O jateamento é uma técnica amplamente utilizada na indústria, essencial para processos que vão desde a limpeza e desrebarbamento até o acabamento decorativo de superfícies.
Este método, que utiliza diferentes tipos de abrasivos, como esferas de vidro e granalhas de aço, oferece vantagens significativas em termos de eficiência e qualidade, além de atender às demandas específicas de diversos setores.
Ao longo deste conjunto de artigos técnicos, exploraremos as nuances de aplicações como acabamentos acetinados, shot peening e gravação, destacando a importância de selecionar os materiais e equipamentos adequados.
Com informações detalhadas, pretendemos proporcionar uma visão abrangente das técnicas de jateamento e suas implicações práticas na melhoria de processos industriais e na preservação da qualidade das superfícies tratadas.
Fale conoscoO termo “acetinado” define com precisão a aparência e a textura de uma superfície metálica jateada com esferas de vidro.
O impacto de superfícies esféricas gera uma rugosidade muito mais suave e menos áspera em comparação com partículas angulares.
Além da beleza do acabamento, dois outros fatores importantes valorizam o uso das esferas de vidro: não serem abrasivas e não contaminarem as superfícies, ampliando seu campo de aplicação para peças delicadas e de alta precisão.
Aço Inoxidável (Inox):
Deve ser a etapa final do acabamento, dispensando qualquer operação adicional.
Alumínio:
O jateamento deve ser realizado antes da anodização. Um toque de eletro polimento confere um fosco bonito e levemente brilhante.
Plásticos:
Existem duas opções: fosqueamento direto em cada peça ou no molde antes da têmpera (micro texturização uniforme e suave).
Revestimentos Galvânicos:
O fosqueamento prévio elimina longas operações de polimento.
Limpadores de Para-brisa:
As peças sobre o capô ou em painéis devem ser foscas conforme as normas de segurança da indústria automotiva.
Instrumentos Cirúrgicos:
O acabamento elimina o brilho no campo operatório e, pela compactação, sela a microporosidade superficial, favorecendo a assepsia.
Aparelhos de Medição:
O fosqueamento facilita a leitura de gravações, dispensando operações adicionais.
A opção por acabamentos foscos em ferragens para esquadrias ou metais sanitários se tornou uma exigência do mercado.
A eliminação do polimento confere ao plástico uma aparência fina e agradável. Muitas peças podem ser jateadas em tambores, e o baixo custo operacional justifica sua aplicação em itens de menor valor.
Limpeza
A limpeza é a aplicação mais tradicional do jateamento, reconhecida por sua eficiência. Com as modernas técnicas operacionais, o desenvolvimento de novos equipamentos e o surgimento de materiais especiais, o campo de aplicação se expandiu para áreas antes imprevisíveis. Utilizando esferas de vidro ou cascas de noz, por exemplo, é possível jatear peças de alta precisão sem qualquer alteração dimensional.
Hoje, o jateamento pode ser aplicado na limpeza de ligas de cromo-cobalto em próteses dentárias, cascos de navios, carburadores, moldes, rodas de avião, entre outros. Praticamente todos os setores industriais utilizam o jateamento, seja para produção ou manutenção.
Acabamento
O jateamento não realiza polimento de superfícies, mas permite a limpeza sem prejudicar o acabamento polido, quando especificado corretamente. O resultado é um fosqueamento uniforme e controlado, que é esteticamente agradável, durável e de baixo custo.
O jateamento com esferas de vidro deixa a superfície acetinada e suave ao toque, sendo particularmente indicado para aço inox, pois evita a contaminação. É a solução econômica ideal para peças onde o polimento não é desejado, como em armas de fogo, instrumentos óticos e cirúrgicos, limpadores de para-brisa e componentes de painéis automotivos.
Em muitos casos, o jateamento pode substituir a texturização química em moldes e pode ser aplicado para fosquear plásticos, vidros e uniformizar superfícies antes do polimento.
Desrebarbamento
O desrebarbamento é uma das mais antigas aplicações do jateamento. Com o avanço das técnicas e materiais, o processo se tornou ainda mais eficiente. Seja com esferas de vidro ou cascas de noz, é possível remover rebarbas de peças de alta precisão sem alterar suas dimensões.
Este método é utilizado em uma ampla gama de indústrias, desde a limpeza de próteses dentárias até a manutenção de cascos de navios, carburadores e moldes. Os setores como a indústria aeroespacial, automotiva e naval se beneficiam do desrebarbamento por jateamento para garantir qualidade e durabilidade.
Gravação ou Decoração
Embora o jateamento não polisse superfícies, ele é capaz de produzir gravações ou decorações detalhadas. Quando feito com as especificações adequadas, pode-se limpar a peça sem danificar o acabamento, criando um fosqueamento estético e uniforme.
Usar esferas de vidro em metais como o aço inox evita a contaminação, proporcionando um acabamento acetinado suave. O processo é econômico e pode substituir a texturização química em moldes e outros itens. Aplicações incluem a remoção de brilho em plásticos, o fosqueamento de vidros e a uniformização de superfícies antes do polimento.
Shot Peening
O shot peening é uma técnica moderna de tratamento a frio em superfícies metálicas. Esse método envolve o impacto de partículas esféricas (geralmente de vidro ou aço) na superfície, criando uma espécie de “martelamento” que melhora as propriedades metalúrgicas.
Entre os benefícios estão o aumento da resistência à fadiga mecânica e térmica, ao superaquecimento e à corrosão. O shot peening também sela microporosidades, elimina microfissuras e remove riscos direcionais de usinagem, que são pontos de concentração de tensão.
A técnica é amplamente utilizada em ferramentas de corte, estampagem, molas, virabrequins, bielas e outras peças sujeitas a esforço ou atrito constante. Embora exija rigorosas especificações e controle automatizado, os benefícios obtidos, muitas vezes exponenciais, justificam seu uso.
Limpeza
A areia foi o primeiro abrasivo utilizado em processos de jateamento, há mais de 100 anos. No entanto, atualmente o uso da areia para jateamento é proibido devido aos riscos à saúde.
As principais características da areia utilizada para jateamento são:
As cabines de jateamento são unidades projetadas para confinar as operações de jateamento, nas quais o operador trabalha em seu interior, protegido por capacetes e roupas especiais.
Essas cabines foram desenvolvidas para evitar as operações tradicionais ao ar livre com o uso de areia, eliminando o alto grau de poluição e permitindo o uso de abrasivos mais nobres. Elas suportam a instalação de sistemas de ventilação, reciclagem, purificação e filtragem de pó.
As cabines possuem outras vantagens, como a independência das condições atmosféricas e a possibilidade de serem instaladas próximas ou até mesmo nas próprias linhas de produção.
2-1) Cabines Propriamente Ditas
São projetadas de acordo com o tamanho máximo das peças a serem jateadas, podendo variar de 7 a 8 m³ até mais de 5.000 m³, como ocorre na indústria naval. As cabines podem ser construídas em alvenaria ou metal, e o importante é que as paredes e os tetos sejam contínuos, sem aberturas.
Ventilação
2-2) Ventilação
A ventilação é estabelecida por exaustores que criam uma circulação horizontal de ar, arrastando o pó em suspensão na direção longitudinal da cabine.
O ar é succionado por captadores montados em uma extremidade, enquanto entra por aberturas protegidas com telas e escudos na outra. A presença de pressão negativa na cabine é fundamental para a eficiência do sistema.
Portas
2-3) Portas
As portas principais (serviço) e auxiliares (para o jatista) devem ter vedação hermética com guarnições de borracha. Em muitos casos, as aberturas para ventilação estão integradas às portas principais, enquanto os captadores ficam no fundo oposto.
Recolhimento do Abrasivo
2-4) Recolhimento do Abrasivo
Existem vários sistemas para recolher o abrasivo que cai no piso da cabine e reconduzi-lo ao processo:
2-4-1) Varreção:
O sistema mais simples e de menor custo, onde o piso é revestido com chapas lisas, e o material é varrido manualmente ou com veículos adequados para moegas ou roscas transportadoras.
2-4-2) Roscas Helicoidais:
O piso é revestido com grades que permitem o abrasivo cair em calhas inferiores, onde roscas helicoidais transportam o material para pontos de coleta.
2-4-3) Sistema de Arraste:
Sob o piso gradeado, calhas rasas recolhem o material, que é arrastado por palhetas móveis em movimento alternado.
2-4-4) Sistema de Sucção:
Sob o piso gradeado, calhas em formato “M” recolhem o abrasivo por sucção, sendo transportado para o processo. Esse sistema, como o de arraste, pode ser instalado diretamente sobre pisos industriais, necessitando de pouca ou nenhuma obra civil.
Purificação dos Abrasivos
2-5) Purificação dos Abrasivos
Assim como nos gabinetes, o abrasivo recolhido é levado para um sistema de purificação. Quando se usa granalha de aço, o material é transportado por um elevador de canecas, limpo de pó e peneirado, retornando aos silos para reaplicação.
Em sistemas de sucção, ciclones são usados para separar impurezas. Quando necessário, peneiras vibratórias e filtros magnéticos podem ser usados para garantir uma purificação mais rigorosa.
