A primeira guerra mundial forçou o surgimento de alguns desenvolvimentos, como por exemplo, a difração por raio X, para a determinação da estrutura cristalina em 1912. Também significativo foi o desenvolvimento, ma Universidade de Princeton, do processo de fusão por indução, em 1915.
Os anos 20 iniciaram com entusiasmo e esperança, após o fim da primeira guerra mundial. Em 1923, o professor Willibald Trinks, do Carnegie Institute of Technology publicou o livro Industrial Furnaces, que trouxe bastante interesse ao mercado do aquecimento industrial. Em 1924, há registros da construção do primeiro forno elétrico a vácuo, que combinava alta temperatura e alto vácuo, e que conseguia uma boa precisão de temperatura graças ao emprego de um pirometro ótico. Nesta época, surgia a revista Fuels & Furnaces, que antecedeu à Industrial Heating e tinha o Prof. Trinks como editor.
Na década de 30, o crescimento da indústria automobilística e aeronáutica levou a desenvolvimentos como a instalação do maior forno contínuo elétrico de então, com soleira de rolos para normalização de peças automotivas. A criação das superligas, o surgimento de fundição por centrifugação e o aquecimento infra-vermelho são desenvolvimentos desta época, com aplicações na industria automobilística. O tratamento térmico por indução teria sua primeira utilização comercial na empresa fabricante de automóveis Packard Motor Car Co., na tempera de virabrequins usados nos motores dos seus carros em 1937. Também nesta década, em 1939, foram incorporados os primeiros fornos de tempera integral.
Do inicio da segunda guerra mundial, há registros do surgimento de inúmeras novos projetos em fornos contínuos automatizados com controles precisos de tempo e temperatura, para aplicações como empurradores, esteira, roletes, etc. Novos produtos de fibra cerâmica foram introduzidos no mercado, mais convenientes para o isolamento térmico de fornos industriais. Tratamentos térmicos para altas produções foram instalados neste período, para atender as altas necessidades de produção. Foi neste período que outro importante evento metalúrgico ocorreu, resultando em significativas mudanças no processamento de aço. Foi descoberto que muitos navios tiveram fraturas na solda das chapas externas do casco, quando expostas às baixas temperaturas do Atlântico Norte. Alguns navios chegaram a se partir ao meio quando içados para fora da água em suas docas de reparo. Investigações posteriores à guerra logo descobriram a temperatura de transição dúctil – frágil do aço, resultando em melhorias nos métodos de solda e o desenvolvimento da mecânica de fraturas coimo uma ciência da engenharia.
Por volta de 1950, a empresa Titanium Metals Company surgiu com os primeiros produtos comerciais a partir de titânio. Outras duas significativas descobertas ocorreram em 1952: foi introduzida no mercado a fusão por arco elétrico sob vácuo (Vacuum Arc Remelting, VAR), processo que até hoje é considerado como um dos mais importantes desenvolvimentos na história do processamento térmico. Neste mesmo ano, o processo na fabricação de aço BOP, Basic Oxygen Process foi introduzido em uma planta siderúrgica em Donawitz, na Áustria.
Os anos 60 começaram com um ar de apreensão. A Rússia e os Estados Unidos estavam claramente envolvidos em levar a tecnologia aeroespacial para novos níveis com a rápida expansão dos seus programas espaciais. No final da década, o homem havia pousado na lua e as paginas da Industrial Heating estavam recheadas de artigos relatando novos materiais e suas aplicações na indústria aeroespacial.
Com o rápido surgimento de novos materiais, a indústria de processamento térmico foi forçada a novos desafios para projetar sistemas especializados de aquecimento. A tecnologia do pó começou a despertar atenção pelo seu potencial como material estrutural de alta temperatura. No final dos anos 60, fornos a vácuo com resfriamento a óleo eram utilizados comercialmente e melhoramentos no recobrimento a vácuo e nos processos de brasagem foram efetuados. Computadores também começaram a ter importantes funções na industria de processamento térmico.
O surgimento de novas tecnologias nos anos 50 e 60 levaram a novos conceitos que foram implementados nos anos 70. Em 1974, sistemas de laser foram empregados no endurecimento superficial, em operações de corte e de solda. A utilização de módulos de fibra cerâmica tornou-se comum.
Com a preocupação em termos de conservação de energia, a atenção recaiu sobre a eficiência de combustão de queimadores. No campo da metalurgia do pó, a utilização de prensas isostáticas (HIP- Hot Isostatic Press) tornou o processo comercialmente viável, aumentando as propriedades das peças sinterizadas. Nos anos 80, o processo HIP se tornaria o sistema básico requerido para a metalurgia do pó.
