O que é Shot Peening?

O Shot Peening é um tratamento superficial realizado através do jateamento de granalhas de qualidade sobre a superfície da peça, ou componente. O tratamento de shot peening é realizado com a aplicação em alta velocidade de granalhas, de geometria e massa específicas, sobre a superfície a ser tratada. O impacto destas granalhas deformam a superfície aumentando a dureza e deixando uma tensão residual de compressão nesta superfície que é benéfica para a resistência à fadiga da peça. Essa tensão residual de compressão, quanto mais elevada for, mais ela irá impedir o surgimento de uma trinca de fadiga e / ou a sua propagação. Assim, peças e componente tratados com esse tratamento superficial apresentam vida em fadiga superior a peças não tratadas.

mola helicoidal rompida em fadiga por shot peening ruim
Mola Helicoidal rompida por fadiga devido ao tratamento de sho-peening inadequado. Seta indica ponto de início da falha. Aumento 5x.


O jateamento de granalhas com intensidade controlada e com granalhas com qualidade para este processo também é denominado no Brasil de Jato de Granalha. Porém, deve-se tomar cuidado com o uso deste termo que pode ser confundido com Jato de Areia.

Quais as principais variáveis do processo de shot peening?

  1. Qualidade de Granalha
    -Ligas Ferrosas trefiladas e conformadas à frio, melhor qualidade
    -Ligas Ferrosas fundidas e condicionadas em formatos padronizados, menor qualidade
  2. Características do Equipamento
    -Tipo e Número de Turbinas (automatizado)
    -Bocais Manipulados (robotizado ou manual)
  3. Variáveis da qualidade do material na superfície da peça
    -Dureza
    -Defeitos pré existentes, como por exemplo, descarbonetação
Microscopia Eletrônica de Varredura. Superfície de Mola com Shot Peening
Microscopia Eletrônica de Varredura. Superfície de Mola com Shot-Peening. Aumento: 100x.

Caso o tratamento não seja executado corretamente, defeitos podem ser introduzidos na superfície da peça.

Importância da Qualidade Superficial no Shot Peening

Componentes de suspensão, itens do powertrain e outros componentes automotivos são jateados em todo o mundo para obter uma vida útil mais longa em serviço. Vários controles das granalhas de peening e da máquina de jateamento determinam a qualidade do tratamento superficial. Além disso, existem controles para a superfície jateada que indicam a qualidade da área da superfície jateada, como por exemplo a cobertura.

O que é Cobertura do Processo Shot Peening

De uma forma simples, a cobertura é uma medida da porcentagem da área que foi deformada ou recebeu o impacto da granalha de jateamento e se deformou.

Existe um limite teórico de 99,8% para a área de cobertura alcançável em processos de jateamento industrial, e atingir este limite requer um processo de jateamento intenso. Hoje, produtos de suspensão como molas têm a mais alta especificação de cobertura associada a altas tensões residuais de compressão. As áreas não cobertas pelo jateamento são muito críticas e reduzem a vida útil do componente em serviço. Devido a isso, a prática de Manufatura é de expor os componentes a um tempo máximo de peening para garantir a melhor cobertura da superfície. No entanto, há um limite no processo e a exposição dos componentes ao excesso de jateamento que resulta em áreas com excesso de shot peening, ou over-peening.

O que é Over-Peening?

defeito superficial por excesso de peening
Defeito superficial por excesso de peening (seta). Aumento 100x.

O excesso de shot peening resulta em defeitos superficiais da região tratada. Este excesso é denominado de Over-Peening.
O over-peening não é desejado em uma superfície tratada por esse processo e deve ser evitado. Quando a superfície apresenta over-peening, esta irá apresentar trincas e sobreposições na superfície do componente. Ou seja, os parâmetros de processo devem ser determinado para evitar o over-peening. Veja como avaliar a superfície com shot-peening aqui.

Quais são os defeitos típicos de Over-Peening?

Shot Peening Microscopia eletrônica de Varredura (MEV) da superfície jateada apresentando defeitos e descontinuidades internas.
Microscopia eletrônica de Varredura (MEV) da superfície com shot peening apresentando defeitos e descontinuidades internas.

Os defeitos típicos de over-peening têm tamanho de 2 a 5 grãos do material, são concentradores de tensão superficial onde se nucleiam trincas de fadiga e também reduzem a tensão de compressão na superfície.

Componentes com alta solicitação mecânica cíclica, como por exemplo, como molas helicoidais não apresentam crescimento de trinca de fadiga significativo e quebram logo após a nucleação da trinca. Assim, mesmo com uma superfície com shot peening, os componentes podem falhar em serviço com vida útil reduzida devido à qualidade da superfície tratada.

Veja mais sobre como avaliar a qualidade superficial de peças tratadas por shot peening em nosso artigo internacional aqui.

Conclusão

  • O tratamento da superfície por shot-peening é benéfico para o produto, quando utilizados os parâmetros corretos
  • Deve-se evitar o over-peening da superfície que reduz a vida do produto em campo
  • A avaliação da qualidade da superfície permite a definição dos parâmetros ótimos do processo

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