Rolos de Precisão: Métodos Comuns de Tratamento Térmico para Correntes de Elevação

Rolos de Precisão: Métodos Comuns de Tratamento Térmico para Correntes de Elevação

Na indústria de máquinas de elevação, a confiabilidade das correntes está diretamente relacionada à segurança do pessoal e à eficiência operacional, e os processos de tratamento térmico são cruciais para determinar o desempenho essencial das correntes de elevação, incluindo resistência, tenacidade e resistência ao desgaste. Como o “esqueleto” da corrente,rolos de precisãoAs correntes de elevação, juntamente com componentes como placas e pinos, requerem tratamento térmico adequado para manter um desempenho estável sob condições exigentes, como içamento de cargas pesadas e operação frequente. Este artigo fornecerá uma análise detalhada dos métodos de tratamento térmico mais comuns para correntes de elevação, explorando seus princípios de processo, vantagens de desempenho e cenários de aplicação, oferecendo aos profissionais do setor uma referência para seleção e aplicação.

1. Tratamento térmico: o "moldador" do desempenho da corrente de elevação
Correntes de elevação são frequentemente fabricadas com aços estruturais de liga de alta qualidade (como 20Mn2, 23MnNiMoCr54, etc.), e o tratamento térmico é crucial para otimizar as propriedades mecânicas dessas matérias-primas. Componentes de correntes que não foram tratados termicamente apresentam baixa dureza e pouca resistência ao desgaste, sendo propensos à deformação plástica ou fratura quando submetidos a tensões. O tratamento térmico, projetado cientificamente, por meio do controle dos processos de aquecimento, manutenção da temperatura e resfriamento, altera a microestrutura interna do material, alcançando um equilíbrio entre resistência e tenacidade — alta resistência para suportar tensões de tração e impacto, e tenacidade suficiente para evitar fraturas frágeis, além de melhorar a resistência ao desgaste superficial e à corrosão.

Para roletes de precisão, o tratamento térmico exige ainda maior precisão: como componentes essenciais no engrenamento da corrente e da roda dentada, os roletes devem garantir uma correspondência precisa entre a dureza da superfície e a tenacidade do núcleo. Caso contrário, é provável que ocorra desgaste prematuro e fissuras, comprometendo a estabilidade da transmissão de toda a corrente. Portanto, a seleção do processo de tratamento térmico adequado é um pré-requisito para garantir a capacidade de carga segura e a longa vida útil das correntes de elevação.

II. Análise dos cinco métodos comuns de tratamento térmico para correntes de elevação

(I) Têmpera total + revenido intenso (têmpera e revenido): o “padrão ouro” para desempenho básico

Princípio do Processo: Os componentes da corrente (placas de ligação, pinos, roletes, etc.) são aquecidos a uma temperatura acima de Ac3 (aço hipoeutetóide) ou Ac1 (aço hipereutetóide). Após manter a temperatura por um período de tempo para austenitizar completamente o material, a corrente é resfriada rapidamente em um meio refrigerante, como água ou óleo, para obter uma estrutura martensítica de alta dureza, porém frágil. A corrente é então reaquecida a 500-650 °C para revenido em alta temperatura, que decompõe a martensita em uma estrutura de sorbita uniforme, alcançando, em última análise, um equilíbrio entre “alta resistência e alta tenacidade”.

Vantagens de desempenho: Após têmpera e revenido, os componentes da corrente apresentam excelentes propriedades mecânicas gerais, com resistência à tração de 800 a 1200 MPa e um equilíbrio perfeito entre limite de escoamento e alongamento, capazes de suportar as cargas dinâmicas e de impacto encontradas em operações de elevação. Além disso, a uniformidade da estrutura de sorbita garante excelente desempenho no processamento dos componentes, facilitando a conformação de precisão subsequente (como a laminação).

Aplicações: Amplamente utilizado para otimizar o desempenho geral de correntes de elevação de média e alta resistência (como correntes de grau 80 e grau 100), particularmente para componentes-chave de suporte de carga, como placas e pinos da corrente. Este é o processo de tratamento térmico mais fundamental e essencial para correntes de elevação. (II) Cementação e têmpera + revenido a baixa temperatura: um “escudo reforçado” para resistência ao desgaste superficial.

