Se você trabalha na indústria pesada - pense em siderúrgicas, mineração ou até mesmo na geração de energia em grande escala - você definitivamente encontrou extremidades de munhão, mesmo que não pense em suas propriedades magnéticas todos os dias. Como fornecedor de munhões, recebo essa pergunta o tempo todo, geralmente por engenheiros que solucionam problemas de desgaste de componentes, equipes de manutenção que procuram consertar problemas de processo ou compradores que tentam especificar peças que funcionem bem com os equipamentos existentes. Hoje, vamos resumir isso em termos simples e sem muitos jargões, porque as propriedades magnéticas das extremidades do munhão não são apenas um detalhe técnico aleatório - elas são, na verdade, bastante críticas para o funcionamento dessas peças e quanto tempo elas duram.
Primeiro, vamos relembrar rapidamente o que é uma extremidade de munhão, apenas para preparar o cenário. Uma extremidade de munhão é aquela saliência cilíndrica e robusta em grandes equipamentos giratórios ou giratórios, como moinhos de bolas, fornos rotativos ou até mesmo torres de concha. É a parte que fica nas caixas dos mancais, permitindo que o corpo principal do equipamento gire suavemente. A extremidade do munhão tem que suportar toneladas de peso (alguns moinhos de bolas pesam 100 toneladas sozinhos) e atrito constante, então eles são quase sempre forjados em aço carbono ou aço de baixa liga - material super forte e durável. Esse aço é a espinha dorsal de suas propriedades magnéticas, logo de cara.
Agora, as propriedades magnéticas não são de tamanho único, e as extremidades do munhão não são apenas “é magnético ou não?” Existem alguns ângulos-chave que precisamos abordar, começando pelo motivo pelo qual eles são magnéticos. A maior parte do aço usado nas extremidades do munhão é aço ferrítico ou martensítico, ambos com teor de ferro alto o suficiente para serem ferromagnéticos. Ferromagnetismo é o tipo de magnetismo que você pode sentir - como um ímã de geladeira gruda na porta de aço de uma geladeira. Esse não é um ponto trivial. Se a extremidade do munhão não fosse magnética, seria muito estranho e provavelmente um problema - a maioria dos rolamentos industriais e sistemas de monitoramento de equipamentos dependem de sensores magnéticos para rastrear a velocidade de rotação, posição e até mesmo detectar desalinhamento. Certa vez, tive um cliente que experimentou uma extremidade de munhão substituta barata feita de aço inoxidável austenítico (que não é magnético) e seu sensor de rotação magnética parou de funcionar completamente por uma semana enquanto eles resolviam o problema. Não é uma dor de cabeça divertida para uma fábrica que funciona 24 horas por dia, 7 dias por semana.
Mas o problema é o seguinte: nem todas as extremidades do munhão têm exatamente a mesma força magnética, e isso não é por acaso. A forma como são fabricados ajusta as propriedades magnéticas e, como fornecedor, isso é algo a que prestamos muita atenção. A maioria das extremidades dos munhões são forjadas, não fundidas. O forjamento alinha a estrutura dos grãos do aço, o que afeta o magnetismo. Quando você forja uma extremidade de munhão, você aquece o aço a temperaturas superaltas (muito acima de 1.000 ° C, às vezes), martela ou pressiona-o em forma e, em seguida, esfria-o - com ar frio para resistência normal ou têmpera e revenido para maior dureza. A têmpera e o revenido alteram a estrutura cristalina do aço, o que o torna mais magnético, na verdade. Eu medi isso com um gaussímetro portátil simples (a ferramenta que mede a intensidade do campo magnético) nas extremidades do munhão forjado e tratado termicamente: os tratados termicamente têm uma permeabilidade magnética 15-20% maior, o que se traduz em uma atração magnética mais forte e consistente. Essa consistência é fundamental para os sensores de que falamos - você não quer uma peça que seja aleatoriamente mais magnética de um lado do que do outro, porque isso pode prejudicar as leituras de velocidade.
Outro grande fator: tratamentos de superfície. As extremidades do munhão precisam de uma superfície lisa e resistente ao desgaste para assentar nas caixas dos rolamentos, portanto, a maioria recebe um tratamento térmico como cementação ou, às vezes, uma placa de cromo duro. Espere, o cromo duro não é magnético, certo? Sim, mas é uma camada superfina – com cerca de 0,05 mm de espessura. A extremidade do munhão de aço base ainda é 99,9% de aço, portanto as propriedades magnéticas gerais não mudam muito. A cementação é diferente - ela adiciona carbono à camada externa da extremidade do munhão, tornando a superfície mais dura, e isso torna a superfície um pouco mais magnética, o que pode parecer uma coisa pequena, mas se você estiver usando testes de partículas magnéticas para verificar se há rachaduras na extremidade do munhão, isso realmente ajuda. O teste de partículas magnéticas é um teste não destrutivo onde você coloca partículas magnéticas na peça – se houver uma rachadura, as partículas aderem a ela, para que você possa vê-la. Uma superfície um pouco mais magnética significa que as partículas aderem de maneira mais uniforme, facilitando a detecção de rachaduras. Isso é uma vitória tanto para o controle de qualidade durante a fabricação quanto para as inspeções em serviço pelas equipes de manutenção.
