PT88708B

PT88708B - Processo aperfeicoado para a ligacao roscada reforcada de grafite-metal e ligacao assim obtida

Info

Publication number: PT88708B
Application number: PT8870888A
Authority: PT
Inventors: John Franklin Pelton
Original assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1988-10-07
Filing date: 1988-10-07
Publication date: 1995-05-04
Also published as: PT88708A

Description

PATENTE DE INVENÇÃO

N.° 88 708

REQUERENTE: UNION CARBIDE CORPORATION,norte-americana (Estado de Nova Iorque),industrial,com se de em Old Ridgebury Road, Danbury, Estado de Connecticut 06817,Estados Unidos da Amé rica.

EPÍGRAFE: PROCESSO APERFEIÇOADO PARA A LIGAÇÃO ROSCA ⁷ DA<REFORÇADA DE GRAFITE-METAL E LIGAÇÃO ASSIM OBTIDA

INVENTORES: John Franklin Pelton.

Reivindicação do direito de prioridade ao abrigo do artigo 4.° da Convenção de Paris de 20 de Março de 1883.

INA MOQ 113 RF 16732

Ρ.Ι.Ν-. 88 708

MEMÓRIA DESCRITIVA DO INVENTO para

PROCESSO APERFEIÇOADO PARA A LIGAÇÃO ROSCADA REFORÇADA DE GRAFITE-METAL E LIGAÇÃO ASSIM OBTIDA qua apresenta

UNION CARBIDE CORPORATION, norte-americana, (Estado de Nova Iorque), industrial, com sede em Old Ridgebury

Road, Danbury, Estado de Connecticut 06817,

ESTADOS UNIDOS DA AMERICA

RESUMO

A ligação roscada entre um veio de grafite e um veio de metal, tal como é usada para accionar um injector de pulverização ro tativo na refinação de alumínio, é reforçada revestindo a superfície de grafite que está em contacto com a flange do veio metálico antes de ligar os referidos veios um ao outro. 0 rejvestimento é formado por material sólido ligado à superfície de grafite de maneira a constituir um revestimento duro aderente depositado mediante o revestimento da referida superfície de grafite com uma solução ou com uma dispersão coloidal do mencionado material e a secagem da citada solução ou dispersão coloidal e deixa o referido material sólido ligado à superfície de grafite. 0 revestimento do mencionado veio de grafite serve para reforçar intensamente a ligação roscada e a capacidade da citada ligação transmitir um binário de accio namento do veio de metal para o veio de grafite.

Referência a pedidos relacionados

Este pedido é uma continuação-em-parte do pedido co-pendente

da Requerente, com o N² de Série 863 615, depositado em 15 de Maio de 1986, que foi publicado como patente dos Estados Unidos n². 4 685 822, em 11 de Agosto de 1987.

Fundamentos_da_invenção

Campo da invenção

A presente invenção relaciona-se com ligações roscadas. Mais especificamente, ela refere-se ao aumento de resistência ao binário de uma ligação roscada entre um veio de grafite e um veio de metal.

f i

2esçfisão_do_estado_anterior_da_téçniça

ÍNa refinação do alumínio, emprega-se geralmente um injector rotativo para dispersar um gás de refinação para dentro de j!uma massa de metal fundido dentro de um recipiente de refinaIl _z (ção. Para esta finalidade, um rotor de grafite, que desse mo^ldo dispersa o gás de refinação no alumínio fundido, é apoiai do e accionado por um veio de grafite. Por sua vez, este veio |jde grafite é fixado num veio de metal, pelo qual é accionado le que é usualmente feito em Inconel. Estes dois veios são ligados um ao outro por meio de uma ligação roscada que deve í'manter os veios em um adequado alinhamento recíproco de modo a poderem rodar como uma estrutura unitária. Esta união dos dois veios deve também transmitir o binário necessário desde o veio de metal até ao veio de grafite. A Patente Norte-Americana N². 4 191 486 refere-se e ilustra uma ligação roscada ι deste tipo e indica as pequenas resistência mecanicas apresentadas pela mesma a temperaturas elevadas devido aos diferente, //' coeficientes de dilatação térmica linear das partes de grafite e de metal.