Coletores de Pó
2-6) Coletores de Pó
Esses sistemas são essenciais para reter o pó gerado pela ventilação antes de liberar o ar de volta para a atmosfera. A coleta de ar deve ocorrer tanto na cabine quanto nos sistemas de elevação e purificação, criando uma pressão negativa em todo o sistema.
Cabines Especiais
2-7) Cabines Especiais
O desenvolvimento tecnológico permite a criação de cabines adaptadas para diversas condições operacionais.
2-7-1) Cabines para a Indústria Naval e Offshore:
Essas cabines podem ser construídas em qualquer dimensão necessária. Problemas de movimentação de peças grandes e pesadas são resolvidos com sistemas de trilhos e carros posicionáveis.
2-7-2) Cabines para Jateamento e Pintura:
O uso de coletores de pó tipo multiciclone, que substituem filtros de mangas ou cartuchos, permite o uso das cabines tanto para jateamento quanto para pintura, reduzindo o tempo entre as operações e eliminando a necessidade de movimentar as peças.
2-7-3) Cabines Climatizadas:
Cabines com sistemas de climatização garantem a não contaminação de peças jateadas e mantêm a temperatura ideal (abaixo de 26 °C) e umidade relativa (45-50%) para o uso de tintas modernas. A pressão interna dessas cabines é positiva, e o ar expelido é purificado antes de ser liberado na atmosfera.
2-7-4) Cabines para Shot Peening:
Cabines especializadas podem ser equipadas com dispositivos para movimentação de peças, temporizadores programáveis e outros sistemas automatizados para garantir a repetição precisa de operações como o shot peening.
O jateamento, de certa forma, começou com a própria formação da Terra. Os primeiros ventos arrastaram areia (jato seco), e os mares e rios projetavam água com partículas em suspensão sobre as rochas (jato úmido).
Um exemplo típico desse processo natural é o desgaste da Esfinge no Egito, agredida pela areia do deserto. O famoso “canhonaço” que destruiu o nariz da Esfinge, durante a época de Napoleão, pode ser considerado uma forma de jateamento.
Em termos industriais, o marco inicial do processo de jateamento pode ser creditado a Benjamin Chew Tilghman, que em 1870 registrou a primeira patente relacionada ao jateamento.
A ideia surgiu quando Tilghman observou a marca de uma grade deixada em uma vidraça após uma tempestade de areia. A primeira aplicação prática que ele imaginou foi a gravação de letras em lápides de granito, utilizando máscaras.
Posteriormente, Tilghman registrou outras patentes, incluindo as de granalha de aço e turbinas, introduzindo diversos aperfeiçoamentos ao processo de jateamento. Pode-se dizer que ele foi o responsável por esgotar as inovações iniciais, deixando para as gerações futuras o desafio de aperfeiçoar a técnica.
O grande impulso para o desenvolvimento do jateamento industrial está associado a uma batalha naval durante a Guerra Civil Americana, em 1862. Na batalha entre o navio de construção metálica confederado Merrimac e o monitor da União, Monitor, a superioridade dos cascos metálicos sobre os de madeira ficou evidente, provocando uma revolução na construção naval. A Inglaterra, em resposta, rapidamente modernizou sua frota, mantendo sua hegemonia nos mares.
Os desafios previsíveis de manutenção das novas embarcações metálicas levaram ao uso extensivo do jateamento com areia, estimulando o desenvolvimento de novos equipamentos e compressores de maior capacidade.
Outro fator crucial para o avanço do jateamento foi a descoberta da silicose, uma doença pulmonar causada pela inalação de partículas de sílica presente na areia. Essa condição impôs uma barreira significativa para a aceitação do processo nas indústrias. Em resposta, surgiram pesquisas para o desenvolvimento de materiais alternativos, naturais ou artificiais, que não apresentassem os mesmos riscos.
Embora esses novos materiais fossem mais caros, o desenvolvimento de sistemas de recuperação, reciclagem e purificação tornou o processo mais econômico e ampliou seu campo de aplicação. Assim, o primitivo e rústico método de jateamento evoluiu para a sofisticada ferramenta industrial disponível hoje.
O processo de desrebarbamento por jateamento é amplamente utilizado para eliminar diversos tipos de rebarbas. Ele atua por meio da quebra ou compactação das rebarbas, e é um equívoco acreditar que o uso de materiais abrasivos, por si só, possa removê-las de forma eficaz.
Os materiais mais comumente utilizados no desrebarbamento são esferas de vidro, granalha de aço esférica e materiais orgânicos, como cascas de noz.
Independentemente do material utilizado, é importante destacar a eficiência do processo de desrebarbamento por jateamento, seu baixo custo operacional e a facilidade com que ele atinge áreas profundas e de difícil acesso, algo que os processos mecânicos convencionais muitas vezes não conseguem realizar.
O jateamento com microesferas de vidro é um processo moderno e eficiente para limpeza de superfícies. Ele apresenta vantagens únicas que o diferenciam dos demais materiais abrasivos e o tornam aplicável em uma vasta gama de operações, muitas vezes surpreendentes.
A alta precisão nos resultados, a rapidez de execução e a economia de recursos consolidam as esferas de vidro como um material eficaz para jateamento, especialmente em peças com alta exigência dimensional.
Uma das características mais importantes desse processo é que, além da limpeza, ele proporciona um acabamento superficial acetinado de grande beleza e uniformidade.
Em alguns casos, o desrebarbamento pode ser realizado simultaneamente. Em outros, os efeitos colaterais do peening contribuem significativamente para aumentar a vida útil das peças tratadas.
Inúmeras Vantagens Não Abrasivas
A forma esférica das microesferas de vidro, combinada com a dureza e densidade do material, permite remover contaminações e melhorar superfícies com rapidez e eficiência, sem comprometer as tolerâncias dimensionais das peças.
Com o controle adequado das condições operacionais, o processo garante que não ocorra remoção mensurável de material, independentemente da natureza do metal jateado.
Ausência de Contaminação
Por serem praticamente inertes, as esferas de vidro não reagem quimicamente com os materiais tratados. A sua densidade e tenacidade, ou seja, resistência à fratura, associadas à suavidade da forma esférica, impedem a incrustação nas superfícies, tornando o processo altamente seguro e confiável.
Operações Uniformes e Especificáveis
A regularidade na forma, nas propriedades físicas e químicas, e na classificação granulométrica são características que garantem uma uniformidade impressionante nos serviços realizados com esferas de vidro.
Com o uso de equipamentos adequados, é possível reproduzir com precisão os mesmos resultados obtidos em operações anteriores, assegurando um alto grau de confiabilidade no processo.
Baixo Custo Operacional
Diversos fatores contribuem para que o processo de jateamento com esferas de vidro seja simples e econômico. Entre eles estão os equipamentos leves e de projeto avançado, que requerem pouca manutenção, a mão de obra não especializada, o baixo consumo de esferas e a rapidez e eficiência do processo. Essas características tornam o método especialmente atrativo do ponto de vista econômico.
Resistência à Formação de Pó
As esferas de vidro produzem muito pouco pó durante o processo de jateamento. Sua forma esférica e dureza proporcionam grande resistência à fragmentação.
As características não abrasivas das esferas permitem a utilização de equipamentos mais sofisticados, que separam continuamente as esferas das incrustações removidas e das esferas quebradas, devolvendo ao processo apenas material limpo e com granulometria semelhante à inicial.
Possibilidade de Automação
A auto abrasão nos próprios equipamentos é minimamente significativa, permitindo a utilização de dispositivos leves e duráveis para movimentação de peças e pistolas. Além disso, o processo contínuo de recuperação de esferas de vidro favorece a automação. Poucos materiais granulados para jateamento oferecem tantas possibilidades de automação, e nenhum combina essas vantagens com uma vida útil tão prolongada dos equipamentos.
Para especificar um equipamento para jateamento, é essencial compreender os diversos sistemas geralmente adotados e suas aplicações específicas.
Em primeiro lugar, é necessário definir o material a ser empregado no jateamento. Os primeiros 12 informativos técnicos, especialmente o segundo, resumem as principais características dos materiais mais comuns, facilitando a escolha.
Após a definição do material, a escolha entre pistolas de sucção, bicos de pressão ou turbinas dependerá não apenas do tipo de trabalho, mas também da eficiência, regularidade e disponibilidade de ar comprimido.
As pistolas de sucção operam com ar comprimido. O ar é introduzido na pistola pelo bico injetor e sai pelo bico ejetor, criando um vácuo na câmara venturi interna, o que succiona o ar e o abrasivo da válvula dosadora. Esse sistema é amplamente utilizado em gabinetes devido à sua manuseabilidade e ao baixo consumo de ar comprimido.
Essas pistolas podem ser utilizadas com todos os materiais, inclusive com suspensão aquosa (jato úmido).
1- O diâmetro do bico ejetor define o consumo de ar comprimido e permanece constante durante toda a vida útil da pistola.
2- A potência nominal consumida por uma rede de ar comprimido. Usando um compressor específico para o equipamento, recomenda-se uma capacidade 15 a 20% superior.