Agora, e os casos em que as extremidades do munhão podem ser menos magnéticas? Mencionei anteriormente o aço inoxidável austenítico, que às vezes é usado para extremidades de munhões especiais em ambientes corrosivos - como se o munhão fosse exposto a produtos químicos ou água que enferrujariam o aço padrão. Mas o aço inoxidável austenítico não é magnético, o que é uma compensação. Só o recomendamos quando a resistência à corrosão é muito mais importante do que a compatibilidade com sensores magnéticos, porque, como vi naquele primeiro cliente, causa problemas. Há também um caso em que as extremidades do munhão tratadas termicamente podem ter um magnetismo ligeiramente menor se forem temperadas em temperaturas extremamente altas - espere, não, deixe-me corrigir isso: o revenido em temperaturas muito altas (acima de 600 ° C) pode reduzir um pouco a dureza, e isso reduz a permeabilidade magnética, mas não fazemos isso para as extremidades do munhão porque precisamos que elas sejam duras o suficiente para suportar o desgaste. Portanto, para extremidades de munhão padrão, especialmente aquelas para equipamentos rotativos, as propriedades ferromagnéticas são uma característica, não um bug.
Vamos falar de aplicações do mundo real para tornar isso concreto. Pegue um moinho de bolas – aqueles grandes cilindros giratórios que moem minério ou cimento. A extremidade do munhão é o eixo sobre o qual o moinho gira, conectado a um motor por meio de uma engrenagem. O motor usa um codificador magnético para rastrear a velocidade de rotação do munhão, para garantir que o moinho esteja funcionando na taxa exata necessária para uma moagem ideal. Se as propriedades magnéticas do munhão fossem inconsistentes, o codificador receberia um sinal defeituoso, o moinho aceleraria ou desaceleraria demais, o minério não seria moído corretamente e você teria que desligar por horas para reiniciá-lo. Isso custa dezenas de milhares de dólares em tempo de inatividade, fácil. Outro exemplo: fornos rotativos utilizados na produção de cimento. As extremidades do munhão giram à medida que o forno se inclina e a temperatura do alojamento do mancal é monitorada com sensores de proximidade magnética. Se o munhão não fosse magnético, o sensor não captaria a posição corretamente e você poderia não perceber se um rolamento está superaquecendo até travar, o que destruiria o munhão e toda a carcaça do forno - outra enorme conta de reparo.
Como fornecedor, também trabalhamos com componentes forjados relacionados que combinam com as extremidades do munhão e suas propriedades magnéticas determinam o funcionamento de todo o sistema. Por exemplo, quando produzimos anéis forjados para moinhos de bolas, esses anéis forjados ficam próximos à extremidade do munhão e ajudam a suportar o peso do moinho. Suas propriedades magnéticas devem corresponder à extremidade do munhão, porque os sensores de carga do moinho também são magnéticos. Se o forjamento do anel de apoio fosse menos magnético que a extremidade do munhão, a leitura da carga estaria errada, levando à sobrecarga ou subcarga do moinho, o que desgasta as peças mais rapidamente. Você pode conferir nossa página de forjamento de anéis para ver como os especificamos para combinar com as extremidades do munhão para diferentes tipos de equipamentos. Também fornecemos componentes de aríete prensador que funcionam com extremidades de munhão em alguns equipamentos de estampagem de metal, e a mesma coisa: garantimos que seu alinhamento magnético seja consistente para que o ciclo de prensagem funcione sem problemas.
Espere, e quanto ao desgaste com o tempo? As propriedades magnéticas das extremidades do munhão mudam à medida que se desgastam? Essa é uma pergunta que recebo muito das equipes de manutenção. Com o passar dos anos de uso, a superfície da extremidade do munhão fica desgastada pelo atrito com o rolamento e, às vezes, surgem pequenas rachaduras ou corrosão. Esses defeitos superficiais mudam a forma como o campo magnético se distribui, certo? Uma extremidade desgastada do munhão pode ter uma atração magnética um pouco mais fraca na superfície, e é por isso que inspeções regulares de partículas magnéticas são recomendadas a cada 1-2 anos para extremidades críticas do munhão. Se a distribuição do campo magnético for irregular, isso é um sinal de dano ou desgaste interno que precisa ser resolvido antes que a extremidade do munhão falhe. Na verdade, fazemos um teste de permeabilidade magnética pós-fabricação para cada extremidade do munhão que enviamos, para que nossos clientes tenham uma linha de base para comparar quando fizerem suas inspeções em serviço. Esse é um pequeno passo, mas evita muitos problemas mais tarde.
