Seleção de Materiais para Equipamentos de Revestimento

Os equipamentos de revestimento são uma parte indispensável e importante dos modernos sistemas de manufatura industrial. São amplamente utilizados em indústrias como a automotiva, de eletrodomésticos, ferragens, construção naval, máquinas de engenharia, móveis e transporte ferroviário. Sua principal função é aplicar revestimentos uniformemente na superfície das peças, formando revestimentos protetores, estéticos e funcionais. Devido às complexas condições de trabalho no processo de revestimento, que envolvem fluxo de ar, líquidos, pós, reações químicas, secagem em alta temperatura e substâncias corrosivas, os materiais utilizados na fabricação de equipamentos de revestimento devem ser confiáveis ​​em desempenho e adaptáveis ​​para garantir operação estável a longo prazo, revestimentos de alta qualidade e segurança operacional.

A seleção adequada de materiais para equipamentos de revestimento exige que os engenheiros compreendam plenamente as características de desempenho de diversos materiais e façam avaliações abrangentes com base no ambiente operacional do equipamento, nos requisitos do processo e nos princípios econômicos. Os fabricantes de linhas de produção de revestimento analisarão a carga e os requisitos de materiais dos componentes comuns com base na estrutura funcional do equipamento de revestimento, explorarão a aplicabilidade de diferentes materiais no equipamento de revestimento, bem como seus prós e contras, e proporão estratégias abrangentes e tendências de desenvolvimento para a seleção de materiais.

I. Estrutura básica e componentes principais do equipamento de revestimento

Os equipamentos de revestimento normalmente consistem em um sistema de pré-tratamento, um sistema de fornecimento de revestimento, dispositivos de pulverização, um sistema de transporte, equipamentos de secagem, um sistema de recuperação, um sistema de ventilação e exaustão e um sistema de controle. A estrutura é complexa e o ambiente operacional é variado. Cada sistema desempenha funções diferentes, exigindo materiais diferentes.

O sistema de pré-tratamento envolve alta temperatura, alta umidade e produtos químicos fortemente corrosivos.

O sistema de pulverização envolve fluxo de ar em alta velocidade, alta tensão eletrostática e riscos de descarga elétrica.

O sistema de transporte deve suportar o peso das peças e operar por longos períodos.

Os equipamentos de secagem envolvem aquecimento em altas temperaturas e problemas de expansão térmica.

O sistema de ventilação requer tubulações e estruturas de ventiladores resistentes à corrosão e ao envelhecimento.

O sistema de tratamento de gases residuais e recuperação de revestimentos deve lidar com gases e poeira inflamáveis, explosivos ou altamente corrosivos.

Portanto, a seleção de materiais deve estar alinhada com as condições de trabalho específicas de cada área funcional, sem uma abordagem padronizada.

II. Princípios básicos para seleção de materiais em equipamentos de revestimento

Ao selecionar materiais para diferentes peças, os seguintes princípios básicos devem ser seguidos:

1Priorize a resistência à corrosão.

Como o processo de revestimento frequentemente envolve meios corrosivos, como soluções ácidas e alcalinas, solventes orgânicos, revestimentos e agentes de limpeza, o material deve ter excelente resistência à corrosão química para evitar ferrugem, perfuração e degradação estrutural.

2Resistência a altas temperaturas ou estabilidade térmica

Os componentes que operam em câmaras de secagem de alta temperatura ou fornos de sinterização devem apresentar alta resistência térmica, boa compatibilidade do coeficiente de expansão térmica e resistência ao envelhecimento térmico para suportar variações de temperatura e choques térmicos.

3Resistência mecânica e rigidez

Componentes estruturais de suporte, sistemas de elevação, trilhos e transportadores devem possuir resistência e durabilidade suficientes para garantir uma operação estável sem deformações.

4.Superfície lisa e fácil de limpar.

Os equipamentos de revestimento são suscetíveis à contaminação por revestimentos, poeira e outros poluentes, portanto, os materiais devem ter uma superfície lisa, boa resistência à adesão e propriedades de fácil limpeza para facilitar a manutenção.

5Boa processabilidade e montagem.