Em aditamento ao constante binário médio que é necessário para accionar o rótor no alumínio fundido, verificam-se também cargas de choque adicionais e irregulares que resultam dos ti pos variáveis da circulação do líquido dentro do recipiente de refinação e de embate de objectos sólidos no rótor, indesejáveis, porém algumas vezes existentes, apesar de tudo na massa de metal fundido. Estas cargas de choque irregulares podem até mesmo ser maiores do que e adicionam-se ao binário estacionário, normal, do accionamento, acima mencionado.

As cargas do binário globais resultantes sobre essas ligações roscadas são elevadas, de tal modo que provocam, frequentemente, a quebra da ligação metal-grafite. Isto ocorre, geralmente, pelo desaparecimento dos fios de rosca do veio de grafite. Em alguns casos, todavia, o veio de grafite apresenta fendas na área roscada do mesmo. Em todo o caso, uma tal falha da ligação roscada é obviamente indesejada, levando a um tempo de paralização dispendioso, à necessidade da substituição do veio de grafite e, origina inconvenientes gerais e aumento de custo da realização da operação de refinação do alumínio.

Por consequência, um objectivo da invenção consiste em proporcionar uma ligação roscada aperfeiçoada entre o dito veio de grafite e o veio de metal empregados para o accionamento da mesma.

Um outro objectivo da invenção consiste em proporcionar uma ligação roscada reforçada entre um veio de grafite e um veio de metal.

Um outro objectivo da invenção reside em se obter uma ligação

roscada entre um veio de grafite e um veio de metal tendo uma maior capacidade para transmitir binário de accionamento.

í jwais um objectivo da invenção consiste em proporcionar um método para a realização de uma ligação entre os veios roscados de grafite e de metal, que apresente um capacidade aperfeiçoada de transmissão de binário de accionamento, desde o dito veio de metal até ao referido veio de grafite.

Tendo em mente estes e outros objectivos, a invenção será descrita a seguir em detalhe, sendo as novas características da mesma indicadas nas reivindicações anexas.

Sumário da Invenção

A ligação roscada da invenção compreende o dito veio de metal e o dito veio de grafite ligados um ao outro apõs a aplicação de uma camada fina de um cimento refractário ou semelhante na superfície da extremidade do veio de grafite que entre em contacto com a parte da flange do veio de metal, depois do que as duas partes são enroscadas uma na outra. Deixa-se que o cimento se ligue ao grafite, mas não à flange do veio de metal. Como alternativa, um revestimento sólido pode-se depositar a partir de uma solução ou dispersão coloidal do dito material sólido também ligado à superfície de grafite após a secagem da referida solução ou dispersão coloidal.

Breve descrição da invenção

A invenção é, em seguida, descrita com especial referência aos desenhos em anexo, com corte transversal, de uma concretização típica da invenção.

Os objectivos da invenção são alcançados sem necessidade de qualquer mudança radical no projecto da ligação roscada ou de qualquer aumento das dimensões das partes do veio de grafite e/ou de metal da mesma, mediante um grande aumento do coeficiente de atrito entre a superfície da extremidade do veio de grafite e a parte do flange do veio de metal. Consegue-se isto pela aplicação de uma camada fina de cimento refractário ou de outro revestimento apropriado, na superfície da extremidade do veio de grafite, onde ela contacta com o veio de metal depois de se completar a ligação roscada entre as duas partes. 0 binário da ligação roscada é aumentado em consequência do coeficiente de atrito, muito aumentado, entre o revestimento refractário ou outro revestimento adequado colocado na dita superfície da grafite e a parte de flange do dito veio de metal, em comparação com o atrito entre a grafite não revestida e a dita flange do veio de metal numa ligação roscada convencional entre as partes. Constatou-se que esta característica vantajosa possibilita que a ligação roscada da invenção tenha uma capacidade substancialmente maior para transmitir binário, como quando a ligação roscada é utilizada com a finalidade da refinação do alumínio no presente caso.