Princípio do Processo: Os componentes da corrente (com foco nos componentes de engrenamento e fricção, como roletes e pinos) são colocados em um meio de cementação (como gás natural ou gás de craqueamento de querosene) e mantidos a 900-950 °C por várias horas, permitindo que os átomos de carbono penetrem na superfície do componente (a profundidade da camada cementada é tipicamente de 0,8 a 2,0 mm). Isso é seguido por têmpera (geralmente usando óleo como fluido de arrefecimento), que forma uma estrutura martensítica de alta dureza na superfície, enquanto retém uma estrutura perlítica ou sorbítica relativamente resistente no núcleo. Finalmente, um revenido a baixa temperatura, de 150 a 200 °C, elimina as tensões de têmpera e estabiliza a dureza da superfície. Vantagens de Desempenho: Os componentes após a cementação e têmpera exibem uma característica de desempenho gradiente de “duro por fora, resistente por dentro” — a dureza da superfície pode atingir HRC 58-62, melhorando significativamente a resistência ao desgaste e à gripagem, combatendo eficazmente o atrito e o desgaste durante o engrenamento da roda dentada. A dureza do núcleo permanece em HRC30-45, proporcionando resistência suficiente para evitar a quebra do componente sob cargas de impacto.

Aplicações: Para roletes e pinos de alta precisão e desgaste em correntes de elevação, particularmente aqueles sujeitos a partidas e paradas frequentes e engrenamento de cargas pesadas (por exemplo, correntes para guindastes portuários e elevadores de minas). Por exemplo, os roletes de correntes de elevação de alta resistência de grau 120 são comumente cementados e temperados, estendendo sua vida útil em mais de 30% em comparação com o tratamento térmico convencional. (III) Endurecimento por Indução + Revenimento a Baixa Temperatura: “Reforço Local” Eficiente e Preciso

Princípio do Processo: Utilizando um campo magnético alternado gerado por uma bobina de indução de alta ou média frequência, áreas específicas dos componentes da cadeia (como o diâmetro externo dos roletes e as superfícies dos pinos) são aquecidas localmente. O aquecimento é rápido (tipicamente de alguns segundos a dezenas de segundos), permitindo que apenas a superfície atinja rapidamente a temperatura de austenitização, enquanto a temperatura do núcleo permanece praticamente inalterada. Em seguida, água de resfriamento é injetada para têmpera rápida, seguida de revenimento a baixa temperatura. Este processo permite o controle preciso da área aquecida e da profundidade da camada endurecida (tipicamente de 0,3 a 1,5 mm).

Vantagens de desempenho: ① Alta eficiência e economia de energia: O aquecimento localizado evita o desperdício de energia do aquecimento geral, aumentando a eficiência da produção em mais de 50% em comparação com a têmpera total. ② Baixa deformação: Tempos de aquecimento curtos minimizam a deformação térmica do componente, eliminando a necessidade de extenso endireitamento subsequente, tornando-o particularmente adequado para o controle dimensional de rolos de precisão. ③ Desempenho controlável: Ajustando a frequência de indução e o tempo de aquecimento, a profundidade da camada endurecida e a distribuição de dureza podem ser ajustadas de forma flexível.
Aplicações: Adequado para o reforço localizado de rolos de precisão produzidos em massa, pinos curtos e outros componentes, particularmente para correntes de elevação que exigem alta precisão dimensional (como correntes de transmissão de precisão). O endurecimento por indução também pode ser usado para reparo e restauração de correntes, reforçando superfícies desgastadas.

(IV) Austêmpera: “Proteção contra impactos” priorizando a resistência

Princípio do processo: Após o aquecimento do componente da cadeia até a temperatura de austenitização, ele é rapidamente colocado em um banho de sal ou alcalino ligeiramente acima do ponto Ms (temperatura de início da transformação martensítica). O banho é mantido por um período de tempo para permitir que a austenita se transforme em bainita, seguido de resfriamento ao ar. A bainita, uma estrutura intermediária entre a martensita e a perlita, combina alta resistência com excelente tenacidade.

