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CALDEAMENTO APRESENTAÇÃO TUES: PROFESSOR WALDIR THALES

THIAGO

CALDEAMENTO, EM QUE CONSISTE? • As peças a serem unidas são aquecidas somente até o estado plástico avançado, ao mesmo tempo em que são forçadas umas contra as outras pela aplicação de pressão externa (como por exemplo o “forjamento”). Este processo exige metais de boa condutibilidade térmica, para evitar o surgimento de tensões internas.

CALDEAMENTO, EM QUE CONSISTE? • O caldeamento é o processo de soldagem mais antigo conhecido, havendo registros de sua utilização no primeiro império egípcio. Esse processo é o principal responsável pela obtenção do aço damasco, pois é ele que faz a união dos diferentes tipos de metais, podendo também ser combinados metais ferrosos e não ferrosos.

AÇO DAMASCO, HISTÓRICO • O processo de soldagem padrão ou Damascening foi visto pela primeira vez na Pérsia, por volta de 500 a.C, na cidade antiga de Damasco. • Esse processo originou-se da diferenciação dos procedimentos convencionais utilizados pelos ferreiros da época para confecção de espadas e artigos cortantes.

AÇO DAMASCO, HISTÓRICO • O nome da cidade Damasco, uma das cidades mais antigas do mundo, esconde um mistério e várias versões sobre seu histórico.

AÇO DAMASCO, HISTÓRICO PROVÁVEIS IDÉIAS DE ONDE O NOME DO AÇO FOI CRIADO • A cidade foi nomeada em homenagem a Damashaq, bisneto de Sam, filho de Noé, responsável por construir a cidade. • O termo em si “Damascus steel”, ou aço damasco, vem das cruzadas, onde os europeus entraram em contato com essas armas superiores comercializadas na cidade de Damasco.

AÇO DAMASCO, HISTÓRICO • O aço damasco ou aço de damasco era feito com frequência antes do período industrial. Como não existia aço virgem para a venda à disposição dos ferreiros, estes utilizavam-se de todo aço que pudessem reciclar (ferraduras, pregos, etc.) além do extraído da fonte original do aço, o minério de ferro.

AÇO DAMASCO, HISTÓRICO • O objetivo dos ferreiros persas era fazer com que a parte do aço rico em carbono fosse capaz de dar dureza suficiente para manter um excelente corte, enquanto o ferro seria responsável por fornecer tenacidade suficiente para a espada não quebrar.

AÇO DAMASCO, HISTÓRICO • Sendo assim, os ferreiros os uniam num único bloco de aço, num processo tecnicamente chamado de caldeamento, que é a micro fusão de superfície, onde as camadas se fundem em uma só, submetidas a uma pressão adequada, à temperatura de 1100 ºC. Manufaturando-o posteriormente desde a forma de pequenas facas, até mesmo a de imensos canos de canhões.

AÇO DAMASCO, HISTÓRICO • A temperatura pode variar em função do material a ser trabalhado , está temperatura tem de ser próxima a temperatura de fusão dos materiais, mas não pode ser superior.

AÇO DAMASCO, HISTÓRICO • A técnica da confecção do aço damasco ficou perdida por aproximadamente três séculos, pois com o início do período industrial, já que não era mais necessário juntar pedaços de aço para fazer uma única peça.

AÇO DAMASCO, HISTÓRICO • Só em 1973, um norte-americano chamado William “Bill” Moran, após décadas de tentativa e erro, conseguiu redescobrir a técnica de confecção do aço damasco, chocando o mundo da cutelaria.

MODELO DE AÇO DAMASCO • Modelo sírio – Obtido através do processo de purificação de carbonos do ferro gusa, vários lingotes de aços com teores variados, a uma temperatura de trabalho a partir de 1100 ºC, derramados sobre o vidro moído e repete-se o processo até homogeneizar a estrutura. Busca-se o resultado final de 20 dobras em sentidos diversos.

MODELO DE AÇO DAMASCO SÍRIO • vídeo

MODELO DE AÇO DAMASCO • Modelo Japonês “Tamahagane” - De longe o mais complexo e técnico. O trabalho acontece a uma temperatura superior a 1200 ºC e pode variar de 72 a 96 horas sem intervalos. Após o resfriamento, o forjador e seus assistentes usam punções e marretas para dar forma ao material. O processo é repetido a casos de 36.000 camadas de diversos tipos de aço com inúmeros teores de carbono.

MODELO DE AÇO DAMASCO • vídeo

PRODUÇÃO DO AÇO DAMASCO • Tipos de aços: geralmente os aços damascos modernos são confeccionados a partir de dois tipos de aços. • Normalmente escolhe-se um aço de alto teor de carbono e outro aço de alto teor de níquel. Priorizamos aqueles que apresentam características mecânicas ideais para a confecção de ferramentas de corte.