Os materiais devem ser fáceis de cortar, soldar, dobrar, estampar ou submeter a outros processos mecânicos, adaptando-se à fabricação e montagem de estruturas de equipamentos complexos.

6Resistência ao desgaste e longa vida útil

Componentes que operam frequentemente ou que apresentam contato por fricção devem ter boa resistência ao desgaste para prolongar a vida útil e reduzir a frequência de manutenção.

7.Requisitos de isolamento ou condutividade elétrica

Para equipamentos de pulverização eletrostática, os materiais devem possuir boas propriedades de isolamento elétrico; enquanto os dispositivos de proteção de aterramento requerem materiais com boa condutividade elétrica.

III. Análise da seleção de materiais para componentes-chave em equipamentos de revestimento

1. Sistema de pré-tratamento (desengorduramento, remoção de ferrugem, fosfatização, etc.)

O sistema de pré-tratamento geralmente requer o tratamento químico das superfícies das peças com líquidos ácidos ou alcalinos em alta temperatura. Esse ambiente é altamente corrosivo, tornando a seleção de materiais particularmente crítica.

Recomendações de materiais:

Aço inoxidável 304/316: Comumente usado para fosfatização e desengorduramento de tanques e tubulações, com boa resistência a ácidos e álcalis, além de resistência à corrosão.

Chapas de aço revestidas com plástico (PP, PVC, PE, etc.): Adequadas para ambientes altamente ácidos, com custos relativamente baixos e forte resistência à corrosão. Liga de titânio ou PRFV (Plástico Reforçado com Fibra de Vidro): Apresentam bom desempenho em ambientes altamente corrosivos e de alta temperatura, porém com custo mais elevado.

2. Sistema de Pulverização (Pistolas de Pulverização Automáticas, Cabines de Pintura)

A chave para um equipamento de pulverização eficaz é atomizar o revestimento, controlar o fluxo e evitar o acúmulo de tinta e os riscos de descarga eletrostática.

Recomendações de materiais:

Liga de alumínio ou aço inoxidável: Utilizados para carcaças de pistolas de pintura e canais internos, oferecendo boa resistência à corrosão e leveza.

Plásticos de engenharia (ex.: POM, PTFE): Utilizados para revestir componentes de fluxo, evitando o grumo e o entupimento da tinta. Materiais compósitos antiestáticos: Utilizados nas paredes da cabine de pintura para evitar o acúmulo de estática que poderia causar faíscas e explosões.

3. Sistema de transporte (trilhos, sistemas suspensos, correntes) As linhas de revestimento geralmente utilizam transportadores de corrente ou transportadores de rolos no solo, que suportam cargas pesadas e operam por longos períodos.

Recomendações de materiais:

Aço-liga ou aço tratado termicamente: Utilizado em rodas dentadas, correntes e esteiras, apresentando alta resistência e excelente resistência ao desgaste.

Aço de baixa liga resistente ao desgaste: Adequado para áreas com desgaste severo, como trilhos de curvas ou seções inclinadas.

Deslizadores de plástico de engenharia de alta resistência: Utilizados em sistemas de redução de atrito e amortecimento para diminuir o ruído e melhorar a suavidade de operação.

4. Equipamentos de Secagem (Forno de Ar Quente, Câmaras de Secagem) A área de secagem requer operação contínua em temperaturas que variam de 150°C a 300°C ou até mais, com altas exigências de estabilidade térmica do metal.

Recomendações de materiais: Aço inoxidável resistente ao calor (ex.: 310S):

Pode suportar altas temperaturas sem deformação ou oxidação.

Aço carbono + revestimentos de alta temperatura: Adequado para túneis de secagem de temperatura média a baixa, econômico, porém com vida útil ligeiramente menor.

Camada de isolamento de fibra refratária: Utilizada para isolamento de paredes internas, reduzindo a perda de calor e melhorando a eficiência energética.

5. Sistema de Ventilação e Exaustão

Utilizado para controlar o fluxo de ar, prevenir a propagação de substâncias tóxicas e nocivas e garantir um ambiente de trabalho limpo e a segurança dos trabalhadores.

Recomendações de materiais:

Dutos de PVC ou PP: Resistentes à corrosão por gases ácidos e alcalinos, comumente usados ​​para exaustão de névoa ácida e alcalina.