3- Comparação de produção da pistola com bico ejetor de 1/8” de diâmetro.
| N° | Bico Injetor Ø | Consumo ar comprimido | HP Aproximado 80 psi | Eficiência | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 40 | 60 | 80 | 106 | ||||
| 2 | 1/16 | 3,1 | 4,2 | 5,3 | 6,4 | 1,2 | 0,2 |
| 4 | 1/8 | 12,3 | 16,8 | 21,2 | 25,7 | 4 | 1,0 |
| 5 | 5/32 | 20,0 | 26,2 | 33,0 | 40,1 | 6,5 | 1,4 |
| 6 | 3/16 | 27,5 | 37,5 | 47,5 | 57,9 | 9 | 2,1 |
| 8 | 1/4 | 49,0 | 67,0 | 85,0 | 103 | 15 | 4,0 |
Esse sistema utiliza um vaso de pressão alimentado por uma válvula obturadora. Durante a operação, o vaso é pressurizado e o material, junto com o ar comprimido, é arrastado pela mangueira e expelido pelo bico em alta velocidade.
Esse processo é energeticamente mais eficiente do que as pistolas de sucção. Embora possa ser utilizado em gabinetes, é mais comum em cabines ou jateamento a céu aberto.
Os vasos são fabricados com capacidades entre 40 e 4.500 litros, com saídas para um ou mais operadores e várias opções operacionais, como funcionamento contínuo ou descontínuo. As mangueiras podem ter comprimentos superiores a 30 metros, permitindo operar a longas distâncias do equipamento.
| N° | Bico Injetor Ø | Consumo ar comprimido | HP Aproximado 80 psi | Eficiência | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 60 | 80 | 90 | 100 | ||||
| 2 | 1/8 | 14 | 17 | 19 | 21 | 5 | 1,0 |
| 3 | 3/16 | 30 | 39 | 42 | 46 | 10 | 2,1 |
| 4 | 1/4 | 55 | 70 | 75 | 83 | 17 | 4,0 |
| 5 | 5/16 | 90 | 115 | 127 | 140 | 30 | 6,5 |
| 6 | 3/8 | 130 | 163 | 175 | 200 | 40 | 9,5 |
| 7 | 7/16 | 175 | 220 | 245 | 260 | 55 | 13,0 |
| 8 | 1/2 | 225 | 285 | 312 | 342 | 70 | 16,8 |
As turbinas são dispositivos rotativos com palhetas que aceleram abrasivos por centrifugação. Elas são energeticamente muito mais eficientes do que pistolas de sucção ou bicos de pressão, proporcionando um maior volume de trabalho com a mesma potência instalada.
Elas são compostas por um rotor com palhetas radiais que gira a uma velocidade entre 1.500 e 3.000 rpm, e uma válvula dosadora que regula o volume de abrasivo. O abrasivo é arremessado em forma de leque, cobrindo uma área determinada, com alta precisão.
As turbinas geralmente utilizam granalhas de aço esféricas, mas também podem operar com abrasivos mais leves, como cascas de noz. Elas podem ser fabricadas com diâmetros entre 150 mm e 550 mm.
Exemplo de eficiência: uma turbina de 550 mm de diâmetro, girando a 2.600 rpm, aciona um motor de 75 cv e arremessa mais de 600 kg/min de granalha de aço. Essas turbinas são construídas com ligas especiais de aço de alta resistência à abrasão, garantindo uma vida útil superior a 300 horas nas peças de desgaste.
Considerações Finais
Operações de jateamento a céu aberto tendem a desaparecer devido às pressões econômicas e de segurança. A moderna concepção de um equipamento de jateamento inclui componentes como:
O fosqueamento é uma excelente opção de acabamento superficial para peças de metal, plástico, vidro e até madeira. Esse processo pode ser realizado com lixas, escovas, rasquetes e produtos químicos, métodos que costumam exigir mão de obra especializada e apresentam dificuldades, especialmente em atingir cavidades e áreas de difícil acesso.
Sem dúvida, o jateamento é o método mais prático e de fácil aplicação. Os operadores sem grande experiência conseguem obter resultados uniformes e eficientes. O jateamento também oferece custos operacionais reduzidos e pode ser facilmente automatizado em produções de grande escala.
Os materiais mais utilizados para o fosqueamento incluem esferas de vidro, granalhas de aço esféricas, óxido de alumínio e quartzo, dependendo da aplicação.
Em algumas situações, o fosqueamento de vidro pode ser realizado por imersão rápida em uma solução de ácido fluorídrico, exigindo cuidados rigorosos devido à sua periculosidade.
A Blastibrás já desenvolveu uma ampla variedade de equipamentos para jateamento, adaptando-os de acordo com o material a ser utilizado, as dimensões das peças, o volume envolvido, a quantidade de pó gerado e outras peculiaridades de cada aplicação.
No entanto, os componentes básicos dos gabinetes são quase sempre os mesmos, e podem ser descritos da seguinte forma:
1) Gabinetes
Os gabinetes são unidades de confinamento, que podem ser manuais ou automáticas. O operador pode permanecer do lado de fora, ou o processo pode ocorrer de forma totalmente automatizada, sem a sua participação.Os sistemas mais comuns são:
1-1) Gabinetes com Ventilação Simples:
Na figura 1, está ilustrado um gabinete manual simples, amplamente utilizado para confinamento eficaz.A operação (pistola e peça) ocorre em uma câmara fechada, onde um exaustor promove a circulação de ar, que entra por aberturas (“respiros”) e sai pela parte inferior, criando uma pressão negativa. Esse sistema garante um bom confinamento durante o jateamento.
O material ejetado pela pistola cai no fundo do gabinete, em formato de pirâmide invertida, onde se concentra no bico de sucção e é recirculado para o processo. O ar circula de cima para baixo, atravessando o abrasivo em queda, acelerando a decantação do pó e aumentando a visibilidade.
O pó é removido do abrasivo e eliminado do sistema, enquanto o abrasivo, agora mais limpo, retorna ao processo. O volume e a velocidade do ar são ajustáveis para otimizar a visibilidade e a purificação do material.
Antes de ser liberado para a atmosfera, o ar passa por um coletor de pó. Esse sistema opera geralmente com pistolas de sucção e pode ser usado com a maioria dos abrasivos convencionais.
1-2) Gabinetes Ciclonados:
Na figura 2, é mostrado um gabinete semelhante ao anterior, mas com exaustão na parte inferior da tulha. O ar arrasta todo o abrasivo contaminado para um ciclone, um dispositivo aerodinâmico que, por meio da centrifugação, separa as partículas maiores do pó operacional.
Esse sistema de purificação é mais eficiente, mas é geralmente utilizado com materiais leves, como esferas de vidro ou cascas de noz, sendo raro o uso com óxido de alumínio. O abrasivo purificado se acumula em um silo inferior e é recirculado.
O exaustor, posicionado após o ciclone, mantém a pressão negativa no sistema, e o ar é purificado antes de ser liberado na atmosfera.
1-3) Gabinetes com Bicos de Pressão:/strong>
Os bicos de pressão possuem aplicações específicas importantes e requerem vasos pressurizados que devem ser recarregados periodicamente. Gabinetes podem ser adaptados para esse tipo de bico.
Na figura 3, um vaso pressurizado é montado no fundo da tulha, onde o abrasivo, parcialmente purificado pela ventilação simples, se acumula e está pronto para recarregar o sistema. Já na figura 4, é mostrado um sistema mais complexo, geralmente utilizado com granalha de aço, que inclui dispositivos mais eficientes para purificação do abrasivo.
O material é transportado por um elevador e descarregado por gravidade no purificador. O abrasivo se acumula em um silo localizado sobre o tanque pressurizado. A alimentação do elevador pode ser feita por gravidade ou, em gabinetes maiores, com o uso de roscas helicoidais ou outros transportadores adequados.
1-4) Gabinetes com Jato Úmido:
Este sistema, ilustrado nas figuras 5 e 6, é inerentemente menos poluente que o jateamento a seco. No entanto, dispositivos como confinamento adequado, exaustores, filtros de névoa, agitadores mecânicos, bombas resistentes à abrasão, limpadores de para-brisa e tanques de limpeza garantem a retenção de umidade e a proteção ambiental.
1-5) Gabinetes Turbinados:
Os gabinetes turbinados utilizam os mesmos recursos para confinamento, purificação e reciclagem de abrasivos. Contudo, exigem maior capacidade e proteções reforçadas contra abrasão devido à maior intensidade do processo.
As granalhas de aço são um dos materiais mais importantes utilizados no jateamento industrial. Foram um dos primeiros abrasivos artificiais desenvolvidos e, após extensas pesquisas operacionais, tornaram-se reconhecidas por suas qualidades de eficiência, uniformidade e economia.
Inicialmente, eram fabricadas de ferro fundido, mas essas granalhas fragmentavam-se com facilidade e apresentavam alto consumo, além de causarem desgaste em superfícies jateadas e nos equipamentos. Ainda assim, começaram a substituir a tradicional areia, minimizando os problemas operacionais e os riscos à saúde dos operadores.
