Haikai "(俳句)" Nº 07 - Empenamento e Distorção

Empenamento e distorção: incansável discussão ...
Não existem milagres na operação de têmpera sem impacto no empenamento e, ou, distorção de uma peça construída em liga ferrosa. Quando se constata através de adequadas medições que o empenamento e a distorção apresentaram valores próximos ao dimensional original (antes da têmpera) isto apenas confirmaria que a somatória de tensões residuais antes, durante e depois da têmpera, apresentou vetor resultante de tensões “zero”.

O ferro - para a sorte da civilização - é um cristal imperfeito com defeitos que se tornam virtudes devido sofrer alterações volumétricas na estrutura cristalina (alotropia) no estado sólido quando alcançado determinadas temperaturas. Sendo prático, o aço sofre expansão no aquecimento, contração no resfriamento e acrescenta expansão quando resfriamento rápido (têmpera).

Um dos efeitos do processo de aquecimento, manutenção a uma dada temperatura e resfriamento – rápido, ou não – é modificar a dureza da liga ferrosa que pode tanto ser no sentido de elevação quanto de redução desta propriedade. No processo térmico conhecido como “têmpera” (resfriamento rápido) a dureza sofre incremento substancial dependendo do teor em carbono da liga ferrosa. O efeito em termos de dureza é resultado da reação martensítica da liga ferrosa que na têmpera mostra uma expansão da ordem de 4% em volume em relação a austenita, fase a partir da qual se forma durante o resfriamento. O “Logo” da Isoflama é uma representação da estrutura cristalina da martensita (TCC – tetragonal de corpo centrado).
O operador de tratamento térmico costuma receber apelos, às vezes dramáticos dos fabricantes de moldes, matrizes e, ou, peças, para conduzir o tratamento térmico “sem empenamento”, por exemplo, tipo:

• “A peça não poderia empenar”;
• “Não tem, ou tem muito pouco, sobremetal”. Cuidado!;
• “A peça poderia deformar, mas só um pouquinho” (sic);
• “Por favor, tome cuidado! “Trate” com carinho para não deformar” (sic);
• E outros apelos (a imaginação é fértil)

Assim, quando executado a construção de uma peça e não contemplado um farto sobremetal - a literatura técnica recomendaria acima de 0,50 mm na superfície, sendo que há situações em que isto poderia alcançar mais de 2,00 mm - deve-se recorrer ao ditado popular que sugere “ajoelhar e rezar” e esperar pelo milagre de não empenamento, ou distorção (alteração dimensional).

Pode ocorrer de o tratamento térmico estar realizado e a peça não apresentar empenamento que atenderia aos apelos citados acima. Nessa situação todos os envolvidos na cadeia produtiva se sentiriam aliviados. Entretanto, garantir a repetibilidade desse evento não seria possível, pois na teoria das probabilidades aplicada à operação tratamento térmico este seria um evento “independente”, sem condições de se construir uma “distribuição de Gauss” para deformação e estudar a média e desvio padrão em relação aos parâmetros utilizados no processo térmico. Ressalte-se que isso vale para o tratamento térmico de peças, moldes e, ou, matrizes, de diferentes geometrias e formas.

O “empenamento” de peças no tratamento térmico, para muitas situações, pode ser reduzido a valores compatíveis com o projeto, ou com o sobremetal mínimo previsto. O processo térmico deve ser conduzido conforme parâmetros adequados para cada tipo de liga ferrosa e, em alguns casos, até seria possivel utilizar dispositivos para “condicionar” o mesmo. Ainda assim, a peça, ou ferramenta, precisaria sempre apresentar sobremetal e, dependendo das condições de usinagem – quantidade de metal arrancado, velocidade, avanço, orientação da ferramenta de usinagem, etc... – das condições do aço – homogeneidade da microestrutura no estado recozido (mole); orientação dos grãos; etc... – e dos parâmetros de processo de têmpera utilizado e “alivio de tensões” depois de grande remoção de material.

”Empenamento / distorção” é muito sério para ser subestimado e não seria possível discuti-lo em tão breve texto, pois isto é uma tarefa que envolveria compartilhar com o projetista, o operador de tornos, “tratador” térmico e fabricantes de aços.
Concluindo na construção de peças em ligas ferrosa não hesite em deixar o máximo de sobremetal no projeto de construção de um molde, ou matriz. O construtor da ferramenta é o principal responsável para o melhor resultado final depois da operação de têmpera.