Como Processar Aços Pré-Pintados

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1 ANEXO B Tradução adaptada da série de brochuras desenvolvida pela NCCA National Coil Coating Association Como Processar Aços Pré-Pintados Apêndice II Alimentação de Bobinas A alimentação das bobinas pode ser realizada através de diversos métodos. Os três métodos mais comuns incluem: Um berço revestido horizontal que permite ao carro de bobinas entrar sob as bobinas para colocá-las no mandril. Várias bobinas podem ser posicionadas nos berços usando uma talha ou empilhadeira, e nenhum outro dispositivo mecânico é usado para mover as bobinas exceto o carro de bobinas (Figura II-A) Transportadores de bobinas (veja figura II-C) consistem de uma correia sem fim contendo berços de bobinas colocados em linha com um sistema de alimentação de carro de bobinas. Altas pressões nos pontos de apoio e, novamente, impacto com batentes são um risco para as bobinas pré-pintadas. Este equipamento, em conjunto com todo o maquinário de manuseio e processamento de bobinas, deve ser limpo, com áreas de contato suaves e livres de saliências. Figura II-A Figura II-C Rampas de Alimentação de Bobinas são planos inclinados com batentes operados hidráulica ou mecanicamente para controlar a descida da bobina e para agirem como dispositivo de armazenagem para as bobinas que estiverem esperando o processamento (veja a (figura II-B). Podem ocorrer danos na parte exterior da tira ao descer em batentes intermediários ou no batente do carro de bobinas, a menos que sejam tomadas precauções para impedir o impacto excessivo, reduzindo a velocidade da bobina e colocando uma camada amortecedora no próprio batente. Figura II-B 20 A Tecnologia do Aço Pré-Pintado CSN

2 Tradução adaptada da série de brochuras desenvolvida pela NCCA National Coil Coating Association Como Processar Aços Pré-Pintados ANEXO B Apêndice III Desbobinamento Embora os princípios básicos do desbobinamento sejam relativamente simples, um cuidado maior com o equipamento e com as técnicas é necessário para assegurar uma operação livre de problemas. Desbobinadores de Eixo Horizontal Berços rolantes de bobinas tem a vantagem de serem relativamente baratos com uma velocidade de desbobinamento que independe do diâmetro externo da bobina. Berços de bobinas podem ser motorizados ou não. As unidades motorizadas são geralmente preferidas, uma vez que elas tendem a causar menos danos. Em unidades motorizadas, as bobinas são movimentadas por um motor, rolos pressionadores ou pelo equipamento de processamento. Este processo requer contato com os rolos de apoio. Riscos na superfície da bobina podem ser um problema se ocorrer deslizamento. Previna que o material arraste no chão ou no fosso de looping, controlando o tamanho do loop através da tensão da tira, ou protegendo as áreas de contato para impedir o riscamento. Desbobinadores de Eixo Vertical Há ocasiões em que é preferível desbobinar bobinas com o eixo da bobina na posição vertical. Para bobinas pequenas, o equipamento de desbobinamento não necessita ser necessariamente caro. A Figura III-A ilustra uma mesa giratória não tracionada de baixo custo com um dispositivo de frenagem para impedir o desbobinamento. Este tipo de desbobinadeira também permite um manuseio mais fácil de bobinas pequenas por uma empilhadeira. Figura III-A Bobinas estreitas causam maior risco no desbobinamento horizontal a menos que haja apoio adequado de forma que a bobina não se incline. Desbobinadores tipo Mandril A seleção do mandril deve ser baseada no peso e largura máximos do material a ser desbobinado. Muitos estilos e tipos estão disponíveis. O projeto apropriado de mandril deve impedir a sobreexpansão e a curvatura excessiva da superfície para impedir danos ao interior da bobina. Desbobinadores tipo Cone Desbobinadores tipo cone apoiam bobinas em cada lado com cones curtos e cônicos permitindo que uma faixa de diâmetros internos sejam manuseados. Contudo, as larguras de bobina mínimas são restritas com este tipo de equipamento. O controle do grau de entrada dos cones no diâmetro interno da bobina é importante para minimizar a distorção da borda no diâmetro interno isto é especialmente importante ao trabalhar com bobinas de substrato fino ou macio. A Tecnologia do Aço Pré-Pintado CSN 21

