Superfícies de máquinas polidas podem melhorar o desempenho do equipamento, reduzindo o atrito e aumentando a eficiência. Existem várias maneiras de polir superfícies de máquinas, com os resultados dependendo do resultado desejado. Quando se trata de lubrificantes, aditivos podem ser usados para ajudar a polir quimicamente essas superfícies durante o processo de amaciamento. No entanto, problemas podem surgir se você não entender a maneira correta de polir superfícies ou como a seleção de lubrificantes se encaixa nessa equação.
O Que é o Desgaste por Polimento?
A ASM International define o desgaste por polimento como as interações entre dois sólidos que removem material de um ou ambos, produzindo um acabamento polido. Se você pensar em uma superfície polida, pode imaginar algo que reflete luz ou parece muito brilhante.
Quando eu era criança, lembro de ver frascos de polidor de prata usados em bandejas e utensílios para restaurar seu brilho original. Esses compostos de polimento geralmente se enquadram em duas categorias: compostos químicos e compostos abrasivos. Cada um tem um propósito e uma razão para ser utilizado.
46% dos profissionais de lubrificação afirmam que o desgaste abrasivo é o modo de desgaste mais comum nas máquinas de suas plantas, de acordo com uma pesquisa recente realizada no MachineryLubrication.com.
Polimento Abrasivo
Os compostos abrasivos são frequentemente pastas com partículas sólidas misturadas. Depois que o composto é aplicado a uma superfície, ele é esfregado com um pano ou contra outra superfície sólida. Durante essa ação, os abrasivos cortam e arranham as superfícies, resultando em uma face polida.
Essa é uma prática comum com válvulas de motor, já que o polimento pode melhorar o desempenho e prevenir acúmulo de carbono. Outro termo para esse tipo de polimento é polimento mecânico, pois requer força mecânica para mover as partes juntas. Às vezes, esses compostos abrasivos são chamados de compostos de moagem ou lapidação.
Esse tipo de desgaste abrasivo ocorre dentro das máquinas quando pequenas partículas estão suspensas no lubrificante e ficam presas entre componentes em movimento. Essas partículas no óleo podem agir como um composto de polimento e começar a polir as peças com as quais entram em contato. Você pode ver esse tipo de desgaste por polimento na maioria dos sistemas, embora seja particularmente prevalente em engrenagens e hidráulicas.
Polimento Químico
O polimento químico acontece quando um químico é corrosivo o suficiente para remover a camada superficial de metal, expondo o metal subjacente, que geralmente é reflexivo e muito polido. Esse tipo de polimento é mais semelhante ao polidor de prata mencionado anteriormente.
Nesse mecanismo, um composto levemente corrosivo é aplicado a uma superfície. O composto então reage com o material da superfície, formando um filme suave sobre o metal. Quando o polidor é removido, ele leva esse filme suave com ele, deixando para trás uma superfície não oxidada e frequentemente brilhantemente polida.
Os Prós do Desgaste por Polimento
O desgaste por polimento pode ser usado a seu favor. Quando as peças da máquina estão altamente polidas, tende a haver menos arrasto ou atrito entre elas. Isso ajuda na eficiência do equipamento, reduzindo o consumo de corrente, consumo de combustível e, possivelmente, até mesmo as temperaturas de operação.
As superfícies das máquinas geralmente são rugosas, com projeções microscópicas conhecidas como asperidades. Essas asperidades contribuem significativamente para o atrito entre as partes em movimento. Quanto maiores as asperidades, mais atrito será gerado, o que deve ser superado durante a operação.
Um bom exemplo disso seria esfregar duas folhas de papel de lixa uma contra a outra. Cada grão no papel representa uma asperidade. Se esfregados juntos, os grãos individuais entram em contato e exigem mais força para passar um sobre o outro. Quando as peças da máquina estão finamente polidas, é como reduzir ou remover a areia do papel. Menos ou menores grãos significam menos força e menos danos à superfície quando essas partes se movem uma em relação à outra.
Em termos de lubrificação, superfícies de máquinas mais polidas exigem um filme lubrificante menor para proteção. O objetivo de uma máquina bem lubrificada é ter um filme lubrificante que seja maior do que as asperidades da superfície. Quando as superfícies são muito rugosas, o filme precisa ser maior. Isso geralmente é alcançado usando lubrificantes de maior viscosidade.
Quanto maior a viscosidade, maior o arrasto viscoso na máquina e mais combustível ou energia deve ser consumido para misturar o lubrificante. Se as partes da máquina estão finamente polidas e têm asperidades menores, o filme lubrificante pode ser menor e, consequentemente, um lubrificante de menor viscosidade pode ser utilizado. Isso significa menos arrasto viscoso e melhor eficiência energética.