Dutos de aço inoxidável: Utilizados para o transporte de gases em altas temperaturas ou contendo solventes de tinta.

Rotores de ventilador em fibra de vidro: leves, resistentes à corrosão e adequados para ambientes com revestimento químico.

6. Dispositivos de recuperação e tratamento de gases residuais

Durante os processos de revestimento em pó e revestimento à base de solventes, são gerados pó e compostos orgânicos voláteis (COVs), que exigem recuperação e purificação.

Recomendações de materiais:

Aço carbono com revestimento por aspersão + revestimento anticorrosivo: Utilizado em caixas de recuperação e salas de remoção de poeira, com excelente custo-benefício. Carcaças de filtro em aço inoxidável: Adequadas para ambientes com altas concentrações de solventes e corrosão orgânica severa.

Compartimentos de carvão ativado e dispositivos de combustão catalítica: envolvem reações de alta temperatura e requerem metais ou cerâmicas resistentes a altas temperaturas.

IV. Fatores ambientais e de segurança na seleção de materiais

As oficinas de revestimento frequentemente enfrentam os seguintes riscos:

Inflamabilidade e explosão de solventes orgânicos: os materiais devem possuir propriedades antiestáticas e anti-faísca, com conexões de aterramento confiáveis.

Riscos de explosão de poeira: Evite materiais propensos ao acúmulo de poeira ou à ignição, especialmente em espaços fechados.

Controle rigoroso das emissões de COVs: a seleção de materiais deve levar em consideração a sustentabilidade ambiental e evitar a poluição secundária.

Umidade elevada ou gases corrosivos: Utilize materiais antioxidantes, anticorrosivos e resistentes às intempéries para reduzir a frequência de manutenção dos equipamentos.

Ao projetar linhas de produção de revestimento, os fabricantes devem considerar a seleção de materiais, o projeto estrutural, as normas de segurança e as condições de operação em conjunto para evitar substituições frequentes e riscos à segurança.

V. Considerações econômicas e de manutenção na seleção de materiais

Na fabricação de equipamentos de revestimento, nem todas as peças exigem materiais caros de alto desempenho. Uma configuração racional do gradiente de materiais é fundamental para controlar custos e garantir o desempenho.

Para áreas não críticas, podem ser selecionados aço carbono ou plásticos comuns, que são opções econômicas.

Para áreas altamente corrosivas ou de alta temperatura, devem ser utilizados materiais confiáveis, resistentes à corrosão e a altas temperaturas.

Para peças sujeitas a desgaste frequente, podem ser utilizados componentes substituíveis resistentes ao desgaste para aumentar a eficiência da manutenção.

As tecnologias de tratamento de superfície (como pulverização, revestimentos anticorrosivos, galvanoplastia, oxidação, etc.) melhoram significativamente o desempenho de materiais comuns e podem substituir algumas matérias-primas caras.

VI. Tendências de desenvolvimento futuro e direções de inovação de materiais

Com o avanço da automação industrial, das regulamentações ambientais e da fabricação sustentável, a seleção de materiais para equipamentos de revestimento enfrenta novos desafios:

Materiais ecológicos e sustentáveis

Novos metais e não metais com baixa emissão de COVs (Compostos Orgânicos Voláteis), recicláveis ​​e não tóxicos se tornarão comuns.

Materiais compósitos de alto desempenho

A utilização de plásticos reforçados com fibra de vidro, compósitos de fibra de carbono e outros materiais proporcionará uma melhoria sinérgica na redução de peso, na resistência à corrosão e na resistência estrutural.

Aplicações de Materiais Inteligentes

“Materiais inteligentes”Tecnologias com sensores de temperatura, indução elétrica e funções de autorreparo serão gradualmente aplicadas a equipamentos de revestimento para melhorar os níveis de automação e as capacidades de previsão de falhas.

Tecnologia de Revestimento e Otimização da Engenharia de Superfícies

Revestimento a laser, aspersão por plasma e outras tecnologias irão melhorar o desempenho da superfície de materiais comuns, reduzindo custos de materiais e prolongando a vida útil.