A esquerda chapas de aço carbono e a direita de aço níquel.

O A O • Neste caso específico, a barra inicial consiste de 11 camadas, sendo 6 de “aço carbono” (mais grossas) e 5 de “aço níquel” (mais finas). Para cada padrão de aço damasco, existe uma proporção adequada de cada tipo de aço.

PRODUÇÃO DO AÇO DAMASCO • Selecionados os aços, cortamos barras do mesmo tamanho e as intercalamos soldando as extremidades, formando o que chamamos de barra inicial, que soldamos a uma haste que possibilite a manipulação a quente.

ETAPA 1 • Caldeamento: nesta etapa, aquecemos em um forno, a barra inicial a uma temperatura próxima a 750 ºC, assim que a peça atinge tal temperatura, utilizamos um produto chamado Bórax (Borato de sódio ou Tetraborato de sódio) geralmente em forma de sal que é um mineral solúvel em água.

Bórax em formato mineral.

ETAPA 1 • O Bórax é salpicado por cima de toda a peça envolvida com o calor, o produto se funde a 743ºC e ele impede que a peça produza o óxido de ferro, proporcionando a troca molecular entre os materiais e a fusão (caldeamento). Aplicação do Bórax

ETAPA 2 • Caldeamento: o aquecimento da barra inicial continua até atingir a temperatura de1100 ºC, já envolvida pelo bórax, a peça é submetida à pressão, para que as camadas se fundam em um único bloco de aço.

• Esta pressão pode ser proporcionada por martelo manual, prensa hidráulica, martelete mecânico ou pneumático.

Aquecendo até 1100°C. Caldeamento das camadas de aço.

Caldeamento na prensa hidráulica. Caldeamento usando um martelo.

Barra caldeada.

ETAPA 3 • Contudo é indispensável a normalização da estrutura do aço. Depois de normalizada a lâmina, eleva-se a uma temperatura de aproximadamente 1100°C e em seguida o resfriamento acontece no óleo, efetuando assim a têmpera seguido do revenimento.

ETAPA 3

Resfriamento do material no óleo.

ETAPA 4 • Limpeza e reprocesso: após finalizar o processo, é feito uma limpeza externa no material para remover o óxido de ferro (feito por lixamento ou esmerilhamento). Na parte interna não há óxido de ferro, já que o bórax elimina tal efeito. O material é cortado ao meio e o processo se repete multiplicando as camadas.

MULTIPLICAÇÃO DAS CAMADAS

ETAPA 5 • Revelação: Após o resfriamento do material ( após o tratamento térmico) o aço damasco está feito, porém as camadas ainda não estão visíveis. Utilizamos percloreto de ferro para revelação das camadas de aço carbono (não revela as camadas de aço níquel). A aplicação dura até que as camadas de aço carbono fiquem baixo relevo.

Percloreto de ferro.

ETAPA 6 • Banho de proteção: Para finalizar o processo, é necessário realizar um tratamento superficial na lâmina, chamado de banho negro, para a peça ficar protegida contra corrosão. Aplicamos o produto fosfato de manganês.

ETAPA 6 • Produto químico é elevado a uma temperatura de 100°C em uma a de ferro e em seguida a lâmina entra em contato por 20 minutos com a solução, deixando uma textura escura no material

Peça envolvida no banho Banho termoquímico

ETAPA 7 • Aparência: Aplicamos na sequência uma lixa d’água no material (nomenclatura 1200). Como a camada de aço níquel fica mais alto que o aço carbono (que está em baixo relevo) na medida em que lixamos (o aço níquel no caso) o desenho aparece no material. Desenho final: área escura aço carbono

FACAS DE AÇO DAMASCO • Na cutelaria, após a obtenção do billet de aço damasco, existe a possibilidade de criar padrões de desenhos (aparência diferenciada). Vamos citar 3 modelos de obtenção deste padrão: • Damasco Leadder; • Damasco Turkish (turco); • Método Filicietti.

DAMASCO LEADDER • Damasco Leadder - Para fazer os desenhos no damasco com o padrão Leadder, basta realizar cortes com padrão linear ao longo do billet em ambos os lados. Os cortes não devem transar o centro do billet e deve ser intercalado o posicionamento entre a face de um lado e outro.

DAMASCO LEADDER • É ideal marcar os posicionamentos para que os cortes sigam um padrão, evitando assim que haja diferença entre os distanciamentos dos desenhos.

