Os lasers de varredura oferecem potencial para o endurecimento da superfície de componentes de aço

14 de fevereiro de 2017

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Peça de teste endurecida a laser usando óptica de varredura (Aitzol Lamikiz)

Pesquisadores da UPV/EHU-Universidade do País Basco, na Espanha, anunciaram que validaram o uso da óptica de escaneamento para endurecimento a laser, que permite adaptar o processo à forma da peça.

O grupo de Manufatura de Alto Desempenho da UPV/EHU realizou o estudo e o ajuste de uma tecnologia inovadora para realizar esse processo. Envolve o uso de laser, mas diferentemente do sistema tradicional, utiliza ótica de varredura, o que confere à espessura da peça a ser tratada grande capacidade de adaptação.

Quando a têmpera é realizada com uma fonte de calor altamente localizada, como um laser, ela permite que apenas a superfície seja endurecida, deixando o núcleo das peças em seu estado original. "As peças não são tão quebradiças e quanto pouco calor é inserido, a peça não fica tão distorcida. No final, o que o calor faz é deformar a peça, e isso significa que ela tem que ser acabada por outros métodos", afirmou Aitzol Lamikiz, professor do departamento de Engenharia Mecânica da UPV/EHU e membro do grupo Manufatura de Alto Desempenho que realizou a pesquisa.

Na indústria, o processo de endurecimento a laser é utilizado desde cerca de 2000, porém, segundo Lamikiz, ele tem uma limitação. "O laser varre uma largura de banda constante para que a zona endurecida fique com uma espessura constante." Para flexibilizar a tecnologia, esse grupo de pesquisa da UPV/EHU decidiu avaliar a viabilidade de incorporar a ótica móvel e de varredura a esse processo.

A equipe usou um scanner galvanométrico que move um laser muito pequeno em grande velocidade, varrendo a superfície linha por linha. Dessa forma, a largura de têmpera pode ser adaptada simplesmente alterando os parâmetros do programa. Fazendo uma analogia entre o tratamento de endurecimento e o processo de pintura de uma parede, Lamikiz explicou que o endurecimento a laser convencional "seria como pintar a parede com um rolo, então a largura que é pintada corresponde à do rolo. No entanto, com o novo técnica, substituímos o rolo por um marcador com a ponta mais fina."

"Foi possível usar essa técnica para realizar o endurecimento. Então, gradualmente, vimos como o resultado do tratamento mudava de acordo com a velocidade do movimento do laser, a potência usada etc. Segundo nossos testes, quando o laser se move muito rápido, os resultados são semelhantes aos do processo convencional", afirmou Lamikiz.

Explorando ainda mais a possibilidade de usar essa metodologia, o departamento de Engenharia Mecânica da UPV/EHU realizou um projeto conhecido como Hardlas em colaboração com empresas do País Basco e Piemonte, na Itália, para ver até onde o processo era viável. “Podemos dizer que o projeto foi um sucesso porque vimos que era viável e que poderia ser transferido para a indústria”, disse o pesquisador.

Embora tenham testado a viabilidade do processo, ainda faltam passos para chegar à produção industrial. Uma das principais dificuldades encontradas foi o controle do processo. "É muito importante deixar o material tratado na temperatura necessária para que o tratamento ocorra, mas não deve ser ultrapassado senão derreteríamos o material. Em nosso processo, como o laser está em constante movimento, o controle é mais complexo, " explicou Lamikiz.

Os testes foram realizados na universidade usando equipamentos de laboratório. “Para usar o processo em escala industrial, seria importante testá-lo com lasers mais potentes, diferentes tipos de lasers, em outros materiais etc.”, acrescentou Lamikiz.

[ PubMed ] Martinez S., Lamikiz A., Ukar E., Calleja A., Arrizubieta JA, Lopez de Lacalle LN (2016). 'Análise dos regimes no processo de endurecimento a laser baseado em scanner'. Optics and Lasers in Engineering, 90: 72–80. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.opt.2016.10.005.

26 de maio de 2023