O jateamento com granalha bombardeia superfícies com um jato controlado de pequenas esferas de aço redondas para limpar, descascar revestimentos, aumentar a resistência à fadiga e alterar as propriedades da superfície. Mas como exatamente o jateamento com um jato de ar comprimido de minúsculas esferas metálicas proporciona mudanças físicas tão drásticas?
O processo conta com três componentes principais – abrasivo, sistema de aceleração e contenção – orquestrados para executar tarefas como remoção de ferrugem, acabamento de soldas, remoção de tinta, rugosidade do substrato e martelamento de metal. Vamos analisar as etapas e a física por trás desse versátil processo industrial e saber mais sobre o trabalho com jateamento de granalha.
Fundamentos do Jateamento
Embora o equipamento para jateamento de granalha esteja disponível em muitas configurações, o processo básico consiste em várias etapas integradas:
Carregamento de componentes
As peças de trabalho são fixadas em um compartimento, como uma máquina de jateamento de mesa, um cesto de tombamento ou uma correia transportadora. Isso contém com segurança o caos do jateamento.
Aceleração de mídia
Um sistema de jato de ar comprimido, uma roda propulsora de alta velocidade ou uma carga eletromagnética aceleram a mídia de aço a velocidades superiores a 100 km/h. Isso armazena energia cinética.
Impacto controlado
O fluxo do meio é concentrado através de bicos na superfície preparada. As partículas colidem violentamente com o substrato, liberando energia no impacto.
Deformação plástica
A ação de martelamento resultante deforma plasticamente a superfície por compressão. Isso altera a rugosidade, a textura, a resistência à fadiga, as tensões, etc.
Contenção de mídia e poeira
Os materiais e detritos utilizados são coletados, filtrados e separados para recuperação do material e descarte do pó. Isso permite uma reciclagem eficiente.
Agora, vamos nos aprofundar nessas etapas básicas de jateamento e na física subjacente que impulsiona as transformações dramáticas da superfície.
Propriedades de mídia são importantes
Nem todos os abrasivos de jateamento são criados iguais. As propriedades do abrasivo influenciam fortemente o desempenho e os efeitos superficiais. O jateamento com granalha utiliza partículas metálicas esféricas com tamanhos que variam de microfinas a grandes diâmetros:
- O aço carbono é comum por sua versatilidade e custo
- O aço inoxidável adiciona resistência à corrosão
- Ferro fundido para tarefas de remoção pesada
- Cerâmicas/ligas para substratos delicados
O meio deve ser duro o suficiente para suportar impactos repetidos, mas dúctil o suficiente para se deformar em vez de se estilhaçar com o contato. A dureza varia de Rockwell C45 a 65 para granalhas de aço. À medida que a dureza aumenta, a integridade da granalha melhora, mas o risco de danos ao substrato também aumenta.
O tamanho do disparo afeta diretamente a intensidade da explosão. Diâmetros menores são mais tolerantes, enquanto diâmetros maiores tornam-se bastante agressivos. Os tamanhos típicos abrangem:
- Micro shot de 010 a 045 polegadas para acabamento
- Tiro padrão de 045 a 075 polegadas para limpeza/decapagem
- Mais tiro de 075 a 125 polegadas para remoção de material pesado
As partículas precisam permanecer esféricas após as colisões, ao contrário dos grãos de areia afiados que se incrustam nas superfícies. Tamanho e formato consistentes garantem padrões de explosão previsíveis e reciclabilidade.
Com parâmetros ajustados ao substrato, o meio ideal transfere energia eficientemente para a superfície sem danificá-la. A seguir, vamos analisar como acelerar esse meio até velocidades úteis.
Acelerando a Mídia
Enquanto as fórmulas convertem o ar de entrada em velocidade do meio, a velocidade do disparo é o fator crucial que determina a intensidade do impacto. A aceleração depende de ar pressurizado, rodas centrífugas ou sistemas eletromagnéticos para impulsionar o meio:
- Jato de ar: pistolas de ar pressurizado impulsionam o fluido através de bicos, atingindo 25 a 150 psi. Fácil de operar e manter.
- Jateamento por roda: Rodas giratórias de pás ou palhetas arremessam o material radialmente por meio de forças centrífugas de até 175 km/h. Permite um padrão de jato espalhado.
- Explosão magnética: bobinas eletromagnéticas carregam eletricamente a mídia para aceleração do campo magnético, permitindo controle preciso de velocidade/fluxo.
O design do bico também ajusta o jato. Bicos Venturi afunilam o material, atingindo velocidades supersônicas. Cabeças rotativas varrem o material em padrões circulares para maior cobertura de superfície. Cada abordagem desempenha um papel com base em fatores como características do material, geometria do componente e velocidade/padrão desejado.