A partir dos anos 1960, granalhas produzidas de ferro maleável ou aço começaram a ser comercializadas no Brasil, dominando mais de 70% do mercado atual. Entre suas principais vantagens estão:
Tipos de Granalhas
Ferro Fundido: Embora ainda utilizadas, seu uso está diminuindo gradualmente. Apesar de serem de baixo custo, um estudo comparativo revela que, devido ao maior consumo e aos custos de manutenção, as granalhas de ferro fundido são menos vantajosas.
Maleável: Fabricadas a partir de arame cortado, essas granalhas são bastante duráveis e representam cerca de 10% do consumo total de granalhas no mercado.
Aço: Disponíveis em grande variedade de composições e dimensões, as granalhas de aço podem ser esféricas (shot) ou angulares (grit). Dominam o mercado devido à sua alta qualidade e às rigorosas especificações. Para garantir suas propriedades, passam por processos de têmpera e revenimento, que conferem a dureza e a maleabilidade adequadas.
| Arame Cortado | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Øx Comprimento (mm) | 1,6 | 1,5 | 1,7 | 1,0 | 0,9 | 0,8 |
| SAE | Ø mm | Peneira ASTM | Ø Médio mm |
|---|---|---|---|
| S 660 | 2,38 a 1,68 | 8 a 12 | 2,0 |
| S 550 | 2,00 a 1,41 | 10 a 14 | 1,7 |
| S 460 | 1,68 a 1,41 | 12 a 16 | 1,4 |
| S 390 | 1,41 a 1,00 | 14 a 18 | 1,2 |
| S 330 | 1,19 a 0,84 | 16 a 20 | 1,0 |
| S 280 | 1,00 a 0,71 | 18 a 25 | 0,9 |
| S 230 | 0,84 a 0,59 | 20 a 30 | 0,7 |
| S 170 | 0,71 a 0,40 | 25 a 40 | 0,6 |
| S 110 | 0,650 a 0,30 | 30 a 50 | 0,4 |
| SAE | Ø mm | Peneira ASTM | Ø Médio mm |
|---|---|---|---|
| G 12 | 2,38 a 1,68 | 8 a 12 | 2,0 |
| G 14 | 2,00 a 1,68 | 10 a 14 | 1,7 |
| G 16 | 1,68 a 1,19 | 12 a 16 | 1,4 |
| G 18 | 1,41 a 1,00 | 14 a 18 | 1,2 |
| G 25 | 1,19 a 0,71 | 16 a 25 | 1,0 |
| G 40 | 1,00 a 0,42 | 18 a 40 | 0,7 |
| G 50 | 0,71 a 0,30 | 25 a 50 | 0,5 |
| G 80 | 0,42 a 0,18 | 40 a 80 | 0,3 |
| S 110 | 0,650 a 0,30 | 30 a 50 | 0,4 |
Aplicações das Granalhas de Aço
As granalhas de aço de baixa dureza (40-49 Rc) ou de arame cortado (31-39 Rc) são amplamente usadas para limpeza de peças. Já as de alta dureza (até 66 Rc) são usadas principalmente para shot peening ou para criar rugosidades em certos processos de ancoragem. A escolha de granalhas de menor diâmetro é preferível, pois são mais precisas e econômicas.
As granalhas de aço são geralmente misturadas para obter a granulometria desejada, e podem ser combinadas esféricas com angulares. Para limpeza de peças fundidas, recomenda-se uma mistura com 60% da dimensão principal e granulometrias menores, enquanto para decapagem, a mistura recomendada é 75% da dimensão principal.
| Granulom. | Ø médio mm | Aplicações Gerais das Granalhas Esféricas |
|---|---|---|
| S 660 | 2,0 | Remoção de areia de fundição em peças de ferro. Decapagem de peças de grande porte. Blocos de motores para tratores, carcaças. |
| S 550 | 1,7 | Fundidos em geral com grandes dimensões. Blocos de motores de caminhões, material ferroviário. |
| S 460 | 1,4 | Forjados e fundidos pesados e médios. Peças com paredes grossas, acima de 20kg. Blocos de motores de carros. |
| S 390 | 1,2 | Remoção de areia e decapagem de peças pequenas e médias de ferro fundido como blocos de pequenos motores. Decapagem de peças forjadas em geral e de chapas grossas. Aplicação em tubos de paredes grossas e em colunas e vigas de estruturas. |
| S 330 | 1,0 | Fundidos e forjados, em geral. Raramente usado em chapas e trefilados a não ser de paredes acima de 3/8". |
| S 280 | 0,9 | Fundidos e forjados de pequenas e médias dimensões como balancins de eixos de comando de válvula e tuchos. |
| S 230 | 0,7 | Idem como o S 280 só que de menores dimensões como balancins de eixos de comando de válvulas e tuchos. |
| S 170 | 0,6 | Para peças de pequenas dimensões ou de menores espessuras como tambores e quadros de bicicleta. Substitui a S 110 nas aplicações indicadas só que provoca maior rugosidade. |
| S 110 | 0,4 | Remoção de areia e decapagem de peças fundidas e forjadas de alta precisão. Pode ser aplicado em latão fundido. Recomendado para quadros de bicicletas ou motos. |
Estudo Econômico Comparativo: Areia x Granalha de Aço
O baixo custo da areia pode dar a falsa impressão de ser mais econômica que a granalha de aço. Contudo, a areia, quando utilizada em jateamento a pressões de 7 kg/cm² (100 psi), fragmenta-se rapidamente. Após o primeiro ciclo, 70% do material é pulverizado, permitindo apenas um segundo ciclo de uso antes da substituição completa.
Por outro lado, as granalhas de aço são muito mais duráveis. As esféricas resistem a 400-450 ciclos, com uma perda de cerca de 160g/m², enquanto as angulares suportam de 300 a 350 ciclos, com uma perda de 180g/m².
A granalha de aço tem a vantagem de que seus impostos (IPI e ICMS) são recuperáveis, ao contrário da areia. O custo operacional por metro quadrado, considerando esses fatores, favorece a granalha de aço em relação à areia.
| Granulom. | Ø médio mm | Aplicações gerais das granalhas esféricas |
|---|---|---|
| G 12 | 2,0 | Possui poucas aplicações. |
| G 14 | 1,7 | Fundição pesada como bases de turbinas e estruturas que unem os eixos ferroviários. |
| G 16 | 1,4 | Decapagem de chapas acima de 1". Fundição pesada. |
| G 18 | 1,2 | Decapagem de chapas grossas (acima de 1/4"). Indústria naval, tubos de grandes dimensões, sapatas de freio de caminhões e trens. |
| G 25 | 1,0 | Decapagem de chapas e peças de ferro com espessuras acima de 1/4" como as utilizadas em estruturas metálicas. Chassis de vagões ferroviários. Pastilhas de freio. |
| G 40 | 0,7 | É a granulometria de maior aplicação. Preparação para ancoragem de tintas ou revestimentos de borracha ou plástico. Preparação para revestimentos galvânicos. Decapagem e limpeza em geral em peças, chapas ou perfilados com espessuras superiores a 1/8". |
| G 50 | 0,5 | Idem como o S 280 só que de menores dimensões como balancins de eixos de comando de válvulas e tuchos. |
| G 80 | 0,3 | Remoção de areia de peças fundidas como materiais não ferrosos. Preparação para galvanização. Decapagem de chapas de 1 a 2 mm e de peças pequenas de relativa precisão. Preparação para revestimentos galvânicos ou ancoragem. |
| Granalha esférica | Granalha angular | Areia | |
|---|---|---|---|
| Valor aproximado (ORTNs) | 129,12 | 129,12 | 5,62 |
| Custo por ton. | 129,12 | 129,12 | 5,62 |
| Impostos IPI % | 4 | 4 | -0- |
| Impostos ICMm % | 17 | 17 | -0- |
| Custo Real por ton. | 102,00 | 102,00 | 5,62 |
| Consumo por m² (KG) | 0,16 | 0,18 | 21 |
| Custo por m² | 0,016 | 0,018 | 0,118 |
| Custo comparativo | 1 | 1,13 | 7,37 |
O jateamento é um processo tradicional e eficiente para a limpeza de superfícies, garantindo a aderência (ancoragem) de revestimentos. Uma preparação inadequada resulta em perda de tempo e materiais, elevando os custos de manutenção e comprometendo a vida útil das peças que se deseja proteger.
As crescentes exigências de controle de qualidade levaram ao desenvolvimento de normas internacionais que especificam os “Graus de Limpeza” para superfícies de aço. A norma mais importante nesse contexto é a SIS-05 5900/1967, da Suécia, intitulada “Pictorial Surface Preparation Standards for Painting Steel Surfaces”.
Esta norma define padrões fotográficos para os “Graus de Oxidação” (grau de intemperismo) e os “Graus de Limpeza” que podem ser alcançados através de operações manuais, mecânicas e com jato abrasivo.