Os Contras do Desgaste por Polimento
Embora o polimento possa ser benéfico de várias maneiras, também pode ser um processo negativo se ocorrer de forma não intencional. O polimento não intencional pode ocorrer quando uma concentração de contaminantes sólidos atinge um certo ponto, tanto em tamanho quanto em número de partículas duras.
Enquanto a máquina está em operação, essa mistura de óleo e partículas se move por todo o sistema. Essas partículas começam a cortar as superfícies da máquina, deixando pequenos arranhões lineares que, em última instância, levam a uma superfície polida.
Outro exemplo de como o polimento pode acontecer de forma não intencional é quando o pacote de aditivos errado é selecionado para um equipamento. Muitos óleos para engrenagens dependem da adição de aditivos de pressão extrema (EP) para ajudar na lubrificação das partes móveis em regimes de lubrificação de limite. Alguns desses aditivos EP são quimicamente agressivos e realmente “comem” ou provocam corrosão nas partes da máquina, causando polimento químico.
Quando o pacote de aditivos é adequadamente combinado com a máquina, essa reação química será suave, e o filme de metal macio formado pelo processo de polimento pode ser benéfico na redução do desgaste da máquina durante as condições de lubrificação de limite.
Quando o pacote de aditivos não é combinado corretamente, o desgaste químico resultante se torna extremo demais, removendo mais metal superficial e, em última análise, reduzindo o perfil da superfície da máquina. À medida que o perfil da superfície é remodelado, as partes não se ajustam tão bem e, em alguns casos, podem levar a falhas catastróficas.
As máquinas mais suscetíveis ao polimento químico agressivo são aquelas que utilizam um metal macio ou uma liga de metal mais suave. Um bom exemplo seria uma caixa de engrenagem com acionamento por hélice. Frequentemente, o verme é feito de aço, enquanto a roda do verme é feita de latão ou alguma liga de cobre.
Aditivos EP quimicamente agressivos atacarão o cobre macio. Esse processo de polimento normalmente vai além do polimento suave da superfície e se transforma em corrosão química severa, levando à eventual falha da máquina.
Prevenção
Para garantir que o óleo que você utiliza não causará polimento químico severo, verifique a ficha técnica do lubrificante quanto aos resultados do teste ASTM D130, conhecido como teste de corrosão por tira de cobre. O desempenho do lubrificante nesse teste indicará o quão corrosivo o fluido e os aditivos são para metais mais macios.
O teste utiliza uma tira de cobre recém-polida, que é submetida ao fluido em questão. Após o aquecimento, a tira é examinada para verificar a corrosão. Os resultados são classificados em uma escala que vai de 1A (praticamente sem corrosão) até 4C (corrosão severa). Se você tiver ligas de metais macios em seu equipamento (engrenagens sem-fim, alguns carretéis de válvulas hidráulicas, etc.), selecione um lubrificante com uma classificação 1A. Se a máquina não contiver metais mais macios, você pode optar por um lubrificante mais agressivo com menor risco de polimento químico extremo.
É possível identificar o desgaste por polimento antes que se torne um problema. Uma das maneiras mais fáceis de determinar se o polimento está ocorrendo é realizar uma inspeção visual das partes da máquina. Essas inspeções podem ser feitas com um boroscópio. Verifique as superfícies de contato para detectar o reflexo de luz, que é geralmente um sinal característico de desgaste por polimento.
Caso não seja possível inspecionar visualmente as superfícies da máquina, estude seus relatórios de análise de óleo. Examine os resíduos de desgaste e determine se as tendências são lineares, indicando um padrão de desgaste normal, ou se a máquina está começando a produzir mais resíduos do que no passado. Embora possa ser difícil concluir pelos relatórios se o mecanismo de desgaste é por polimento, isso fornecerá uma indicação de um possível problema antes que seja necessária a substituição ou reconstrução do equipamento.
Felizmente, esse modo de desgaste pode ser evitado garantindo que seu lubrificante esteja limpo. Filtrar o óleo reduzirá o número de partículas que levam ao polimento e minimizará ou atrasará o desgaste por polimento. Para impedir o polimento químico, escolha o lubrificante e o pacote de aditivos corretos. Se não souber qual lubrificante selecionar, entre em contato com o fabricante do equipamento, um fornecedor de lubrificantes ou um consultor para auxiliá-lo nesse processo.
Utilizar o lubrificante incorreto pode ter resultados desastrosos, enquanto o lubrificante correto pode proporcionar anos de vida útil sem interrupções. Finalmente, lembre-se de que, embora o desgaste por polimento possa ter consequências boas e ruins, geralmente é melhor evitar qualquer modo de desgaste, pois isso ajudará seu equipamento a durar mais e garantirá menos tempo de inatividade.
Por Wes Cash, Noria Corporation.
Traduzido pela equipe de conteúdos da Noria Brasil.
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ML 04/2018: "The Pros and Cons of Polishing Wear"