3 ANEXO B Tradução adaptada da série de brochuras desenvolvida pela NCCA National Coil Coating Association Recomendações de Saúde e Segurança É prudente em todas as formas de união ou junção consultar a Folha de Dados de Segurança dos Materiais e as recomendações de segurança dos métodos e processos de união a serem utilizados. Alguns materiais ou vapores do processamento podem ser tóxicos. A exposição a estes pode causar irritação. Contudo, o risco geral do manuseio dos materiais é mínimo se existir a seleção apropriada de equipamento, o uso do pessoal treinado, higiene, planejamento e os EPIs apropriados forem usados. Padrões de Caracterização Mecânica da ASTM para Juntas Designação ASTM Teste de cisalhamento por sobreposição simples D 1002 D 3983 Teste de cisalhamento por sobreposição dupla D 3258 Teste de impacto lateral D 950 Teste de flexão D 1184 Testes de fluência D 2294 Projeto O projeto da montagem e união não é apenas uma simples questão de custos de equipamentos, instalação, confiabilidade, qualidade e produtividade. Os projetistas de hoje precisam se familiarizar com um conjunto muito mais amplo de tecnologias de montagem e união. Projeto da junção Reciclabilidade Facilidade de manutenção Ergonomia/Fatores humanos Teste de fadiga de cisalhamento D 3166 Testes de esfoliação a 90 D 3167 Testes de esfoliação a 180 D 903 Teste de descascamento em subida de tambor D 3167 Teste de clivagem D 3762 Resistência a agentes químicos D 896 Teste de umidade D 1183 Resistência à temperatura D 1151 D 2295 D 2257 Envelhecimento acelerado D 1183 Testes Cada método de união tem seus próprios procedimentos de teste. Consulte os guias da Sociedade Americana de Métodos de Teste (ASTM) para os procedimentos de teste específicos para o método de união em questão. 22 A Tecnologia do Aço Pré-Pintado CSN

4 Tradução adaptada da série de brochuras desenvolvida pela NCCA National Coil Coating Association ANEXO B Introdução O propósito deste material é fornecer uma visão geral das técnicas de montagem e união para metal pré-pintado. Em alguns casos a substituição direta do aço pelo aço pré-pintado é possível, sem serem necessárias mudanças em termos de montagem. Melhores resultados, contudo, são obtidos quando o projeto da junta, a técnica de fixação e montagem e as ferramentas são consideradas no estágio de projeto. A participação do fornecedor de aço pré-pintado, dos fornecedores dos sistemas de pinturas, do fornecedor do sistema de fixação e/ou montagem e do setor de Engenharia do cliente, será essencial na escolha do melhor método. Este guia contém recomendações que podem ser aplicáveis a sua indústria. Contudo, uma vez que as práticas podem variar de cliente para cliente, estas recomendações não devem ser consideradas definitivas para suas instalações. Para obter uma melhor assistência na determinação dos métodos adequados para suas instalações, contate seu representante CSN de aço pré-pintado. As melhores técnicas de montagem e união que podem ser usadas com aços pré-pintados são as seguintes: I. Adesivas II. Mecânica (com fixadores) III. Mecânica (sem fixadores) IV. Soldagem Adicionalmente, devem também ser consideradas combinações destas técnicas. Uma Abordagem de Equipe Fornecedor de Pré-Tratamento Fornecedor de Pintura e Fornecedor de Metal Necessidades do Cliente Métodos de Montagem e união Revestidores de Bobinas A Tecnologia do Aço Pré-Pintado CSN 23