No processo de modificação de um veio de grafite convencional para se conseguirem as vantagens da invenção, dever-se-à entender que uma camada fina de cimento refractário ou de outro revestimento adequado, precisa de ser aplicada somente à parte da superfície da extremidade do veio de grafite que contacta com a parte de flange do veio de metal, quando as duas partes são reunidas através do enroscamento uma na outra como uma estrutura unitária. Ainda que toda a parte da extremidade superior do veio de grafite possa ser convenientemente reves-i tida com o cimento, esse revestimento afastado da parte espe6

·\ cífica da grafite em contacto com a parte de flange do veio de metal não se torna necessário para se atingirem objectivos da invenção. Chama-se ainda a atenção para a característioa da invenção segando a qual o revestimento de cimento é aplicado somente à superfície de grafite e não às duas superfície contactantes, a de grafite e a de metal. Assim, na prática da invenção, deixa-se que o revestimento colocado na superfície de grafite seque completamente antes de as partes serem reuni das. Daí resulta que o cimento ou outro revestimento se liga à grafite, mas não ao metal da flange do veio. Isto possibilita que o atrito se faça entre o revestimento refractário do material de grafite e o metal do flange do veio metálico, resultando este atrito em um reforço da ligação roscada e em um aumento do hinário da mesma.

Em referência ao desenho, um veio de grafite com uma rosca fê mea está representado designado com o número de referência 1, e está ligado a um veio de metal 2 com uma rosca macho, por meio de uma ligação roscada entre os mesmos, e que está representada genericamente com o número de referência 3. Poderá ver-se que os veios possuem eixos coincidentes com a linha de central 4. Na prática, o veio de metal 2 é accionado no sentido 5 de modo a apertar a ligação entre os veios contra a re sistência à rotação do veio de grafite 3. 0 veio metálico 2 e construído com uma parte flangeada 6 que proporciona uma su perfície de assentamento inferior 7 que contacta com uma parte da superfície da extremidade superior 8 do veio de grafite 1 após a fixação dos veios por meio de uma ligação roscada 3 na abertura 9 do dito veio de grafite 1.

pretendido aumento da binário da ligação roscada é alcançado pela aplicação de uma camada fina 10 de cimento refractário à dita superfície da extremidade superior 8 do veio de grafite 1, na parte da mesma que entra em contacto com a superfície de assentamento inferior 7 do veio de metal 2, quan7

do os dois veios são enroscados nm ao outro, a fim de se obtei a desejada ligação roscada. Deixa-se secar completamente o revestimento 10 antes que as duas partes do veio sejam reunidas. Deste modo, o cimento liga-se à superfície de grafite, porém não se liga à superfície de assentamento 7 da flange do veio de metal. 0 aumento substancial da capacidade de a ligação roscada da invenção transmitir um binário, em comparação com uma ligação roscada deste género que não foi preparada pela incorporação do processo de revestimento da invenção, é causado pelo coeficiente de atrito muito maior entre o revestimento refractário da superfície de grafite, e a superfície metálica da referida parte de flange δ da flange de metal, em comparação com o atrito entre a superfície de grafite sem tratamento e a flange do veio metálico de uma ligação roscada grafite-metal convencional.

