa de produção, as taxas de distorção no material são baixas e é possível realizar um tratamento térmico local (no tradicional geralmente a peça inteira tem que ser submetida), geralmente não é necessário fazer a têmpera em meio líquido, há baixo nível de contaminação e áreas difíceis da peça podem ser submetidas ao tratamento. Além disso, por fazer o tratamento em apenas uma região da peça e realizar o processo em minutos, possui alta produtividade, ou seja, é mais barato na maioria das vezes do que os processos convencionais quando for utilizado em grande escala.

As desvantagens do processo são o custo (no caso de uma pequena produção), alto investimento inicial, mão-de-obra qualificada e a manutenção do equipamento.

Lembrando que nas próximas semanas falaremos mais sobre LASER e será focado na parte de cladding e soldagem.

Referências:

Majumdar, J.D.; Manna, I. “Laser processing of materials.” Sadhana 28.3-4 (2003): 495-562.

Laser Types

SOARES, E.J.F. Tratamento Superficial a Laser dos aços AISI 1045 e AISI 4340: Transformações Microestruturais e Propriedades. 2005. 145 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) – Universidade Estadual de Campinas. Campinas, 2005.

Ion, John. Laser processing of engineering materials: principles, procedure and industrial application. Butterworth-Heinemann, 2005.