Fundições de aço para engrenagens

Fundições de aço para engrenagens

Recomenda-se que peças fundidas de aço para engrenagens cortadas sejam adquiridas com base em análises químicas e que apenas dois tipos de análise sejam utilizados, um para engrenagens endurecidas e outro para engrenagens não tratadas e aquelas que serão temperadas e revenidas. O aço deve ser produzido pelos processos de lareira aberta, cadinho ou forno elétrico. O processo de conversão não é reconhecido. Devem ser fornecidos risers suficientes para garantir a solidez e a ausência de segregação indevida. Os risers não devem ser quebrados à força das peças fundidas não recozidas. Onde os risers são cortados com um maçarico, o corte deve ser pelo menos meia polegada acima da superfície das peças fundidas, e o metal restante deve ser removido por lascamento, retificação ou outro método não prejudicial.

O aço para uso em engrenagens deve estar em conformidade com os requisitos de composição química indicados na Tabela 3. Todas as peças fundidas de aço para engrenagens devem ser completamente normalizadas ou recozidas, usando temperatura e tempo que eliminem completamente a estrutura característica das peças fundidas não recozidas.

Tabela 3. Composições de Aços Fundidos para Engrenagens

de aço Especificação	Composição Química  a
	C	Mn	Si
SAE-0022 SAE-0050	0,12-0,22 0,40-0,50	0,50-0,90 0,50-0,90	0,60 Máx. 0,80 Máx.	Pode ser carburizado Endurizável 210-250

aC  = carbono; Mn = manganês; e Si = silício.

Efeito de metais de liga em aços para engrenagens

O efeito dos vários elementos de liga no aço é aqui resumido para auxiliar na decisão sobre o tipo específico de liga de aço a ser usado para fins específicos. As características descritas aplicam-se apenas aos aços tratados termicamente. Quando o efeito da adição de um elemento de liga é declarado, entende-se que é feita referência a aços-liga com um determinado teor de carbono, em comparação com um aço carbono simples com o mesmo teor de carbono.

Níquel : A adição de níquel tende a aumentar a dureza e a resistência, com pouco sacrifício da ductilidade. A penetração da dureza é um pouco maior que a dos aços carbono simples. O uso do níquel como elemento de liga diminui os pontos críticos e produz menos distorção, devido à menor temperatura de têmpera. Os aços ao níquel do grupo de cementação cementam mais lentamente, mas o crescimento do grão é menor.

Cromo : O cromo aumenta a dureza e a resistência em relação às obtidas com o uso do níquel, embora a perda de ductilidade seja maior. O cromo refina o grão e confere maior profundidade de dureza. Os aços ao cromo têm um alto grau de resistência ao desgaste e são facilmente usinados, apesar do grão fino.

Manganês : Quando presente em quantidades suficientes para justificar o uso do termo liga, a adição de manganês é muito eficaz. Oferece maior resistência que o níquel e um maior grau de tenacidade que o cromo. Devido à sua suscetibilidade ao trabalho a frio, é provável que flua sob pressões severas da unidade. Até o momento, nunca foi muito utilizado para engrenagens tratadas termicamente, mas agora está recebendo cada vez mais atenção.

Vanádio : O vanádio tem um efeito semelhante ao do manganês – aumentando a dureza, a resistência e a tenacidade. A perda de ductilidade é um pouco maior do que a devida ao manganês, mas a penetração da dureza é maior do que a de qualquer outro elemento de liga. Devido à estrutura extremamente fina, a resistência ao impacto é alta; mas o vanádio tende a dificultar a usinagem.

Molibdênio : O molibdênio tem a propriedade de aumentar a resistência sem afetar a ductilidade. Para a mesma dureza, os aços contendo molibdênio são mais dúcteis do que quaisquer outros aços-liga e, tendo quase a mesma resistência, são mais tenazes; apesar do aumento da tenacidade, a presença de molibdênio não dificulta a usinagem. Na verdade, esses aços podem ser usinados com uma dureza mais elevada do que qualquer outro aço-liga. A resistência ao impacto é quase tão grande quanto a dos aços vanádio.

Aços Cromo-Níquel : A combinação dos dois elementos de liga cromo e níquel agrega as qualidades benéficas de ambos. O alto grau de ductilidade presente nos aços ao níquel é complementado pela alta resistência, tamanho de grão mais fino, endurecimento profundo e propriedades de resistência ao desgaste conferidas pela adição de cromo. O aumento da tenacidade torna esses aços mais difíceis de usinar do que os aços carbono simples e são mais difíceis de tratar termicamente. A distorção aumenta com a quantidade de cromo e níquel.

Aços cromo-vanádio : Os aços cromo-vanádio têm praticamente as mesmas propriedades de tração que os aços cromo-níquel, mas o poder de endurecimento, a resistência ao impacto e a resistência ao desgaste são aumentados pelo tamanho de grão mais fino. Eles são difíceis de usinar e se distorcem mais facilmente do que outras ligas de aço.

Aços Cromo-Molibdênio : Este grupo possui as mesmas qualidades dos aços molibdênio retos, mas a profundidade de endurecimento e a resistência ao desgaste são aumentadas pela adição de cromo. Este aço é facilmente tratado termicamente e usinado.

Aços Níquel-Molibdênio : Os aços níquel-molibdênio têm qualidades semelhantes às do aço cromo-molibdênio. Diz-se que a tenacidade é maior, mas o aço é um pouco mais difícil de usinar.

Materiais Sinterizados

Para alta produção de engrenagens com carga baixa e moderada, economias significativas nos custos de produção podem ser efetuadas pelo uso de um pó metálico sinterizado. Com esse material, a engrenagem é formada em uma matriz sob alta pressão e depois sinterizada em um forno. A principal economia de custos vem da grande redução no custo de mão de obra na usinagem dos dentes da engrenagem e de outras superfícies brutas da engrenagem. O volume de produção deve ser suficientemente elevado para amortizar o custo da matriz e a peça em bruto da engrenagem deve ter uma configuração tal que possa ser formada e facilmente ejectada da matriz.