A definição do grau de limpeza estabelece as condições mínimas para garantir a ancoragem perfeita do revestimento a ser aplicado. É essencial que a superfície seja completamente limpa, sem resíduos de ferrugem ou carepas, o que poderia exigir tempos operacionais mais longos ou até se tornar desnecessário.
A norma citada define quatro padrões de limpeza para os diferentes estados iniciais das superfícies, baseados nos graus de oxidação que apresentam:
| Imagem | Descrição |
|---|---|
 |
Grau “A” É o estado da superfície do aço logo após a laminação com carepa mas sem oxidação (ferrugem). |
 |
Grau “B” Superfície já com vestígios de oxidação. |
|
Grau “C” Carepa se desagregando pela oxidação, mas quando ela ainda não atingiu a superfície em profundidade. |
 |
Grau “D” A superfície já apresenta cavidades, em grande número, visíveis a olho nu. |
 |
Grau “Sa 1” Jateamento abrasivo ligeiro (Brush-off) – quando a superfície foi rapidamente atingida pelo jato. |
 |
Grau “Sa 2” (Comercial) – quando o jateamento foi mais cuidadoso, removendo carepas, ferrugem e incrustações. |
 |
Grau “Sa 3” (Ao metal branco) – quando a superfície apresentar 100% de limpeza. |
 |
Grau “Sa 2 1/2” (Ao metal quase branco) – quando o jato for bastante demorado removendo mais de 95% das contaminações visíveis. |
A norma estabelece apenas os padrões de limpeza. Para garantir a preparação ideal da superfície, outros fatores devem ser considerados, como:
A tecnologia WA CLEAN é um dispositivo óptico-eletrônico que utiliza a colorimetria analítica para apoiar a avaliação visual dos graus de preparação de superfícies de substratos de aço não revestidos, conforme definido pela ISO 8501-1 ou SSPC-VIS 1. Em julho de 2019, essa tecnologia recebeu a aprovação oficial via ISO/TR 22770.
A tecnologia WA CLEAN foi amplamente adotada em diversos campos industriais, além de projetos de preparação de superfícies. O dispositivo foi desenvolvido para auxiliar os clientes na implementação do padrão ISO 8501-1, sem a intenção de substituir o padrão, mas sim de oferecer suporte à sua implementação correta.
O principal benefício que o dispositivo WA CLEAN proporciona aos clientes é reforçar a avaliação visual dos graus de preparação da superfície, usando como referência as fotografias do padrão ISO 8501-1.
Com base em sua colorimetria analítica, o dispositivo mede índices de limpeza específicos nas classes de limpeza previamente qualificadas visualmente. Isso permite aos clientes garantir um controle de qualidade no processo de jateamento, assegurando que o nível de limpeza das peças jateadas esteja conforme os padrões estabelecidos.
A tecnologia WA CLEAN também contribui para a redução do tempo de jateamento, resultando em economia e melhoria da qualidade. O dispositivo ajuda a evitar o jateamento excessivo, que pode comprometer parâmetros críticos da preparação da superfície, como o nível de rugosidade.
A indústria está cada vez mais migrando para a Indústria 4.0 e a digitalização de ferramentas e instrumentos nos processos de fabricação.
Em breve, a tecnologia WA CLEAN estará disponível por meio de smartphones, possibilitando a geração de relatórios instantâneos de acompanhamento de qualidade em qualquer lugar e a qualquer momento, com a versão WA CLEAN 2.0.
Essa tecnologia patenteada e certificada pela ISO/TR 22770 é a solução ideal para avaliar e verificar o grau de limpeza de uma superfície decapada, conforme os padrões internacionais, eliminando interpretações humanas. O dispositivo lê, quantifica e arquiva o grau de limpeza alcançado, além de ser extremamente fácil de usar.
O aspecto visual do acabamento obtido com o jateamento tem uma personalidade única, contrastando nitidamente com os demais tipos de acabamentos convencionais.
As gravações são obtidas por meio de máscaras perfuradas que protegem parcialmente as superfícies. Essas máscaras podem ser feitas de aço, posteriormente temperado, ou de materiais elásticos como látex ou neoprene, que são ainda mais duráveis.
Os materiais mais utilizados para gravação são as esferas de vidro, devido ao seu impacto mínimo nas máscaras. Já para superfícies de vidro, o quartzo ou o óxido de alumínio são preferíveis, por serem mais eficientes.
Em superfícies metálicas, o tempo operacional recomendado varia entre 0,4 a 0,7 segundos, sendo altamente recomendável o uso de temporizadores (timers) para evitar uma exposição excessiva.
Efeitos decorativos impressionantes podem ser obtidos ao proteger as superfícies com fitas gomadas plásticas, como as fitas isolantes ou o contact. O uso de fitas de papel não é recomendado, pois estas não oferecem a durabilidade necessária para o processo.
Em chapas muito finas, é fundamental especificar pequenas granulometrias e trabalhar com baixa pressão, a fim de evitar deformações permanentes nas peças. O processo de gravação por jateamento é amplamente difundido para a identificação de peças técnicas, sendo indelével, não destrutivo, e apresentando a vantagem adicional de dispensar a remoção prévia de óleos de proteção.
Por outro lado, esse método não é recomendado para gravações mais profundas, como as necessárias para a identificação de machos e brocas, que exigem maior profundidade no processo de marcação.
O primeiro passo para especificar uma operação de jateamento é a seleção correta dos materiais a serem empregados. A seguir, são destacadas as principais características dos materiais mais usuais disponíveis no mercado brasileiro.
As suas características físicas (forma esférica, densidade elevada, dureza e resistência) e químicas (material inerte, sem reatividade com a maioria das substâncias) garantem um lugar de destaque entre os produtos mais utilizados no jateamento.
São indicadas para limpeza, acabamento acetinado de grande beleza, desrebarbamento de precisão, gravação ou decoração. Além disso, são insubstituíveis para o processo de shot peening em baixas intensidades.
Por serem pouco abrasivas, as esferas de vidro são amplamente empregadas antes do jateamento de superfícies mais sensíveis, como moldes ou palhetas de turbinas de aviação. Aplicações como a limpeza de carburadores e agulhas hipodérmicas ou o shot peening em ferramentas de corte são exemplos de sua versatilidade.
Fornecidas em várias especificações, as granalhas esféricas são indicadas para a eliminação de rebarbas maiores, alguns tipos de limpeza e acabamento. São indispensáveis para shot peening de grandes intensidades devido à sua durabilidade (300 a 400 ciclos). Seus custos operacionais são baixos, já que são pouco abrasivas e duráveis.
Este é o material mais empregado para limpeza geral e preparação de superfícies para adesão de revestimentos. As granalhas angulares são mais abrasivas que as esféricas, mas também são econômicas, tornando-se a escolha ideal para casos em que a agressividade do material é necessária.
Material altamente abrasivo de grande dureza. Extremamente eficiente para limpeza e ancoragem, é utilizado em revestimentos de alta responsabilidade, como a metalização ou plasma. Sua eficiência faz com que seja indicado para revestimentos que exigem aderência superior.
Materiais como cascas de noz, pêssego, castanha-do-pará, sabugo de milho, ossos de peixe e outros, moídos e classificados, são empregados na limpeza de peças de alta precisão.
Por serem ainda menos abrasivos do que as esferas de vidro, seu efeito é mais suave. São especialmente utilizados para o desrebarbamento de plásticos quebradiços, sem prejudicar o brilho superficial das peças.
Cada material tem um comportamento específico. Abaixo, uma tabela comparativa para ajudar na escolha do material mais adequado à sua aplicação:
| Materiais | Ação Abrasiva | Contaminação Superficial | Geração de Pó | Uniformidade de acabamento | Eficiência p/ Limpeza | Custo Operacional |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Esferas de Vidro | Praticamente Nula | Nula | Baixa | Ótimo | Alta | Baixo |
| Granalha de aço esférica | Média | Baixa | Baixa | Ótima | Alta | Baixo |
| Granalha de aço angular | Alta | Baixa | Baixa | Bom | Alta | Baixo |
| Óxido de alumínio | Muito Alta | Baixa | Alta | Bom | Alta | Médio |
| Materiais Orgânicos | Nula | Baixa | Baixa | - | Baixa | Médio |
Observação: A areia, apesar de sua eficiência inicial, é um material que apresenta riscos à saúde dos operadores. Seu uso está proibido em muitos países devido à alta geração de poeira e ao potencial de causar silicose.
Intensidades:
Teoricamente, qualquer material sólido, quando classificado em granulometrias apropriadas, pode ser utilizado para jateamento, desde que ofereça condições adequadas para ser reciclado nos equipamentos.
Abaixo estão listados os materiais mais comuns, tanto no Brasil quanto no exterior:
Os materiais como cascas de noz, sabugo de milho, arroz, castanha-do-pará, caroço de pêssego, entre outros, oferecem a vantagem de serem ainda menos abrasivos do que as esferas de vidro. A sua baixa dureza e peso específico reduzido evitam arranhar ou fosquear superfícies delicadas, inclusive plásticas.
No entanto, o processo tende a ser mais demorado do que quando se utilizam materiais mais duros e apresenta o inconveniente de contaminar as superfícies com óleos naturais presentes nos vegetais.