A introdução dos computadores pessoais nos anos 70, e em particular o computador pessoal da IBM em 1981, começou a revolucionar o mercado de controles. Sistemas de desenho CAD para o projeto de fornos industriais tornaram-se comuns. Fibras óticas começaram a aparecer no mercado, da mesma forma que pirômetros infra-vermelhos. Na área dos sensores, foram lançadas as sondas de oxigênios.
Fabricantes de fornos estavam interessados em encontrar formas de temperar aços sem a utilização de óleo e produzir peças tratadas mais limpas, o que significou o desenvolvimento de fornos a vácuo de uma ou mais câmaras com resfriamento rápido a gás. Nitretação iônica, cementação a plasma e a vácuo começaram a ter maior aceitação como processos de tratamento térmico.
Em outros campos, processos como a forja isotérmica e forja com matriz quente foram implementados, baseados na procura por redução de custo quando comparados com a forja convencional no martelo.
No decorrer dos anos 90, a indústria do processamento térmico foi dirigida pela necessidade de redução de custo e incremento de produtividade, enquanto aumentava a qualidade. Os mais significativos avanços no processamento térmico ocorreram nas áreas de controle de processo, instrumentação e modelagem computacional. A implementação de sistemas como TQM, Total Quality Management e os sistemas de cerificação da qualidade exigiram que os fabricantes de equipamentos térmicos focassem em sistemas mais sofisticados de controle. Adicionalmente, sistemas automatizados de fornos foram integrados diretamente em linhas de produção para acomodar filosofias de manufatura “Just in time”.
Questões sobre meio ambiente e segurança também influenciaram o projeto de sistemas de processamento térmico. Liquidos resfriantes e sistemas de resfriamento passaram a receber mais atenção em um esforço para reduzir a dependência de sistemas baseados em óleo. Polímeros base água e sistemas de resfriamento a gás de alta pressão foram utilizados cada vez mais por serem amigáveis com o meio ambiente. A emissão de produtos de combustão como SO2, CO2, CO e NOx também receberam maior atenção pelos fabricantes de sistemas de combustão, interessados em aumentar a eficiência de combustão e desenvolver queimadores com baixo nível NOx e outros de “baixa emissão”.
A primeira década dos anos 2000 trouxe uma incorporação das tecnologias desenvolvidas, na medida em que os equipamentos precisavam ser substituídos. O foco estava na economia de energia, e a utilização de recuperadores de calor e de queimadores regenerativos passou a ser comum. Opções de isolamento térmico como a utilização de material microporoso virou padrão na fabricação de fornos.
Talvez a instrumentação tenha sentido o maior desenvolvimento na década passada. Exigências como as da NADCAP e CQI-9 impuseram uma documentação acompanhada de sistemas que não utilizam papel. A modelagem de processo se tornou comum. Estes desenvolvimentos vão auxiliar fabricantes a reduzirem custos e aumentar a produtividade.
Esperamos que você tenha gostado deste nosso giro pela história da tecnologia térmica. Esperamos que as páginas da Industrial Heating, dos nossos sites, dos e-newsletters e de todo o material redacional por nós emitido continuem a auxiliar o desenvolvimento do progresso deste setor.
Inovadores
Abaixo inovadores que fizeram contribuições significativas para a indústria de processamento térmico. Eles deixam um legado pelo seu compromisso entusiasmo, experiência e inabalável.
Harold Ipsen – 1916-1965 – Ipsen Inc.
Em 1948, Harold Ipsen era proprietário de uma empresa cerâmica. Quando o seu forno quebrou, ele decidiu construir seu próprio, incorporando suas experiências como tratador térmico. A partir daí, Harold fundou a Ipsen para fornecer equipamentos térmicos de atmosfera e vácuo com características e desempenho que definiram nossa indústria.
Charles (Chuck) Taylor McClelland – 1924-2005 – Industrial Heating
Chuck McClelland foi editor e proprietário da revista Industrial Heating. Depois de servir na Segunda Guerra Mundial, ele conquistou um diploma de jornalismo na Penn State University. Conhecido por seus editoriais instigantes e bem-humorados, a última edição de McClelland foi em setembro de 1988.
Henry M. Rowan – Inductotherm Group
Henry M. Rowan é o fundador e presidente da Inductotherm Group. Em 1953, Rowan construiu os primeiros fornos de fusão da Inductotherm em seu quintal. A partir desse início modesto, Inductotherm, e agora Rowan Technologies tornou-se uma corporação industrial global com empresas e clientes em todo o mundo.