ÍOs especialistas nesta técnica deverão apreciar que, na apli!cação prática desta invenção, pode-se empregar qualquer cimenjto refractário convenientemente disponível ou um material de írevestimento semelhante, capaz de proporcionar um aumento do íatrito na superfície da fLange de metal, quando comparado com :o que é obtido com uma grafite sem tratamento. Exemplificativo de tais materiais de revestimento é o Zircar Alumina Cement, produzido pela firma Zircar Products CO. of Florida, Nova Iorque. Este cimento refractário está descrito como contendo 70 $ de alumina em combinação com fibras moídas e partículas de dimensões sub-micrónicas, com uma pequena quantidade de um derivado orgânico de alumínio, para incrementar as respectivas caracteristicas de ligação, em uma composição de aglutinante à base de água. 0 cimento pode ser aplicado nas mesmas condições em que é adquirido. Tem-se verificado porém, que é ligeiramente mais fácil aplicar um revestimento liso e uniforme, se o cimento fôr moído para desfazer alguns dos pequenos aglomerados que ele contém e depois fôr peneirado em uma peneira com cerca de 100 malhas. Em qualquer caso, o cimento é aplicado na extremidade do veio de grafite por compres são de uma escova com o material contra o veio em rotação lenta, tendo-se verificado que uma rotação da ordem de 150 rpm é conveniente em aplicações especiais. E vantajosa uma trincha de artista, de fibras sintéticas, e comprovou-se que funciona bem na presente finalidade. Este processo de revestimento garante que o revestimento terá uma espessura razoavelmente uniforme em torno de qualquer trajecto circular e portanto que a aplicação do revestimento não irá destruir a exactidão necessária na superfície a ser revestida. Deve-se notar que toda a superfície da extremidade superior do veio de grafite 1, isto é, a superfície da extremidade superior 8, pode ser revestida por conveniência operacional, como se mostra no desenho. Para o objectivo da invenção, no entanto, dever-se-à notar que, tal como foi acima indicado, é apenas necessário revestir a parte da dita superfície da extremidade superior 8 que entra em contacto com a superfície de assentamento inferior 7 da dita flange de metal 6.

revestimento da citada superfície da extremidade superior do veio de grafite, é geralmente, mas não é necessariamente, efectuado pela aplicação do revestimento em duas operações, que podem processar-se sem qualquer intervalo de tempo apreciável entre as mesmas. Por exemplo, é conveniente realizar tais operações em concretização comerciais práticas com um intervalo de 1/6 a 1/2 minuto. Uma pequena quantidade de fase de aglutinante da primeira aplicação do revestimento é absorvida pelo porosidade da grafite a ser revestida e n segunda aplicação de revestimento destina-se a substituir esse material absorvido. Deixa-se secar ao ar o revestimento de acordo com a invenção, antes de ser usado, e não é necessária nenhuma operação especial de secagem ou de recozimento.

revestimento conforme é aplicado na prática da presente in9

venção tem-se apresentado como tendo tipicamente ama espessara de cerca de 1,2 a 1,4 mils, quando o cimento utilizado foi moído e peneirado consoante as indicações supra, e uma espessura de cerca de 30 a 48 micra (1,4 a 1,9) milésimos de polegada) ), quando se usa o cimento na condição da embalagem do fornecedor. Essa espessura é medida acima da superfície original da grafite. Verificar-se-à que ocorre uma certa penetração do material de revestimento nos poros da grafite, de modo que a espessura total do revestimento será maior do que a acima referida, em algumas partes da superfície tratada.

Os peritos nesta matéria poderão observar que se podem efectuar diversas alterações e modificações nos pormenores da invenção descrita na presente memória, sem afastamento do âmbito da invenção conforme está expressa nas reivindicações anexas. Por exemplo, os veios de metal e de grafite usados na concretização prática da invenção são, em geral, fabricados conforme se ilustra no desenho para fins operacionais práticos. Deve ficar estabelecido, porém, que a ligação entre eles poderia também ser efectuada pela utilização de um veio de grafite tendo uma rosca macho, e um veio de grafite com um ressalto para contacto com o veio de metal depois que se aper ta a ligação, e um veio de metal possuindo uma rosca fêmea. Neste caso, o revestimento utilizado na prática da invenção seria aplicado na superfície plana de contacto do ressalto da peça de grafite.

Exemplos ilustrativos de outras composições de cimento refrac tário que podem ser empregadas na prática da invenção são os materiais de revestimento citados como Mistura N⁹. 1 e Mistura N⁹. 2. Ambas as misturas usam o silicato de sódio como ligante. A Mistura η⁹. 1 tem a seguinte composição:

Sílica Cab-O-Sil

0,5 g

Solução de silicato de sódio (18% de sólidos)