Apesar disso, cascas de noz, castanha ou pêssego são bastante duráveis, tornando o processo econômico. Além da limpeza, alguns materiais, como o sabugo de milho moído, também são utilizados para a secagem de peças.
O quartzo moído e classificado pode substituir a areia com algumas vantagens, pois é mais resistente à fragmentação, garantindo operações mais uniformes. Contudo, apresenta o sério risco de causar silicose, assim como a areia, o que exige cuidados extras na proteção dos operadores.
Os materiais plásticos, em forma de esferas ou pequenos cilindros obtidos de fios cortados, são ainda mais duráveis do que os orgânicos. Entretanto, certos tipos de plásticos podem gerar níveis elevados de eletricidade estática, criando desconforto durante o processo.
Embora já existam plásticos antiestáticos desenvolvidos, eles ainda não estão disponíveis na forma granulada no Brasil.
Abrasivos como aço inox, bronze e alumínio, em forma esférica ou angular, têm aplicações especiais, geralmente associadas a problemas de contaminação ou dureza, em comparação aos abrasivos de aço. Esses materiais são usados em situações onde a presença de ferro deve ser evitada ou onde a resistência à corrosão é essencial.
Existem ainda outros materiais de aplicação restrita ou de uso regional, como a Novaculite, um mineral descoberto nas Montanhas Rochosas, nos EUA, caracterizado por sua granulometria fina e uniforme.
Outro exemplo curioso é o uso de ossos ou cartilagem de peixe, empregados na Espanha em determinadas épocas do ano, quando uma praia ao norte do país fica coberta de animais mortos devido a um fenômeno ecológico peculiar.
Ao concluir este panorama das aplicações do jateamento como recurso para limpeza de peças, é importante ressaltar que a especificação de um processo completo deve começar pela seleção do material adequado.
Entretanto, a escolha do equipamento correto também é essencial. Isso inclui fatores como o tipo de aceleração (pistola de sucção, bico de pressão ou turbina), o tipo de equipamento (jateamento a céu aberto, gabinete ou cabine), jateamento a seco ou úmido, ciclone ou ventilação simples, e ainda a opção por equipamentos manuais, automáticos ou com tambores.
A escolha do coletor de pó também deve ser considerada. É sempre recomendável solicitar literatura técnica ou a assessoria especializada da BLASTIBRÁS antes de tomar qualquer decisão.
O óxido de alumínio é um produto obtido artificialmente pela fusão da bauxita em fornos elétricos, seguido por um resfriamento lento, moagem e classificação em diversos tipos e granulometrias.
É um material de alta dureza (9 na escala Mohs) e possui peso específico de 3,2 g/cm³. Os seus grãos apresentam arestas vivas e cortantes, contribuindo para sua eficiência em processos abrasivos.
Para jateamento, o tipo mais utilizado é o denominado HSG, com granulometrias classificadas entre 16 e 220 mesh. Para aplicações mais específicas, podem ser empregados outros tipos de óxido de alumínio, mais purificados ou com granulometrias mais finas, geralmente usados em equipamentos de jato úmido.
As características físicas, químicas e geométricas dos grãos, juntamente com a disponibilidade comercial de diferentes classificações, proporcionam ao óxido de alumínio um vasto campo de aplicação em processos de jateamento.
O jateamento com óxido de alumínio é extremamente abrasivo, o que é uma característica desejável em várias situações. Entre suas principais aplicações, estão:
Em algumas situações, a composição química do óxido de alumínio e a ausência de contaminantes tornam o jateamento adequado para aplicações especiais. Alguns exemplos incluem:
Além de ser utilizado para limpeza, o óxido de alumínio também é empregado em outras aplicações, como desrebarbamento e acabamento acetinado. Esses usos adicionais serão detalhados em futuros informativos.
Para especificar um equipamento para jateamento, é necessário conhecer os diversos sistemas comumente utilizados e suas aplicações específicas. Em primeiro lugar, é fundamental definir o material a ser utilizado no jateamento. Os primeiros doze informativos técnicos, especialmente o segundo, resumem as principais características dos materiais mais comuns, facilitando sua escolha.
Definido o material, a escolha entre pistolas de sucção, bicos de pressão ou turbinas depende não só do tipo de trabalho, como também da eficiência, regularidade e disponibilidade de ar comprimido.
Operam com ar comprimido. O ar é introduzido na pistola pelo bico injetor e sai pelo ejetor, criando um vácuo na câmara venturi interna, sugando o ar e o abrasivo da válvula dosadora. Esse sistema é amplamente utilizado em gabinetes, pela sua facilidade de manuseio e baixo consumo de ar comprimido.
Essas pistolas funcionam com todos os materiais, inclusive com suspensão aquosa (jato úmido).
| N° | Bico Injetor Ø | Consumo de ar comprimido (m³/min) | HP (Aprox. 80 psi) | Eficiência | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 40 | 60 | 80 | 106 | ||||
| 2 | 1/16 | 3,1 | 4,2 | 5,3 | 6,4 | 1,2 | 0,2 |
| 4 | 1/8 | 12,3 | 16,8 | 21,2 | 25,7 | 4 | 1,0 |
| 5 | 5/32 | 20,0 | 26,2 | 33,0 | 40,1 | 6,5 | 1,4 |
| 6 | 3/16 | 27,5 | 37,5 | 47,5 | 57,9 | 9 | 2,1 |
| 8 | 1/4 | 49,0 | 67,0 | 85,0 | 103 | 15 | 4,0 |
Com o avanço no desenvolvimento de equipamentos e materiais, foi incorporada uma ampla gama de dispositivos que garantem a proteção eficiente tanto dos operadores quanto do meio ambiente.
Nos gabinetes manuais ou automáticos, o operador e o processo de jateamento permanecem em ambientes separados, e a proteção principal é garantida por meio de visores, luvas, cortinas e escovas nos túneis de entrada e saída das peças.
A proteção adicional é proporcionada por exaustores que geram uma descompressão controlada nas áreas das pistolas, evitando a liberação de abrasivos e pó em caso de falhas de vedação.
O jateamento a seco gera pó que precisa ser captado para evitar sua dispersão no ambiente, prejudicando operadores e máquinas. Todos os gabinetes de jato seco vêm equipados com coletores de pó:
Nos trabalhos a céu aberto ou em cabines, onde geralmente se usam máquinas de jato sob pressão, os problemas de segurança são maiores:
ENas cabines, dispositivos de segurança são adaptados para atender a todas as funções mencionadas, além de incluir:
Proteger o patrimônio e, principalmente, a saúde dos colaboradores é uma responsabilidade essencial. O jateamento, muitas vezes considerado um processo industrial necessário e eficiente, deve ser visto como insubstituível em diversas aplicações.
O shot peening é um processo de jateamento que consiste em impactos repetitivos sobre a superfície de um material. Esses impactos geram uma série de efeitos benéficos, especialmente relacionados ao aumento da resistência e durabilidade do material.
É importante notar que os resultados, como o encruamento ou a eliminação de tensões superficiais, não devem ser vistos isoladamente, pois outros fatores mais profundos também influenciam o desempenho do material.
A intensidade do shot peening refere-se à força ou energia com que as partículas impactam a superfície, determinada pela fórmula:
I = MV²/2
Onde:
Na prática, é difícil calcular a intensidade diretamente, pois ela depende de muitos fatores, como a granulometria das partículas (esferas de aço ou vidro), a pressão do ar comprimido ou a rotação das turbinas.
O desgaste das partículas altera seu diâmetro, influenciando a intensidade do processo. Por isso, especificar a intensidade apenas com base nesses parâmetros não é suficiente.
O Método de Almen é o padrão internacionalmente adotado para especificar a intensidade do shot peening. Ele se baseia no princípio de que deformações idênticas em chapas padronizadas correspondem a intensidades equivalentes. Foram desenvolvidas três tipos de plaquetas de aço, com variações na espessura, mas iguais em dimensões, dureza, planicidade e acabamento. Ao comparar a deformação dessas plaquetas, é possível medir a intensidade do shot peening de forma precisa.
As plaquetas são classificadas conforme a espessura:
| Tipo | Dimensão |
|---|---|
| Tipo "N" | 0,032" ± 0,001" |
| Tipo "A" | 0,051" ± 0,001" |
| Tipo "C" | 0,094" ± 0,001" |
A plaqueta tipo "N" é usada para intensidades menores, como no caso de esferas de vidro, enquanto as plaquetas tipo "C" são amplamente utilizadas para intensidades maiores, como as geradas por granalha de aço em jateamento com pressão ou turbinas. O tipo “A” é aplicado em processos que demandam grandes intensidades.
O processo de medição é simples: a plaqueta selecionada é fixada em um dispositivo com micrômetro, que é zerado para inspecionar a planicidade. Em seguida, a plaqueta é jateada nas mesmas condições que serão utilizadas nas peças reais. Após o jateamento, a deformação da plaqueta é medida novamente, e a leitura, conhecida como Número de Almen, é registrada.