5 ANEXO B Tradução adaptada da série de brochuras desenvolvida pela NCCA National Coil Coating Association I. Montagem com Adesivos Estruturas e produtos unidos com adesivos não apresentam alterações de forma e estrutura. As superfícies expostas não são desfiguradas e os contornos não são modificados. Isto é importante tanto para a função como para a aparência. O metal pré-pintado é freqüentemente um bom candidato para união com adesivos, porque existe uma boa distribuição e resistência as tensões aplicadas. É importante considerar a junta com adesivos no estágio inicial de projeto para maximizar a performance da junta colada. Em geral, adesivos fornecem melhor resistência ao cisalhamento versus resistência a flexão. Portanto, o projeto de uma união que distribua as tensões no sentido de corte vai maximizar a resistência e a performance da junta. As características gerais de juntas por adesivos incluem: Não ocorrem alterações na forma ou estrutura do material Distribuição uniforme de tensões Boa resistência ao cizalhamento, compressão e tração Baixa resistência ao dobramento Resistência à fadiga e cargas cíclicas Minimização ou prevenção da corrosão galvânica União de materiais não similares com formas diferentes Adesivos estruturais são resistentes à carga. Isto é, eles adicionam resistência aos produtos que estão sendo unidos. Os sete adesivos estruturais mais usados são: Epóxis Uretanos Cianoacrílicos Acrílicos Anaeróbicos Fundidos a quente Silicones A. Atributos dos Adesivos Estruturais Epóxis O mais conhecido e usado Pode atender a uma variedade de necessidades de união Juntas rígidas Preenche lacunas com pouco encolhimento Excelente resistência Disponível em uma ou duas partes Disponível em pasta ou filme Resistente à umidade, a solventes e a uma variedade de contaminantes Uretano Une materiais permeáveis e impermeáveis Tenacidade e flexibilidade a baixas temperaturas Grande resistência ao cisalhamento Excelente resistência à água e umidade quando curado Normalmente composto por dois componentes Cianoacrílicos Cura instantânea Cura em temperatura ambiente em superfícies não porosas Adaptável a processo de linha de montagem Viscosidade variável Excelente limite de resistência à tração Acrílicos Cura rápida Dois componentes Alta resistência ao cisalhamento Pode ser usada em superfícies menos preparadas Juntas flexíveis Resistência a esfoliação e impacto Embora seja um adesivo de duas partes, a resina é aplicada à uma superfície e um acelerador à outra. As partes podem ser deixadas de lado por semanas sem nenhum efeito prejudicial. Uma vez que as partes são unidas, a resistência é obtida normalmente em alguns minutos. Anaeróbicos Um componente manual ou automatizada Alta resistência à tração e ao cisalhamento para conjuntos de superfície plana. Fundidos a quente Uniões flexíveis e rígidas Obtém 80% da resistência da união em segundos Une superfícies permeáveis ou impermeáveis Sem preparação elaborada da superfície Insensível à umidade e à maioria dos solventes Silicone Um componente Cura à temperaturas ambientes Aplicação manual ou automatizada Ampla faixa de temperatura de operação Vida útil longa Resistente a UV e ataque de ozônio Boa capacidade de preenchimento de lacunas Boa resistência a esfoliação e ao impacto 24 A Tecnologia do Aço Pré-Pintado CSN

6 Tradução adaptada da série de brochuras desenvolvida pela NCCA National Coil Coating Association ANEXO B Tabela 3: : Para Você usar uma Pintura Compatível com Adesivo, deve: Junta Reforçada. Estas juntas são usadas para minimizar a deflexão e vibrações em chapas finas. 1. Remover Ceras e Óleos 2. Mudar Polímero/Química da Pintura Flange de Bainha Uniões Reforçadas 3. Monitorar Tempo de Permanência no Forno de Cura da Pintura Seção T Seção em Chapéu B. Fatores a considerar ao unir aço pré-pintado com adesivo Revestimentos Processo de Fabricação Processo de Revestimento de Bobinas Revestimento posterior Corrugado Juntas Sobrepostas. A junta sobreposta simples pode ser sujeita a tensões de flexão devido as forças de cisalhamento não estarem alinhadas. A junta sobreposta de entalhe alinha as tensões e pode ser formada por operações de conformação simples. A junta simples cônica permite dobrar a borda da junta. A sobreposição de topo de encaixe duplo é adequada a materiais mais espessos. Juntas Transversais em chapas de aço. Estas juntas usualmente requerem conexões suplementares simples. Os seguintes parâmetros não devem ser alterados após o adesivo, revestimento e processo terem sido escolhidos: revestimento composição dos ingredientes matéria prima Tempo de cura do revestimento e temperatura Lubrificantes de estampagem e moldagem Manuseio do material Juntas Sobrepostas Simples Simples Cônica Entalhe Topo Lembre-se: a aderência depende do tipo e preparação da superfície! Encaixe Juntas transversais para chapas de aço Topo em Ângulo Reto Encaixe Duplo Apoio em Ângulo Reto A Tecnologia do Aço Pré-Pintado CSN 25

7 ANEXO B Tradução adaptada da série de brochuras desenvolvida pela NCCA National Coil Coating Association C. União com Adesivo em Metal Pré-Pintado: Estudo de Caso O exemplo a seguir ilustra um caso real de união de um metal pré-pintado a uma armação estrutural usando adesivos. Fita Sensível à Pressão Seção transversal da fita adesiva sensível à pressão de dois lados juntando duas seções de metal pré-pintado Uma tampa de aço pré-pintada sendo afixada em uma estrutura Metal Pré-Pintado Adesivo Metal Pré-Pintado Estrutura Filme de transposição unido com fita Metal Pré-Pintado TIPOS DE TENSÃO EM UNIÕES O adesivo é mais forte quando tensionado nestes modos: Cisalhamento Compressão Tensão O adesivo é mais fraco quando tensionado destes modos: Descascamento Clivagem 26 A Tecnologia do Aço Pré-Pintado CSN

