Dispositivos de carga de compósito carbono-carbono (C/C) para fornos de brasagem

Dispositivos de carga de compósito carbono-carbono (C/C) para fornos de brasagem

Fig. 1. Brasagem de radiadores utilizando dispositivos e molas de C/C

As propriedades do material C/C quando comparadas às dos metais incluem alta resistência ao calor até 2.000°C, baixa expansão térmica, baixo peso (20% do peso de um metal) e excelente resistência à corrosão e à radiação. Se comparado às cerâmicas, o C/C tem alta resistência contra a fratura, não forma ligações e pode ser conformado em formas complexas. Quando comparado ao grafite, o C/C tem alta resistência à fratura e rigidez. Serão revistos o projeto estrutural e as maiores vantagens no uso do C/C para os dispositivos para brasagem.

Projeto Estrutural

As Figs. 1 e 2 mostram exemplos de dispositivos para brasagem feitos de C/C. O dispositivo é projetado para manter o produto brasado entre as placas de C/C. As molas helicoidais de C/C são utilizadas para aplicar pressão uniforme durante os processos de brasagem.

Principais Vantagens

Menor Peso Bruto Significa Maior Produtividade

No tratamento térmico, incluindo a brasagem, a capacidade do forno de aquecimento e o máximo peso de carga são dois fatores importantes que determinam a quantidade da capacidade total (peso do dispositivo + peso das peças) de processamento do tratamento térmico. A Fig. 3 ilustra um caso particular no qual o material C/C para os dispositivos de brasagem é utilizado para aumentar o volume de produção.

Os dispositivos de brasagem de C/C de 66 kg substituíram os dispositivos de aço inoxidável que pesavam 220 kg em um forno de tratamento térmico com capacidade total de 350 kg. A relação do peso total do dispositivo e a capacidade total do forno diminuiu drasticamente em 70%, sendo possível o carregamento de mais peças. Com a utilização dos dispositivos de C/C, é atingido um aumento significativo na quantidade de peças que poderiam ser processadas por ciclo.

Melhorias nas Operações da Planta

Com uma montagem de dispositivos metálicos para brasagem, em casos onde se faz necessária uma carga constante de peças, utiliza-se uma carga suplementar (adiciona-se peso). Com dispositivos de brasagem C/C, o peso pode ser substituído por molas helicoidais de C/C para aplicar a carga. A Fig. 4 mostra um exemplo onde é necessária uma carga de 20 kg sobre uma peça. Com a montagem dos dispositivos metálicos é utilizado um peso de 20 kg. Mas, com os dispositivos de brasagem de C/C, são necessárias somente duas molas espirais de C/C de 70 gramas cada para uma carga equivalente. Sob determinadas condições, a montagem também pode ser feita com um feixe de molas de C/C. Como pode ser visto, há uma grande diferença na utilização de um peso de 20 kg em comparação ao uso de 70 gramas da molas de C/C, o que poderia resultar em melhores condições de trabalho e desempenho da produção.

Diminuição na Taxa de Defeitos

Com os dispositivos metálicos para brasagem, quando as peças são alinhadas muito próximas, a sombra dos pesos suplementares tem uma tendência a bloquear as ondas de calor radiante. Isto, adicionado à capacidade calorífica do peso morto, compromete a uniformidade do aquecimento, produzindo peças brasadas defeituosas.

Para manter a uniformidade do aquecimento nesta situação, as peças são posicionadas com espaço suficiente, o que limita a quantidade de peças processadas por ciclo, menores até que a capacidade de carga. Com a montagem com dispositivos para brasagem de C/C, os dispositivos por si só são bastante compactos e não apresentam estes problemas. Então, atinge-se uma diminuição na taxa de defeitos e um aumento na quantidade de processo.

Maior Tempo em Serviço

Após um longo tempo em serviço, os dispositivos metálicos tendem a se deformar devido à deformação em altas temperaturas, o que também tem um efeito negativo na distorção das peças. Por outro lado, os dispositivos de C/C mantêm alta resistência desde a temperatura ambiente até 2.000°C, assumindo desta forma uma efeito positivo na distorção das peças. Também, o C/C tem uma alta resistência à deformação, o que faz com que tenha uma maior vida em serviço.

Aumento no Volume de Produção

Além dos dispositivos para brasagem de C/C, as bases das bandejas para montagem dos dispositivos poderiam ser substituídas pelo material C/C para maiores melhorias na eficiência da produção.Há relatos de que o volume de produção dobrou simplesmente, otimizando-se a carga dos dispositivos de C/C e fixadores sem nenhum aprimoramento ou aumento da capacidade do forno.

 Molas de Carbono para Trocadores de Calor na Produção por Brasagem

As molas de carbono são molas feitas do compósito C/C (fibras de carbono reforçadas com carbono). As molas espirais C/C têm as características de baixo peso, alta resistência mecânica e alto módulo de elasticidade. As excelentes características das molas são mantidas mesmo em temperaturas mais altas do que 1.000°C com alta tenacidade, excelente resistência ao desgaste e resistência à corrosão. Um exemplo de uso poderia ser os trocadores de calor durante a produção.
Após a montagem das peças nos dispositivos de C/C (como mostrado), uma força constante será aplicada à mola. A mola de C/C mantém a mesma força conforme a temperatura aumenta, e a brasagem começará quando a temperatura alcançar o ponto de fusão do metal de adição. Os benefícios da mola C/C incluem:
– Redução drástica nos custos com energia. Cada mola de carbono pode gerar uma força de até 24,5 kg, pesando somente entre 26 e 84 gramas. Isto significa que podemos ter o mesmo efeito com uma capacidade calorífica muito menor.
– Aceleração no tempo de processamento. A pequena capacidade calorífica permitirá que tenha um aquecimento mais rápido.
– Menor necessidade manutenção / substituição devido à fadiga. Uma mola de C/C não se deforma ou desgasta em atmosferas sem oxigênio. Esta constância das molas é mantida sob repetidos ciclos de aquecimento.

Para mais informações, contate: Lloyd Nagamine, engenheiro de vendas, Across USA, Inc.; tel.: +1 310-635-3555; e-mail: nagamine@accrosscc.com; web: www.acrosscc.com.

 

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