Por exemplo, um valor de 0,010A a 0,015A (polegadas) ou 0,25A a 0,38A (mm) significa que a intensidade do shot peening deve provocar deformações na plaqueta “A” entre esses valores. Às vezes, o número pode ser seguido por um índice (ex.: 0,010A2), que indica o segundo teste de Almen, um método que está sendo gradualmente substituído.
Ao especificar um processo de shot peening, as informações fornecidas podem variar conforme a responsabilidade e as exigências da aplicação. No entanto, algumas diretrizes são essenciais para garantir que o processo seja reproduzido de maneira eficaz e dentro dos parâmetros estabelecidos.
Independentemente do nível de detalhamento da especificação, o primeiro passo crucial é posicionar a plaqueta de Almen no mesmo nível da superfície da peça que será tratada. Isso garante que as condições de teste sejam as mesmas da aplicação automatizada prevista para o processo.
Por exemplo, ao realizar o shot peening em um canto interno do mancal de um virabrequim (veja a figura), é comum modificar uma peça rejeitada, usinando uma cavidade para alojar o suporte da plaqueta de Almen.
Dessa forma, a plaqueta é posicionada exatamente no ponto a ser tratado. A peça é então montada em um dispositivo giratório e o teste é conduzido com todos os recursos automatizados, permitindo que o procedimento seja replicado com precisão em peças de produção em larga escala.
Para assegurar a precisão do processo, são frequentemente usados dispositivos simples, projetados especificamente para posicionar corretamente a plaqueta de Almen e reproduzir os mesmos movimentos e condições que serão aplicados na superfície da peça. Isso envolve o posicionamento adequado das pistolas de jateamento ou das turbinas em relação à peça.
Como mencionado anteriormente, não basta simplesmente igualar a intensidade especificada. É crucial que essa intensidade seja obtida na área de saturação da curva intensidade/tempo, garantindo que a superfície da peça receba o tratamento necessário de maneira eficaz e uniforme, exigindo a observância de um método de trabalho adequado e repetível.
Sempre que se busca reproduzir uma especificação Almen, é necessário determinar a curva de saturação específica para as variáveis envolvidas (material, granulometria, distância, pressão ou velocidade da turbina, etc.). Isso deve ser feito em função do tempo (t), que é relativamente curto, medindo-se a deformação resultante, conhecida como Intensidade Almen.
O teste deve ser repetido usando um tempo equivalente a 2t. A operação é repetida sucessivamente até que, ao dobrar o tempo, a intensidade aumente menos de 10%.
O tempo anterior pode ser considerado o tempo de saturação ou o momento de 100% de cobertura, devendo estar dentro da faixa de intensidades especificadas. Caso a intensidade fique fora dessa faixa, a operação deve ser repetida, ajustando-se as variáveis para garantir o cumprimento da especificação.
A curva resultante deve ser arquivada, e as condições operacionais utilizadas devem ser registradas para orientação futura. Em operações demoradas ou produções em série, a medição deve ser repetida a cada seis a oito horas ao trabalhar com granalha de aço, e a cada uma ou duas horas ao utilizar esferas de vidro.
O primeiro passo é posicionar a plaqueta Almen no mesmo nível da superfície da peça a ser tratada, garantindo que as mesmas condições automáticas previstas para o processo sejam reproduzidas.
Por exemplo, no peening de um canto interno do mancal de um virabrequim, pode-se modificar uma peça rejeitada, usinando-se uma cavidade para alojar o bloco de suporte com uma plaqueta Almen.
Esta deve ser localizada exatamente no ponto a ser atingido. A peça é montada sobre um dispositivo giratório, e o teste é realizado utilizando todos os recursos automáticos para garantir a reprodutibilidade futura do processo em outras peças.
É comum o uso de dispositivos simples, projetados com o único objetivo de posicionar corretamente a plaqueta Almen e reproduzir os movimentos diante das pistolas ou turbinas, da mesma forma que será feito com a superfície a ser jateada.
Como mencionado anteriormente, não basta que a intensidade seja igual à especificada. Ela precisa ser alcançada dentro da área de saturação da curva intensidade/tempo, o que exige a observância de um método rigoroso de trabalho.
O shot peening é uma aplicação do processo de jateamento que vem ganhando cada vez mais espaço na indústria. Trata-se de uma tecnologia de vanguarda que requer controles rigorosos, equipamentos apropriados e operadores capacitados, requisitos que nem sempre são exigidos quando se especifica o jateamento como uma ferramenta industrial.
O processo recebe diferentes nomes, dependendo do idioma, como “Grenailhage de Precontrainte”, “Kugeslstrahlen” e “Polliatura”. Em português, pode ser traduzido como “martelamento”. No entanto, shot peening é o termo internacionalmente aceito, devido às suas particularidades.
Na história do desenvolvimento industrial, é comum que invenções importantes sejam descobertas, mas que, por anos, sejam pouco utilizadas. Posteriormente, são redescobertas e refinadas pela comunidade científica, ganhando notoriedade global.
Um exemplo típico é o shot peening. Em Ur (2700 a.C.), o ouro já era martelado para aumentar sua dureza. As famosas espadas dos cruzados, entre os séculos XI e XIV, também eram marteladas até o esfriamento, garantindo-lhes uma resistência excepcional.
Na era moderna, várias empresas pesquisaram os efeitos do shot peening, utilizando jateamento em vez de martelos, mas abandonaram os resultados obtidos, só retornando ao uso dessa técnica três décadas depois.
O shot peening pode ser definido como um tratamento mecânico superficial a frio em peças metálicas. O processo consiste no impacto uniforme de partículas esféricas, geralmente metálicas ou de vidro, aceleradas a velocidades controladas, substituindo o martelamento manual.
Esse processo está intimamente relacionado à melhoria das características metalúrgicas superficiais dos metais, ajudando a resolver problemas de resistência à fadiga mecânica ou térmica, corrosão, rugosidade, porosidade, dureza, tensões residuais, conformação e inspeção, entre outros, essenciais na fabricação de peças mecânicas e estruturais.
O shot peening é uma aplicação do processo de jateamento que tem ganhado cada vez mais relevância na indústria, com uma adoção acelerada. Esse processo envolve tecnologia avançada e exige controles rigorosos, equipamentos adequados e operadores qualificados — requisitos nem sempre exigidos em processos convencionais de jateamento.
O termo “shot peening” é reconhecido mundialmente e utilizado para descrever o processo, embora existam variações em outros idiomas, como “Grenailhage de Precontrainte” em francês, “Kugelsstrahlen” em alemão e “Polliatura” em italiano. Em português, pode ser traduzido como “martelamento”, mas o termo internacionalmente aceito é shot peening devido às suas particularidades técnicas.
Historicamente, muitas invenções industriais significativas foram descobertas e inicialmente pouco utilizadas. Posteriormente, com o reconhecimento de seu valor pela comunidade científica, essas invenções foram rapidamente aprimoradas e difundidas em nível internacional. O shot peening segue essa trajetória.
Um exemplo notável está na história do tratamento de metais. Em Ur (2700 a.C.), o ouro era martelado para aumentar sua dureza. Mais tarde, entre os anos 1100 e 1400, as famosas espadas dos cruzados eram forjadas e marteladas durante o resfriamento para alcançar uma resistência excepcional.
Na era moderna, diversas empresas estudaram os efeitos do shot peening, substituindo o martelamento manual pelo jateamento de partículas, mas os resultados positivos foram abandonados e redescobertos décadas depois.
O shot peening é definido como um tratamento mecânico superficial a frio aplicado em peças metálicas. Esse tratamento é obtido pelo impacto uniforme de objetos arredondados, como partículas esféricas metálicas ou de vidro, aceleradas em alta velocidade sob controle rigoroso.
Esse processo está diretamente relacionado à melhoria das propriedades metalúrgicas superficiais dos metais. Ele resolve problemas como resistência à fadiga mecânica ou térmica, corrosão, rugosidade, porosidade, dureza, tensão residual, conformação e inspeção, sendo amplamente utilizado na fabricação de componentes mecânicos ou estruturais.
A definição de uma especificação para o processo de shot peening já foi abordada em informes anteriores. Entretanto, desenvolver uma especificação do zero envolve um processo experimental que pode ser bastante demorado.
Nesse procedimento, as peças são jateadas com diferentes intensidades, e cada caso é registrado e submetido a testes experimentais para avaliar melhorias em suas condições operacionais, como resistência à fadiga e à corrosão.
A faixa de intensidades que oferece os melhores resultados é, então, identificada e passa a integrar a especificação final, juntamente com informações sobre cobertura, tipo de material, entre outros parâmetros.
Em operações esporádicas, que raramente se repetem e não possuem padrões estabelecidos, como no caso de estampos, o jateamento é realizado sem um controle rigoroso de intensidade. Nesses casos, busca-se replicar especificações que tiveram bons resultados em situações semelhantes.
De modo geral, os resultados são positivos, e com a prática, é possível atingir entre 70% e 90% do desempenho máximo.