8 Tradução adaptada da série de brochuras desenvolvida pela NCCA National Coil Coating Association ANEXO B II. Montagem Mecânica com Fixadores Parafuso e Porca Existe um grande número de fixadores mecânicos que oferecem flexibilidade de projeto e montagem. Os fixadores mecânicos são simples de usar com metais pré-pintados. As aplicações podem ser manuais, semi-automáticas ou completamente automatizadas. Existem programas, serviços on-line com fornecedores e modelos que ajudam os projetistas a encontrar o sistema adequado de fixação. Aqui estão apenas alguns dos fixadores mecânicos que podem ser usados. Há muitas outras variações para atender a necessidades de projetos de produtos específicos. Porcas de Aço em Chapas Tipos de Fixadores e Atributos 1. Parafusos Estes são os mais simples fixadores mecânicos, e estão disponíveis em uma ampla faixa de medidas e formas. Alguns dos atributos estão listados abaixo: Aplicados manualmente ou de forma semi-automática Grande variedade de modelos Fácil aplicação num sistema de montagem Boa resistência mecânica Baixo custo Ampla flexibilidade para projetos Métodos e resultados de testes bem documentados Adaptabilidade com outras técnicas de fixação e união Opções de desmontagem Condutividade elétrica pode ser considerada Sistema de perfuração deve ser avaliado União de Chapas pré-pintadas usando parafuso auto-perfurante 2. Rebites Uma grande variedade de tipos de rebites estão disponíveis e constituem um método bastante difundido de união em metal pré-pintado, com resistência e confiabilidade. Alguns aspectos são considerados abaixo. Facilmente automatizado Fornece excelente resistência ao cisalhamento e a tração Grande variedade de estilos para se adequar ao produto e projeto Revestimento colorido disponível Adaptável a uma ampla faixa de espessuras de materiais Condutividade elétrica pode ser considerada União de Chapas pré-pintadas usando rebites A Tecnologia do Aço Pré-Pintado CSN 27

9 ANEXO B Tradução adaptada da série de brochuras desenvolvida pela NCCA National Coil Coating Association III.Montagem Mecânica Sem Fixadores Conformação de Travamento Estas técnicas de união são uma boa escolha para materiais pré-pintados. Elas são facilmente automatizáveis e a maioria destas técnicas já estão bem estabelecidas. Tipos e Atributos I. Montagem com sistema de Costura Macho/Fêmea A costura macho/fêmea é uma técnica simples mas efetiva onde a conformação de chapas por rolos é parte do processo de fabricação. Os atributos da costura macho/fêmea são: Juntas projetadas para desmontagem ou travagem Técnicas estabelecidas Costuras fixas ou chatas Costuras simples ou duplas Projeto para minimizar o acúmulo de juntas Repetibilidade Conjuntos de Costura Macho/Fêmea 2. Encaixe com presilhas Este é um método efetivo e de baixo custo para juntar componentes. É particularmente efetivo para metal prépintado. Os atributos estão listados abaixo: As Ferramentas convencionais são freqüentemente as únicas Ferramentas requeridas. O travamento após a montagem é simples Garras podem ser dobradas após a montagem Clipe de mola tubular juntando duas bordas conformadas 1. Dobramento 2. Bordas 3. Achatamento 28 A Tecnologia do Aço Pré-Pintado CSN

10 Tradução adaptada da série de brochuras desenvolvida pela NCCA National Coil Coating Association ANEXO B 3. Clinching O Clinching é um método de fixação mecânica para metal pré-pintado que fornece uma união resistente à vibração. O Clinching é uma combinação de embutimento e moldagem que une duas camadas de metal. Uma punção impulsiona o metal em uma matriz que produz uma impressão. Uma força adicional expande a camada superior de forma que a camada de cima não pode ser puxada para fora. Há alguns sistemas patenteados disponíveis. Os atributos estão listados abaixo: Boa aparência Repetibilidade e confiabilidade Sem bordas cortantes, lascas ou rebarbas Ótima resistência mecânica Juntas a prova de vazamentos O processo pode ser automatizado Clinching Inferior ou Redondo Junta típica inicialmente desenvolvida para indústria de latas de folha de flandres A Tecnologia do Aço Pré-Pintado CSN 29