Vantagens de desempenho: Os componentes austemperados apresentam tenacidade significativamente maior do que as peças temperadas e revenidas convencionais, atingindo uma energia de absorção de impacto de 60 a 100 J, capazes de suportar cargas de impacto severas sem fraturar. Além disso, a dureza pode atingir HRC 40-50, atendendo aos requisitos de resistência para aplicações de elevação de média e alta intensidade, minimizando a distorção de têmpera e reduzindo as tensões internas. Aplicações: Utilizado principalmente em componentes de correntes de elevação sujeitos a cargas de impacto elevadas, como as frequentemente usadas para levantar objetos de formato irregular nas indústrias de mineração e construção, ou em correntes de elevação utilizadas em ambientes de baixa temperatura (como câmaras frigoríficas e operações polares). A bainita possui tenacidade e estabilidade muito superiores à martensita em baixas temperaturas, minimizando o risco de fratura frágil em baixas temperaturas.

(V) Nitretação: Um “Revestimento de Longa Duração” para Resistência à Corrosão e ao Desgaste
Princípio do Processo: Os componentes da corrente são colocados em um meio contendo nitrogênio, como amônia, a 500-580°C por 10-50 horas. Isso permite que os átomos de nitrogênio penetrem na superfície do componente, formando uma camada de nitreto (composta principalmente por Fe₄N e Fe₂N). A nitretação não requer têmpera subsequente e é um "tratamento térmico químico de baixa temperatura" com impacto mínimo no desempenho geral do componente. Vantagens de Desempenho: ① A alta dureza superficial (HV800-1200) proporciona resistência superior ao desgaste em comparação com o aço cementado e temperado, além de oferecer um baixo coeficiente de atrito, reduzindo a perda de energia durante o engrenamento. ② A densa camada nitretada oferece excelente resistência à corrosão, reduzindo o risco de ferrugem em ambientes úmidos e empoeirados. ③ A baixa temperatura de processamento minimiza a deformação do componente, tornando-o adequado para rolos de precisão pré-formados ou correntes pequenas montadas.

Aplicações: Adequado para correntes de elevação que exigem resistência ao desgaste e à corrosão, como as utilizadas na indústria de processamento de alimentos (ambientes limpos) e na engenharia naval (ambientes com alta concentração de névoa salina), ou para pequenos equipamentos de elevação que requerem correntes "isentas de manutenção".

III. Seleção do Processo de Tratamento Térmico: A adequação das condições operacionais é fundamental.

Ao selecionar um método de tratamento térmico para uma corrente de elevação, considere três fatores principais: capacidade de carga, ambiente operacional e função do componente. Evite buscar cegamente alta resistência ou economia excessiva de custos:

Selecione de acordo com a capacidade de carga: Correntes para cargas leves (≤ Grau 50) podem ser submetidas a têmpera e revenido completos. Correntes para cargas médias e pesadas (80-100) requerem uma combinação de cementação e têmpera para reforçar as partes vulneráveis. Correntes para cargas pesadas (acima do Grau 120) requerem um processo combinado de têmpera e revenido, ou têmpera por indução, para garantir a precisão.

Selecione de acordo com o ambiente operacional: a nitretação é preferível para ambientes úmidos e corrosivos; a austêmpera é preferível para aplicações com altas cargas de impacto. Aplicações com engrenamento frequente priorizam a cementação ou o endurecimento por indução dos roletes. Selecione os componentes com base em sua função: placas e pinos de corrente priorizam resistência e tenacidade, priorizando a têmpera e o revenido. Roletes priorizam resistência ao desgaste e tenacidade, priorizando a cementação ou o endurecimento por indução. Componentes auxiliares, como buchas, podem utilizar têmpera e revenido integrados de baixo custo.

IV. Conclusão: O tratamento térmico é a “linha de defesa invisível” para a segurança da corrente.
O processo de tratamento térmico para correntes de elevação não se resume a uma técnica única; trata-se, na verdade, de uma abordagem sistemática que integra as propriedades do material, as funções dos componentes e os requisitos operacionais. Desde a cementação e têmpera de rolos de precisão até a têmpera e revenimento das placas da corrente, o controle preciso em cada etapa do processo determina diretamente a segurança da corrente durante as operações de elevação. No futuro, com a ampla adoção de equipamentos inteligentes de tratamento térmico (como linhas de cementação totalmente automatizadas e sistemas de teste de dureza online), o desempenho e a estabilidade das correntes de elevação serão ainda mais aprimorados, proporcionando uma garantia mais confiável para a operação segura de equipamentos especiais.