Para operações repetitivas, como em ferramentas de corte, que envolvem variáveis adicionais além das usuais, como a direção do jato e granulometrias diferentes, o procedimento é distinto. Um lote de ferramentas é submetido ao mesmo processo, cujos dados são registrados em fichas apropriadas.
O controle de produção é realizado de forma experimental. Após cada afiação, o shot peening é repetido, modificando apenas uma das variáveis. Essa modificação será mantida ou descartada com base nos resultados práticos observados. A otimização contínua dessas especificações elimina a necessidade do teste de Almen.
O shot peening, uma técnica derivada do jateamento, é amplamente reconhecido por melhorar as propriedades metalúrgicas superficiais de metais. Desde os tempos antigos, como o uso do ouro em Ur e as espadas dos cruzados, até os dias atuais, com milhões de testes realizados, sabe-se que esse processo, quando corretamente aplicado, proporciona benefícios significativos.
No entanto, para alcançar os melhores resultados, é crucial que o processo seja especificado com precisão, pois qualquer desvio, seja aumentando ou diminuindo a intensidade, pode ser prejudicial na maioria dos casos.
Historicamente, muitas invenções industriais importantes foram subutilizadas por longos períodos após sua descoberta. Com o tempo, a ciência redescobriu e aperfeiçoou esses processos, e o shot peening é um exemplo dessa evolução. Hoje, ele se tornou uma técnica consagrada internacionalmente.
A eficácia do shot peening através de jateamento se deve a diversos fatores que tornam o processo altamente controlável e repetível. Para que o efeito de “martelamento” ocorra de maneira eficiente, é fundamental o uso de partículas com superfícies não angulares. Arestas vivas podem danificar a superfície do metal, provocando cortes e deformações indesejadas.
Por essa razão, o processo utiliza preferencialmente partículas esféricas, que distribuem o impacto de forma mais uniforme. As granalhas metálicas esféricas, de materiais como ferro fundido, aço, inox, alumínio e cobre, ou esferas de vidro são amplamente utilizadas, sendo produzidas no Brasil com alta qualidade.
O jateamento substitui as marteladas isoladas por inúmeros pequenos impactos, garantindo uma cobertura uniforme em toda a superfície tratada. Equipamentos modernos, como pistolas de sucção, bicos de jato e turbinas, asseguram que a aceleração das partículas seja controlada com precisão e de forma repetível.
Ao combinar a velocidade das partículas com sua granulometria (diâmetro) e densidade, todas rigorosamente selecionáveis, é possível determinar a intensidade do peening. Com o controle proporcionado pelo jateamento, essa intensidade pode ser reproduzida com exatidão, assegurando resultados consistentes e eficazes.
Antes de entrar em detalhes técnicos sobre os efeitos do processo e seu controle na aplicação prática, é importante citar alguns resultados significativos para avaliar sua importância em diversos setores industriais.
| Aplicação | Problema | Aumentos percentuais | Ref. |
|---|---|---|---|
| Molas semi-elásticas | Resistência à fadiga | 350 a 600% | 2 |
| Molas helicoidais | Resistência à fadiga | 200 a 5500% | 2 |
| Barras de torção | Resistência à fadiga | 140 a 600% | 1 |
| Eixos de transmissão | Resistência à fadiga | 400 a 1900% | 1 |
| Virabrequins | Vida útil | 3000% (variável) | 1 |
| Engrenagens | Vida útil | 130 a 300% | 1 e 2 |
| Ligas de Magnésio | Corrosão | 650.000% | 2 |
| Aço inox | Corrosão | 1000% | 2 |
| Ferramentas: bits, bedames, fezas | Vida útil | 50% a 70% | 3 |
| Brocas | Vida útil | 25 a 30% | 3 |
| Estampos de corte | Vida útil | 100 a 150% | 3 |
| Estampo de espucho | Vida útil | 400 a 800% | 3 |
| Matrizes forjadas | Vida útil | 400 a 800% | 3 |
| Bielas | Resistência à fadiga | 45 a 105% | 1 |
Os casos e números citados na tabela são apenas exemplos ilustrativos. Muitos outros estudos já foram realizados, e o futuro promete ampliar as aplicações do Shot Peening, com resultados ainda mais significativos em diversas indústrias.
O sistema de pressão consiste em um vaso de pressão alimentado por uma válvula obturadora. Durante a operação, o vaso é pressurizado, e o material, com o ar comprimido, é arrastado pela mangueira e expelido pelo bico em alta velocidade.
Esse processo é energeticamente mais eficiente do que o uso de pistolas de sucção. Pode ser empregado em gabinetes (série BP), mas é mais comum em cabines ou em jateamento a céu aberto.
Os vasos são fabricados com capacidades entre 40 e 4.500 litros, com saídas para um ou mais operadores. Controles podem ser diretos ou remotos, com funcionamento descontínuo ou contínuo (câmara dupla).
As várias opções operacionais permitem a utilização de mangueiras com comprimentos superiores a 30 metros, possibilitando operar a longas distâncias do equipamento.
O diâmetro do bico ejetor define o consumo de ar comprimido, conforme indicado na tabela. O desgaste progressivo do bico aumenta o consumo, sendo recomendada a previsão de capacidades de até 20% superiores às indicadas.
A potência nominal absorvida de uma rede de ar comprimido para bicos novos, no caso de um compressor ligado diretamente ao vaso de pressão, deve considerar capacidades 15% a 20% superiores ao valor nominal.
Comparativamente, o bico de pressão de 1/8" apresenta uma eficiência superior à média observada nos outros diâmetros.
| N° | Bico Injetor Ø | Consumo ar Comprimido (60) | Consumo ar Comprimido (90) | Consumo ar Comprimido (100) | HP Aprox. 80 psi | Eficiência | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 2 | 1/8 | 14 | 17 | 19 | 21 | 5 | 1,0 |
| 3 | 3/16 | 30 | 39 | 42 | 46 | 10 | 2,1 |
| 4 | 1/4 | 55 | 70 | 75 | 83 | 17 | 4,0 |
| 5 | 5/16 | 90 | 115 | 127 | 140 | 30 | 6,5 |
| 6 | 3/8 | 130 | 163 | 175 | 200 | 40 | 9,5 |
| 7 | 7/16 | 175 | 220 | 245 | 260 | 55 | 13,0 |
| 8 | 1/2 | 225 | 285 | 312 | 342 | 70 | 16,8 |
As turbinas são dispositivos rotativos equipados com palhetas que aceleram, por centrifugação, partículas de abrasivos continuamente alimentadas pelo centro. Elas são significativamente mais eficientes em termos energéticos do que as pistolas de sucção e os bicos de pressão. Isso significa que, com a mesma potência instalada, conseguem realizar um volume de trabalho muito maior.
Essencialmente, as turbinas são compostas por um rotor com palhetas radiais que gira, em geral, a velocidades entre 1.500 e 3.000 rpm, além de uma válvula dosadora que regula o volume e a direção da alimentação dos abrasivos no centro da turbina.
Dependendo do ângulo em que o abrasivo é liberado, ele é arremessado em forma de leque, cobrindo uma área específica, o que permite direcionar o fluxo com precisão. Embora as granalhas de aço esféricas sejam os abrasivos mais comuns, outros materiais, como cascas de noz, também podem ser utilizados, dependendo da aplicação.
As turbinas são fabricadas em diversos diâmetros, que variam entre 150 e 550 mm, com larguras ajustáveis. A potência nominal consumida varia, sendo recomendada uma capacidade 15 a 20% superior ao utilizar um compressor ligado diretamente ao vaso de pressão.
Para ilustrar a eficiência, uma turbina de 550 mm de diâmetro, girando a 2.600 rpm e acionada por um motor de 75 cv, pode arremessar mais de 600 kg/min de granalha de aço. Essas turbinas são construídas com ligas especiais de aço altamente resistentes à abrasão, garantindo uma vida útil de mais de 300 horas para as peças de desgaste.
No desenho técnico de uma turbina, a área coberta pelo leque de abrasivos pode se estender por mais de um metro de comprimento. Essa ampla cobertura, combinada com o alto volume de material arremessado em alta velocidade, confere às turbinas uma vasta gama de aplicações, principalmente em peças grandes, como chapas, perfis, peças forjadas ou fundidas (com ou sem areia) e em processos de shot peening para barras de torção.
Desde o desenvolvimento do processo de jateamento, há mais de cem anos, ele tem se mostrado altamente eficiente, expandindo rapidamente para diversos setores industriais. No entanto, no início, a tecnologia enfrentava três grandes desafios:
Ao longo de um século de evolução, surgiram soluções para esses problemas, revolucionando o design dos equipamentos de jateamento. Hoje, eles são amplamente utilizados em linhas de produção industriais, ao lado de equipamentos mecânicos convencionais, atendendo rigorosas normas de segurança e qualidade.
As operações de jateamento a céu aberto estão em declínio, tanto por pressões de órgãos reguladores quanto por razões econômicas e operacionais. O conceito moderno de um equipamento de jateamento inclui, de forma padronizada, os seguintes componentes:
Com esses avanços, o jateamento com turbinas consolidou-se como uma das tecnologias mais eficientes e seguras em diversas aplicações industriais.
