Desgaste erosivo a úmido de um ferro fundido alto cromo : análise da influência da variação do ângulo de impacto e da composição da polpa erosiva.
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Data
2024
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Resumo
As bombas de polpa são máquinas de fluxo ou turbo-máquinas utilizadas para o
transporte de polpas (lama, argila, areia, minérios e rejeitos) a curtas e médias distâncias através
de dutos, minerodutos e tubulações. Durante o bombeamento, ocorrem interações mecânicas
entre as partículas sólidas, os líquidos e os componentes mecânicos deste equipamento
resultando em altas taxas de desgaste erosivo, abrasivo e corrosivo, principalmente nos rotores
das bombas.
Este trabalho teve como um dos objetivos o projeto, construção e validação de um
equipamento para a realização de ensaios de erosão a úmido. Este equipamento foi utilizado
para avaliar a influência da variação do ângulo de impacto e da composição das polpas erosivas
sobre a resistência ao desgaste erosivo de amostras de ferro fundido alto cromo (FFAC)
provenientes de um rotor de bomba de polpa. Também foram realizados ensaios de abrasão
Miller/SAR variando a composição das polpas a fim de comparar com os resultados da erosão.
Foram realizados ensaios de erosão com ângulos de incidência 30o, 45°, 60° e 90°
utilizando uma polpa erosiva com concentração de 20% em peso de areia de sílica. A partir dos
resultados, observou-se que a taxa de desgaste erosiva seguiu um padrão clássico de variação
com o ângulo de impacto para os materiais dúcteis. Houve um aumento da taxa de erosão com
o aumento do ângulo até alcançar o pico de desgaste a 45°, seguido pelo decréscimo do desgaste
até a taxa mínima a 90°. A perda de massa das amostras erodidas a 45° foi 2,8 vezes maior do
que na condição de erosão a 90° indicando que, devido à condição de contato da polpa com a
superfície das amostras, mecanismos erosivos e abrasivos atuaram de forma sinérgica
favorecendo o desgaste. De modo geral, as amostras erodidas em ângulo normal apresentaram
os mecanismos de desgaste por deformação plástica da matriz e fratura de carbonetos, enquanto
para ângulos menores, os mecanismos de micro corte e micro sulcamento estiveram mais
presentes.
Polpas com concentração de 20% em peso e constituídas pela mistura minério de ferro
hidratado e areia de sílica, foram utilizadas nos ensaios de erosão em ângulo normal e abrasão
Miller/SAR. Nos ensaios de erosão a úmido, foi observada uma tendência na qual as polpas
com maiores teores de sílica causaram maiores perdas de massa nas amostras de FFAC. A polpa
(P1), com 100% de partículas sólidas de sílica, causou perda de massa 3,2 vezes maior que a
polpa de minério hidratado (P5). Enquanto as polpas compostas pela mistura dos dois abrasivos
(P2, P3 e P4) foram responsáveis por desgastes intermediários com maiores níveis de perda de
massa para as polpas com maiores teores de sílica. Para o desgaste abrasivo, utilizando o ensaio
Miller/SAR, foi observada tendência semelhante de maior abrasividade para as polpas que
continham maiores concentrações de sílica e menor abrasividade para a polpa de minério
hidratado. O índice de abrasividade Miller foi de 93,0 para a polpa P1 sendo este
aproximadamente 1,65 vezes maior que para polpa P5 (56,0). As demais polpas apresentaram
abrasividades intermediárias.
Descrição
Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
Palavras-chave
Tribologia - desgaste, Ferro fundido, Bombas centrífugas, Minérios de ferro
Citação
SILVA, Renato Chaves Pereira da. Desgaste erosivo a úmido de um ferro fundido alto cromo: análise da influência da variação do ângulo de impacto e da composição da polpa erosiva. 2024. 154 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) – Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2024.