Comportamento tribológico do par Stellite 6 e Colmonoy 56 utilizado em revestimento de mancal de extrusora monorosca

Abstract

O presente trabalho apresenta a avaliação comparativa do comportamento ao desgaste adesivo das ligas metálicas Stellite 6 e Colmonoy 56, aplicadas como revestimento resistente ao desgaste em diferentes combinações nos pares de corpos-de-prova ensaiados em laboratório segundo a norma técnica ASTM G-77. Procurou-se assim simular a condição mais crítica de operação, a qual um mancal dianteiro de deslizamento instalado internamente em uma extrusora monorosca está submetido, ou seja, contato metal-metal sem lubrificação. Uma vez que os resultados obtidos em laboratório indicaram o par com melhor desempenho em resposta às solicitações de desgaste adesivo, foram então, revestidas as superfícies das peças de um mancal de deslizamento e instaladas em uma extrusora monorosca para execução do teste de campo em condições normais de operação. A liga Colmonoy 56 utilizada em conjunto com a liga Stellite 6 mostrou ter uma vida útil maior ao desgaste por deslizamento do que o par de ligas Stellite 6 / Stellite 6. Os resultados indicaram ainda que quando o mecanismo predominante de desgaste por deslizamento é o adesivo, a compatibilidade metalúrgica entre as ligas metálicas que se atritam é um fator que influencia fortemente a resistência ao desgaste das superfícies em contato. Assim sendo, o par Colmonoy 56 / Stellite 6 apresentou uma menor compatibilidade metalúrgica (menor solubilidade mútua) melhorando o deslizamento devido a menor adesão entre as ligas. Outro fator que pôde ser constatado como de influência para a diminuição da taxa de desgaste foi à presença de alta concentração de cristais de boretos de cromo, que possuem dureza semelhante à do diamante, e também a presença de outros constituintes duros como carbonetos de cromo distribuídos na microestrutura do Colmonoy 56. Nos testes de campo, foi confirmado um significativo aumento da durabilidade do mancal em operação substituindo o par tribológico Stellite 6 / Stellite 6 pelo par Colmonoy 56 / Stellite 6.

This work shows a comparative evaluation of the adhesive wear behavior of metallic alloys Stellite 6 and Colmonoy 56 applied as a wear resistant coating in different combinations in pairs of specimens tested in the laboratory according to technical standard ASTM G-77. We attempted to simulate then the most critical operating condition to which a sliding front bearing installed internally in a single screw extruder is subjected, i.e., metal to metal contact without lubrication. Since the results obtained in the laboratory indicated the par with the best performance in terms of response to adhesive wear were then coated surfaces of the parts of a sliding front bearing and after they were installed in a single screw extruder for run the field test in normal operation. The alloy Colmonoy 56 used in conjunction with alloy Stellite 6 proved to have a longer life than the pair of alloy Stellite 6 / Stellite 6 to sliding wear. The results also indicated that when the predominant mechanism of sliding wear is the adhesive, the metallurgical compatibility between the metal alloys that are rubbing each other is a factor that strongly influences the wear resistance of the surfaces in contact. Thus, the pair Colmonoy 56 / Stellite 6 demonstrated a lower metallurgical compatibility (mutual solubility smaller), improving the sliding between the alloys due to the lower adhesion between the alloy. Another factor found to influence to decrease the wear rate was the presence of high concentrations of crystals of borides of chromium, which have similar hardness to diamond and also the presence of other hard constituents, such as chromium carbides distributed in the microstructure of the Colmonoy 56. In field tests, it was confirmed a significant increase in the durability of the bearing under normal operation replacing the tribological pair Stellite 6 / Stellite 6 by tribological pair Colmonoy 56 / Stellite 6.