Reciclagem de resíduos de usinagem para fluxos de soldagem em revestimentos resistentes ao desgaste abrasivo - Vieira, Poliane de Castro [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2025)
O desgaste abrasivo é o mecanismo mais comum e agressivo de desgaste, sendo responsável por representar maiores remoções de volumes nos sistemas tribológicos. Isso ocasiona danos e falhas em componentes industriais, o que exige elevados custos quanto à manutenção e à substituição de peças. Para minimizar os efeitos do desgaste abrasivo, tem-se a aplicação de revestimentos duros (hardfacing). Trata-se de uma técnica de deposição de material em superfícies capaz de prolongar a vida útil da estrutura ou componente, podendo diminuir o custo relacionado ao emprego de ligas, além de reduzir o tempo destinado a paradas de manutenção. Os revestimentos duros, geralmente, são compostos por carbonetos que apresentam elevada dureza, alto ponto de fusão e estabilidade química. Destacam-se os carbonetos de tungstênio (WC) e os carbonetos de titânio (TiC), que possuem bom desempenho em aplicações de resistência ao desgaste. Tais materiais podem ser obtidos por meio do reaproveitamento de pastilhas de metal duro, majoritariamente compostas de WC, e pelos cavacos das ligas de titânio. Isso representa uma alternativa para a reinserção destes materiais nas cadeias produtivas, gerando uma alternativa sustentável com a reciclagem destes resíduos. Desta maneira, a pesquisa objetivou a obtenção de pós de cavacos e pastilhas de metal duro para serem utilizados como componentes dos consumíveis de soldagem aplicados para a deposição de revestimentos duros resistente ao desgaste abrasivo. A metodologia empregada envolveu a deposição de cordões de solda por GTAW, em substrato de aço SAE 1020, em duas condições de fluxo: MD (100% WC) e MD-Ti-C (50% WC e 50% TiC), em duas energia de soldagem distintas. Os resultados mostraram que os revestimentos obtidos com TiC apresentaram melhor uniformidade visual e menor porosidade, além de distribuição homogênea de carbonetos com morfologia dendrítica. A dureza média da zona fundida variou entre 790 e 1020 HV, representando um aumento de quatro a cinco vezes em relação ao substrato. A diluição observada foi de 50% a 75% para todas as condições, acima do ideal para revestimentos duros, mas ainda compatível com a aplicação industrial. A análise microestrutural e a difração de raios X confirmaram a presença de carbonetos complexos de Ti e W, os quais contribuem significativamente para a dureza e resistência ao desgaste. Quanto ao efeito da energia de soldagem, observou-se que, para a condição MD, o aumento da energia resultou em cordões mais largos e redução da fração volumétrica de carbonetos, sem alterações relevantes no tamanho ou circularidade dos grãos. Já na condição MD-Ti-C, a elevação da energia promoveu crescimento significativo dos grãos, mas com manutenção da homogeneidade da geometria dos cordões. Esses achados confirmam o potencial de reaproveitamento de resíduos industriais como fonte de matéria-prima para revestimentos duros, promovendo uma alternativa técnica e ambientalmente sustentável para aplicações industriais de alta exigência.

Abrasive wear is the most common and severe wear mechanism, responsible for significant material removal in tribological systems. This leads to damage and failure of industrial components, incurring high maintenance and replacement costs. To mitigate the effects of abrasive wear, hardfacing techniques are employed. Hardfacing involves the deposition of wear-resistant materials onto surfaces to extend the service life of components, reduce alloy costs, and minimize maintenance downtime. These coatings are typically composed of carbides characterized by high hardness, melting point, and chemical stability. Among them, tungsten carbide (WC) and titanium carbide (TiC) stand out for their excellent wear resistance. These materials can be obtained through the recycling of hard metal inserts, primarily composed of WC, and titanium alloy chips, offering a sustainable alternative by reintegrating waste materials into production chains. This study aimed to produce powder from titanium alloy chips and hard metal inserts to be used as components in welding consumables for depositing hardfacing coatings resistant to abrasive wear. The methodology involved depositing weld beads via the GTAW process on SAE 1020 steel substrates, using two flux compositions: MD (100% WC) and MD-Ti-C (50% WC and 50% TiC), under two different welding energy levels. The results showed that coatings containing TiC exhibited improved surface uniformity and lower porosity, as well as a homogeneous distribution of dendritic carbides. The average hardness of the fusion zone ranged from 790 to 1020 HV, representing an increase of four to five times compared to the base metal. Dilution levels ranged from 50% to 75% across all conditions—values higher than ideal for hardfacing, yet still viable for industrial applications. Microstructural analysis and X-ray diffraction confirmed the presence of complex Ti and W carbides, which significantly contribute to the hardness and wear resistance of the coating. Regarding the effect of welding energy, the MD condition showed wider beads and a reduced volumetric fraction of carbides at higher energy levels, with minimal changes in carbide grain size or shape. In contrast, the MD-Ti-C condition exhibited significant grain growth with increasing energy, while maintaining geometric homogeneity of the weld beads. These findings confirm the potential of reusing industrial waste as raw material for hardfacing applications, providing a technically and environmentally sustainable solution for demanding industrial environments.
Recycling of machining waste for use in welding fluxes for abrasion-resistant coatings
Keywords: Carbonetos metálicos; GTAW; Revestimento duro; Sustentabilidade; Titânio; Tungstênio; Metal carbides; Hardfacing; Sustainability; Titanium; Tungsten