11 ANEXO B Tradução adaptada da série de brochuras desenvolvida pela NCCA National Coil Coating Association IV. Soldagem E usando uma solda projetada escondida. Ao considerar qualquer processo de soldagem para materiais pré-pintados, há vários fundamentos básicos de soldagem que precisam ser entendidos. Primeiro, é importante entender que você basicamente não pode soldar através da maioria das pinturas. A menos que esta tenha sido especificamente formulada para soldagem, a pintura é um isolante e não vai conduzir a corrente de soldagem. Projeção pré-estampada no painel traseiro Projeção da solda Projeção do contato A indústria de pintura fornece primers soldáveis que vão permitir solda ponto e/ou soldagem projetada através do primer. O processo de soldagem produz calor suficiente para fundir o metal na união. Este calor vai descolorir e possivelmente queimar a pintura se a solda se aproximar muito do metal prépintado. Ao utilizar um processo de soldagem para metais prépintados o projeto da junta deve ser configurado de forma a minimizar o efeito deste calor. O melhor método de soldagem precisa ser selecionado em conjunto com o desenho da união. Ao projetar a montagem de um conjunto pré-pintado para o processo de soldagem, é melhor que uma das duas partes envolvidas não seja pintada. Isto vai permitir à corrente de solda passar através da parte não pintada e ser soldada na parte de trás da parte pré-pintada. Bordas ou faixas sem pintura podem ser fornecidas pelo revestidor de bobinas. Outra consideração inicial para o processo de soldagem e metais pré-pintados é se a solda vai ou não aparecer no produto final. Se a solda ficar completamente escondida, é possível que a descoloração por calor não seja um problema. Dois tipos comuns de projeto que consideram a questão estética deixando apenas uma tira sem pintura Painel traseiro A. Tipos de Soldagem Flange do gabinete 1. Soldagem por Resistência Soldagem por resistência é melhor realizada quando o lado reverso da junção é deixado sem pintura (veja abaixo). A soldagem por projeção fornece uma união para superfícies pintadas (veja a página seguinte). A soldagem por projeção e solda-ponto são duas técnicas de soldagem por resistência que são comumente usadas para metal pré-pintado. Os atributos da soldagem por resistência são os seguintes: Concentração de calor pode descolorir a área pintada; Componentes fixadores rosqueados são freqüentemente soldados por projeção no metal pré-pintado; Múltiplas soldas podem ser feitas ao mesmo tempo. Soldagem por resistência Solda A pintura pára neste ponto Gabinete pré-pintado Parte de trás (aço soldável) 30 A Tecnologia do Aço Pré-Pintado CSN

12 Tradução adaptada da série de brochuras desenvolvida pela NCCA National Coil Coating Association ANEXO B Soldagem por projeção Soldagem por descarga de capacitor Eletrodos Transformador E - + F A V S Superfície aparente 2. Descarga de capacitor Fixadores são freqüentemente soldados por resistência em aço pré-pintado para ligação mecânica a outros componentes (veja abaixo). A Soldagem por descarga de capacitor usa menos energia e produz soldas de visibilidade reduzida comparadas à soldagem por resistência. Os atributos da soldagem por descarga de capacitor estão listados a seguir: Baixo requisito de energia; ciclo de curta duração; Múltiplas soldas podem ser feitas simultaneamente; Minimiza a descoloração e dano à pintura; Reduz os investimentos iniciais. Soldagem a laser 3. Laser A Soldagem a laser pode ser usada para unir tubulações de metal produzindo uma costura fina e discreta (veja abaixo). A Solda a laser tem sido comercializada para soldar costuras de tubos de metal pré-pintado produzindo uma costura de solda muito fina. Os atributos da soldagem a laser estão listado a seguir: Mínima distorção no contato; Costura de solda muito fina; Permite soldagem de topo na união; Reduz a descoloração e danos mínimos no sistema de pintura. Fixadores são freqüentemente soldados por resistência em aço pré-pintado B. Atributos de Soldagem Resistência mecânica da junção Processo rápido União é instantânea Durabilidade Processos bem conhecidos Métodos, testes e resultados são bem documentados Aplicação automatizada em linhas de montagem A Tecnologia do Aço Pré-Pintado CSN 31