Ajustar a velocidade e os padrões de jato proporciona controle sobre a intensidade do impacto na superfície de trabalho. Mas é preciso mais do que apenas pulverização aleatória para produzir efeitos benéficos…
Direcionando a Explosão
Além da aceleração, o material deve atingir as superfícies em um ângulo ideal. Câmeras de mídia registram a detonação em Norfolk em andamento.
O impacto direto de 90 graus proporciona a máxima transferência de energia cinética. Ângulos de inclinação redirecionam grande parte da força, minimizando os efeitos. A distância de pulverização reduz ainda mais a intensidade à medida que a velocidade diminui.
Tipos de bicos, tamanho, padrões de pulverização, velocidade de deslocamento e posição ajustam com precisão o ângulo de impacto e a cobertura da superfície. O contato controlado e uniforme do jato garante um tratamento completo.
Com os parâmetros ajustados, o fluxo de mídia canaliza a potência cinética bruta para a superfície preparada. Mas por que essa força invisível produz mudanças tão visíveis na superfície?
Aproveitando a energia cinética por meio da deformação plástica
A energia cinética depende da massa e da velocidade ao quadrado. Meios mais rápidos e pesados contêm exponencialmente mais energia para serem aplicados contra a peça de trabalho. No impacto, essa energia é transferida para a superfície por deformação plástica.
O substrato de aço flexível comprime-se sob as cargas momentâneas suportadas. Mas a recuperação elástica após a deflexão da granalha deixa para trás tensões compressivas residuais – uma camada de encruamento.
Essa deformação plástica controlada modifica as propriedades da superfície, evitando danos. Intensidades mais baixas induzem compressão benéfica. Jateamentos mais agressivos causam amassados localizados e, consequentemente, rasgos ou incrustações na superfície.
O ajuste dos parâmetros de jateamento produz o nível desejado de plasticidade — apenas o suficiente para deformar asperezas da superfície para limpeza, martelamento, alisamento, etc., sem comprometer o material a granel.
Agora que entendemos as propriedades do meio, os sistemas de aceleração, os ângulos de impacto e os efeitos de deformação, vamos examinar as configurações populares de equipamentos.
Sistemas comuns de jateamento de granalha
Embora a física permaneça a mesma, os equipamentos e ambientes para jateamento de granalha podem variar substancialmente. Aqui estão alguns dos tipos de máquinas mais comuns:
Máquinas de jateamento de mesa
As peças ficam estacionárias em uma plataforma giratória interna. Bicos de jateamento orbitam os componentes ou bicos manuais tratam áreas seletivamente. O gabinete contém pó e fluido. Simples, flexível e manual.
Equipamento de Jateamento
Um cesto giratório gira as peças, expondo todos os lados aos jatos de jato. Ideal para componentes menores que precisam de cobertura de 360 graus. Processo totalmente automatizado.
Jateadores de correia transportadora
Transportadores contínuos passam componentes grandes, como carrocerias de automóveis, por zonas de jateamento estacionárias para alta produção. Transportadores motorizados automatizam o processo.
Blasters portáteis
Unidades móveis autônomas levam o jateamento para o local para trabalhos de campo em estruturas e equipamentos. Permite a limpeza por jateamento onde sistemas fixos não são viáveis.
Máquinas de jateamento de gabinete
Gabinetes tipo porta-luvas com aberturas para braços permitem o jateamento manual de componentes complexos. Isolam totalmente o operador e retêm o fluido/poeira. Frequentemente usados com fluidos mais finos.
Sistemas automatizados promovem consistência e altas taxas de produção. Já o jateamento manual proporciona seletividade e finesse para aplicações de precisão.
Inovações em Jateamento
Embora a ciência básica permaneça inalterada, novas máquinas melhoram o desempenho e a segurança por meio de recursos como:
- Manipuladores e robôs multieixos programáveis cobrem geometrias complexas
- Sistemas de monitoramento para ajustar a intensidade e detectar falhas
- Sensores inteligentes de nível e uso de mídia
- Gabinetes ergonômicos revestidos de borracha para amortecer o ruído
- Coletores de pó integrados usando filtragem de cartucho
- Controles PLC com telas sensíveis ao toque HMI para fácil programação
- Sistemas portáteis de sopro de ar/roda para uso em campo no local
Quando integrados com controles de processo programáveis e o tipo/tamanho de mídia ideal para a aplicação, os jateadores de granalha atuais oferecem consistência e segurança incomparáveis.
Conclusão
Embora o jateamento de granalha seja um processo industrial antigo, a otimização usando propriedades precisas da mídia, aceleração e impacto controlados e manuseio automatizado o torna mais produtivo e eficaz do que nunca.
Não importa se o objetivo final é remover carepa de laminação, nivelar soldas, remover revestimentos, limpar corrosão ou prolongar a vida útil da fadiga, os sistemas de jateamento de granalha atuais oferecem intensidade repetível e ajustável, adaptada a cada aplicação.