DAMASCO LEADDER • Feita a marcação em ambos os lados, continua-se a realizar o padrão de cortes cuidadosamente para não ultraar o limite desejado.

DAMASCO LEADDER • Feito esse procedimento, o billet é levado novamente à forja para que sua temperatura seja elevada, podendo assim conformar o material, preenchendo os espaços vazios gerados pelos cortes na seção utilizando uma prensa, martelo, rolos cilíndricos etc.

DAMASCO LEADDER

DAMASCO TURKISH (TURCO) • Damasco Turkish - apresenta uma textura pouco semelhante ao damasco Leadder. Para obter o damasco Turkish é necessário elevar a temperatura do billet, posicioná-lo de forma fixa em uma das suas extremidades e na outra exercer o esforço de torção.

DAMASCO TURKISH (TURCO)

DAMASCO TURKISH (TURCO) • Depois do processo de torção são executados os processos de esmagamento, usinagem, têmpera, revenimento, lixamento da superfície, revelação das linhas de carbono no ácido, limpeza da lâmina na acetona e banho negro. Tais processos são os mesmos descritos anteriormente para o damasco Leadder.

DAMASCO TURKISH (TURCO)

MÉTODO FILICIETTI. • O método é feito cortando a barra final diversas vezes em ângulo de 45 graus, formando pastilhas, que caldeadas em posição diferente deixariam o desenho das camadas.

Corte a 45°

Aspecto interno da barra final expondo as camadas caldeadas.

MONTAGEM PARA O ULTIMO CALDEAMENTO.

Barras cortadas a 45° e posicionadas para serem soldadas

Barras cortadas a 45° soldadas para o ultimo caldeamento

CONFORMANDO A FACA • Já caldeadas as pastilhas e voltando novamente a formar um bloco único de aço, basta forja-lo no formato desejado da faca, conforme o modelo objetivado. Neste caso específico, trata-se de uma Chef di Coisine - Modelo Francês – Padrão Internacional.

A FACA

Faca forjada a partir dos blocos cortados a 45°.

Faca Usinada.

RESULTADO FINAL

TIPOS DE MATERIAIS PARA AÇO DAMASCO • Vamos analisar dois materiais que compõem o aço damasco: • SAE 5160 + UHB 15N20.

• Esse aço, depois de forjado, teria que apresentar bastante dureza e também grande poder de absorver impactos.

ESPECIFICAÇÕES DOS AÇOS • Aço SAE 5160 – É um dos melhores aços-carbono do mundo para aplicação de cutelaria fina, possui bons níveis de dureza na escala HRc após têmpera, possui bom polimento e níveis máximos de dureza entre 57 e 59 HRc, conforme ficha técnica da Gerdau.

ESPECIFICAÇÕES DOS AÇOS • Aço UHB15N20 – A liga de níquel em sua composição permite uma têmpera mais profunda nas espessuras grossas, resultando em uma boa combinação de dureza e tenacidade.

ENSAIOS • Ensaio de Tração;

• Ensaio de Dureza (Rockwell com esfera de aço temperado) ou cônico (cone de diamante com 120º de conicidade); • Ensaio de Impacto (Charpy);

• Metalografia; • Micrografia

ENSAIO DE CHARPY • O teste Charpy é um dos métodos utilizados para determinar a resistência e sensibilidade dos materiais quando submetidos a certa carga de impacto.

Desenho especificando o corpo de Prova.

Corpo de prova após ensaio.

METALOGRAFIA • Consiste no estudo dos produtos metalúrgicos, com o auxílio do microscópio, em que podem ser observadas as fases presentes, a granulação do material, teor aproximado de carbono no aço, a natureza, a forma, a quantidade, e a distribuição dos diversos constituintes ou de certas inclusões.

Podem ser observadas na micrografia que a parte mais escura possui concentração de carbono na estrutura, ou seja, naquele ponto o carbono está aglomerado.

RESULTADO DOS ENSAIOS

BIBLIOGRAFIA • http://berardofacascustom.blogspot.com.br/2012/12/como-e-feito-o-acodamasco.html

• https://ivancampos.wordpress.com/2011/04/26/um-pouco-sobre-aco-damasco/ • http://www.conhecimentogeral.inf.br/aco_damasco/ • https://www.youtube.com/watch?v=wuHzlolMWhI • https://www.youtube.com/watch?v=CuND_1tPvNo • https://www.youtube.com/watch?v=OrzTkP2bJpk

http://berardofacascustom.blogspot.com.br/2012/12/como-e-feito-o-aco-damasco.html

• http://bibliodigital.unijui.edu.br:8080/xmlui/bitstream/handle/123456789/584/TCC%20%20HENRICO%20PAZINI.pdf?sequence=1