A picareta de mineração é uma ferramenta de corte utilizada em máquinas de mineração de carvão e em máquinas de perfuração de túneis. A qualidade da picareta, suas vantagens e desvantagens, afetam diretamente a eficiência da máquina de mineração e o custo de produção das empresas. Com o aumento da demanda por energia, especialmente carvão, e visando melhorar a eficiência da mineração, a potência das máquinas de mineração de carvão continua a aumentar, exigindo, consequentemente, maior qualidade das picaretas. Como material para picaretas de mineração de carvão, é necessário que elas possuam alta resistência, dureza, resistência à abrasão, alta resistência à flexão e resistência à corrosão, a fim de evitar fraturas, empenamentos, deformações e desgaste prematuro durante o uso.

A classificação geral das picaretas de mineração inclui: dentes para mineração de carvão, dentes para escavação, dentes rotativos para escavação, etc.

Material comum para picaretas de mineração

Atualmente, as séries de ligas para picaretas de mineração mais utilizadas, tanto no mercado interno quanto no externo, são principalmente do sistema Cr-Mo, Mn-B, Cr-Ni-Mo, Cr-Mn-Si e Si-Mn-Mo. Os principais métodos de produção para picaretas de mineração são a fundição e o forjamento.

O processo de produção de picaretas de mineração pode ser dividido em 3 tipos.

(1) O corpo da picareta é processado e moldado, a cabeça de carboneto é brasada, aquecida em um forno de sal, temperada isotérmica com sal de nitrato e revenida.

(2) O processamento e moldagem do corpo da picareta de mineração, aquecimento em forno de sal, têmpera isotérmica de sal de nitrato, limpeza e brasagem da cabeça de carboneto, revenimento.

(3) Tecnologia de integração de brasagem e tratamento térmico.

(1) Revestimento de carboneto. A camada de revestimento resistente ao desgaste em picaretas de mineração consiste no uso de um material de revestimento com alta dureza e alta resistência ao desgaste, aplicado em uma ou mais camadas na cabeça e no corpo dos dentes da picareta, formando uma espécie de cinta protetora. Essa camada possui alta resistência à abrasão e à corrosão, de modo que a cabeça dos dentes da picareta não entre em contato direto com a rocha de carvão a ser extraída, reduzindo o atrito e o impacto entre a cabeça dos dentes, o material do corpo e a camada de carvão, diminuindo a taxa de desgaste e falhas das picaretas e prolongando sua vida útil. O revestimento apresenta as vantagens de ser um equipamento simples, de baixo custo, de operação mais flexível e adaptável a uma ampla gama de aplicações.

(2) Aspersão térmica superficial. Outro método de tratamento superficial de picaretas de mineração é o uso da tecnologia de aspersão térmica para melhorar a resistência ao desgaste e a vida útil da cabeça da picareta. Por exemplo, a aspersão térmica em alta temperatura de uma camada de metal-cerâmica na cabeça da picareta aumenta a dureza da mesma (HRC ≥ 60), proporcionando alta dureza e boa resistência ao desgaste, podendo aumentar a vida útil da picareta em mais de 50%!

(3) Métodos de metalurgia de superfície. A tecnologia de metalurgia de superfície utiliza um arco de plasma como fonte de calor para obter uma camada uniformemente densa sobre o material do substrato, combinada com um revestimento protetor especial de alta resistência, para alcançar a ligação metalúrgica entre o revestimento e o substrato metálico. O revestimento por plasma é um processo de solidificação rápida fora do equilíbrio, com reforço por solução sólida supersaturada, reforço por dispersão e reforço por precipitação, entre outros efeitos de reforço. A camada metalúrgica obtida apresenta altíssima resistência à abrasão, corrosão e oxidação em altas temperaturas.

(4) Tratamento térmico químico. O tratamento térmico químico consiste na cementação, infiltração de boro, infiltração de cromo e outros tratamentos térmicos químicos da superfície das picaretas de mineração, de modo a formar compostos de maior dureza na superfície das picaretas, aumentando a resistência ao desgaste superficial. Através da boronização com 40CrNiMo e do tratamento com cromo, a formação de compostos de boro e cromo na superfície melhora a dureza superficial e a resistência ao desgaste, aumentando assim a vida útil das picaretas de mineração.

Processo de revestimento a laser para picaretas de mineração

Utilizando laser como fonte de calor para fundir o pó na superfície da peça, promove-se a ligação metalúrgica, com alta resistência de adesão e baixa taxa de diluição. A soldagem a laser é uma nova tecnologia de modificação de superfície. O princípio consiste em utilizar um feixe de laser de alta densidade para fundir rapidamente a liga com composição e propriedades diferentes das da superfície do substrato, formando uma camada de liga com composição e propriedades completamente distintas. Essa camada solidifica rapidamente, em comparação com métodos tradicionais como revestimento, pulverização e galvanoplastia, apresentando baixa taxa de diluição, alta densidade de adesão e melhor revestimento ao substrato. É adequada para a fusão de materiais com grande variação no tamanho e teor das partículas.

As picaretas de mineração revestidas a laser apresentam características como resistência ao desgaste, longa vida útil, baixa quebra e ausência de faíscas. Além de reduzir o custo da produção de carvão e a intensidade do trabalho dos operários, representam uma solução eficaz para o antigo problema das faíscas geradas durante o processo de extração de carvão. A aplicação de materiais de revestimento a laser proporciona versatilidade e controle sobre o desempenho e a forma da camada de revestimento. A combinação desses materiais e processos resolve completamente o problema de amolecimento da cabeça da picareta durante a brasagem.