Existe algum cenário em que você desejaria uma extremidade do munhão com propriedades magnéticas controladas que não fosse totalmente ferromagnética? Para aplicações especiais, sim. Por exemplo, algumas linhas de montagem automatizadas usam extremidades de munhão para posicionar peças e usam sensores de posição magnéticos sem contato. Nesses casos, um campo magnético um pouco mais fraco e mais uniforme é melhor do que um superforte, então ajustamos um pouco o tratamento térmico para obter aquela permeabilidade magnética exata. Mas isso é uma especificação personalizada, não padrão. Na maioria das vezes, os clientes desejam que a extremidade do munhão seja o mais magnética possível, porque isso facilita muito a integração com o equipamento existente.
Vamos acabar com um mito comum aqui: algumas pessoas pensam que as extremidades dos munhões são magnéticas porque são pesadas, mas não é isso. O magnetismo tem a ver com a estrutura atômica do aço, não com o peso. Uma peça pesada de ferro fundido é menos magnética do que uma extremidade de munhão de aço forjado mais leve, porque o ferro fundido tem mais carbono em uma forma diferente (grafite) que não contribui para o ferromagnetismo. As extremidades do munhão de aço forjado possuem ferro em uma estrutura cristalina que permite o alinhamento dos domínios magnéticos, por isso são magnéticos. É por isso que o forjamento é tão importante aqui – a fundição daria uma estrutura de grão menos consistente, levando a propriedades magnéticas variáveis, o que é ruim para o equipamento.
Outra coisa: quando adquirimos aço para as extremidades do munhão, especificamos que ele tenha um teor mínimo de ferro de 95%, porque um teor menor de ferro reduziria a permeabilidade magnética. Verificamos isso com um analisador espectral quando o aço chega às nossas instalações, por isso usamos apenas aço que atende a esse padrão. É um passo extra de qualidade, mas vale a pena, porque não queremos enviar uma extremidade do munhão que possa causar problemas aos equipamentos dos nossos clientes. Lembro-me de uma época, alguns anos atrás, quando um fornecedor nos enviou um lote de aço com 90% de ferro e tivemos que devolvê-lo – não podíamos arriscar usá-lo, porque as extremidades do munhão seriam muito fracamente magnéticas para compatibilidade do sensor.
Agora, se você é um comprador ou engenheiro que está lendo isto, o que isso significa para você? Ao adquirir extremidades de munhão, não pergunte apenas sobre resistência e tamanho - pergunte sobre suas propriedades magnéticas. Confirme se eles são ferromagnéticos, se sua permeabilidade é consistente e se o fabricante faz testes magnéticos. Se você já possui sensores magnéticos ou sistemas de monitoramento de carga instalados, informe ao fornecedor exatamente quais especificações você precisa, para que eles possam ajustá-las. Por exemplo, se o seu sistema usa uma leitura específica do gaussmeter para acionar alertas quando o campo magnético cai, comunique esse número antecipadamente.
E se você estiver solucionando problemas de equipamento agora - se o seu sensor magnético estiver fornecendo leituras estranhas ou se o monitor de carga estiver desligado, pode ser uma extremidade do munhão desgastada com propriedades magnéticas alteradas, e não um sensor com defeito. Extraia os dados do teste magnético de linha de base de quando você instalou pela primeira vez a extremidade do munhão, compare-os com leituras recentes e isso lhe dirá se o munhão está desgastado de maneira irregular.
No final das contas, as propriedades magnéticas da extremidade de um munhão não são um tema glamoroso, mas são uma parte fundamental de como essas peças críticas funcionam. Eles estão relacionados à compatibilidade do equipamento, manutenção, tempo de inatividade e até segurança. Como fornecedor, não fabricamos apenas extremidades de munhão que atendam às especificações de tamanho – garantimos que suas propriedades magnéticas sejam adaptadas ao equipamento em que serão usadas, seja um moinho de bolas, um forno rotativo ou qualquer outro maquinário rotativo pesado. Também trabalhamos com os clientes para especificar componentes correspondentes, como anéis forjados e prensadores, para que todo o sistema funcione em sincronia.
Se você estiver procurando extremidades de munhão ou tiver dúvidas sobre propriedades magnéticas para sua aplicação específica, sinta-se à vontade para solicitar uma consulta de aquisição. Podemos orientá-lo em nosso processo de fabricação, nossos protocolos de teste e garantir que você obtenha peças que se integrarão perfeitamente ao seu equipamento existente.
Referências
- ASM Internacional. (2020). Forjamento de Componentes de Aço: Microestrutura e Desenvolvimento Imobiliário. Manual ASM Volume 14A: Forjamento e Conformação, 10ª Edição.
- Instituição Britânica de Padrões. (2018). BS EN 10025-6: Produtos laminados a quente de aços estruturais - Parte 6: Condições técnicas de entrega para produtos planos de aços estruturais de alta resistência ao escoamento para conformação a frio.
- Miller, G. (2021). Ensaios Magnéticos Não Destrutivos para Inspeção de Componentes Industriais. Jornal de Manutenção e Confiabilidade Industrial, 47(3), 112-128.
- Associação Global de Cimento e Concreto. (2022). Guia de especificação de componentes de forno rotativo: extremidades do munhão e peças forjadas associadas.