Alumina S435AB levitada segundo Buehler Alumina 40-6625 AB 25/U de Buehler

10,0 g

2,0 g

1,0 g

Líquido de marfim gota

Emprega-se a sílica Cab-O-Sil para tornar a mistura de revestimento espessa e que possa pintar facilmente a superfície de grafite. Ela também serve para impedir que o líquido aglutinante seja removido rapidamente do revestimento pela acção capilar da grafite porosa. Os pós de alumina proporcionam a característica de atrito elevado que se pretende, sendo que a alumina levitada contribui também para a dispersibilidade da mistura. 0 líquido de marfim garante o humedecimento de todas as partículas de pó e o humedecimento da grafite pela mistura Não é necessária nenhuma ordem de adição especial e nenhumas técnicas de mistura específicas para a preparação da mistura. 0 revestimento, quando é aplicado e secado convenientemente, mede tipicamente cerca de 15 micra (0,6 milésimos de polegada) de espessura acima da superfície original da grafite, em comparação com os revestimentos mais espessos obtidos mediante o uso do cimento de alumina Zircar”. Esta espessura não inclui o material que penetrou e encheu os poros da superfície da grafite. Quando comparada com o dito Cimento de Alumina Zircar, a referida Mistura η⁵. 1 tem a desvantagem de que tem tendência a separar-se em uma fase sólida e uma fase líquida após algumas horas, e gelifica em um dia, aproximadamente. Assim, ela deve, geraimente, ser misturada em fresco algumas horas antes do uso.

A mistura n^. 2 tem a seguinte composição:

Sílica Cab-O-sil

0,5 g

Solução de silicato de sódio (18 % de sólidos)

Alumina 4O-6625AB 25 de Buehler

Alumina B de Buehler (alumina linde B) Alumina levitada de Buehler 4O-6435AB Líquido de marfim

10,0 g

2,0 g 0,5 g 5,0 g gota

Esta mistura pode ser misturada da mesma maneira que a Mistura n2. 1 e possui propriedades semelhantes quando é aplicada sobre a grafite.

Os técnicos nesta matéria deverão considerar que as combinações de materiais acima mencionadas são ilustrativas dos tipos de cimentos que podem ser usados na prática da invenção. Em geral, o cimento refractário utilizado na aplicação prática da invenção deve compreender (1) um material em pó, cons { tituído por partículas isoladas que não fundem, se desinte•I gram ou se fraccionam nas condições operacionais; (2) uma fai' se de aglutinante que deverá manter as partículas aglomera* das e também ligá-las à grafite, mantendo o dito aglutinante

I; a sua resistência nas condições operacionais; (3) sendo a h combinação do dito material em pó com a fase de aglutinante 11 disponível sob uma forma facilmente espalhável; e (4) tendo o referido cimento, ou sendo levado a ter, uma absorção limitada da fase de aglutiante líquido pela porosidade da grafite. Deverá entender-se que a espessura do revestimento aplicado varia um pouco dependendo das características do revestimento especial empregado em qualquer aplicação particular, sendo as espessuras compreendidas entre cerca de 12 micra (0,5 mil de polegada) até cerca de 51 micra (2 mlis de polegada) geralmente satisfatórias, como se vê nos exemplos ilus12

u.

ί .· trativos acima mencionados.

A invenção foi demonstrada por meio de diversos testes ilustrativos. Deve-se entender que tais testes, e os seus resultados aqui apresentados têm apenas uma finalidade ilustrativa e não devem ser considerados como limitativos do âmbito da invenção tal como se encontra expresso nas reivindicações. Visando avaliar a resistência ao binário da junta, fez-se uma montagem para se obter uma ligação roscada conforme se mostra no desenho. Normalmente, o veio de grafite é mantido estacionário, enquanto o binário é aplicado ao veio de metal por uma chave de torção. Anota-se o binário que é necessária para que brar a junta. Este teste é efectuado, em geral, sob a temperatura ambiente, ao ar livre, para uma primeira avaliação. A esta seguem-se teste a 35O°G ou 45O°C em árgon, ou árgon contendo uma pequena quantidade de cloro, para simular as condições reais de utilização.

Um dos factores a ser considrado na elaboração destes testes baseia-se no facto de que existe um factor de cerca de 2 nos binários das juntas fabricadas com diferentes materais de par tida de grafite. Por exemplo, a junta especial que é usada, com mais frequência apresenta à temperatura ambiente um binário que varia entre 3,5 e 7 kgf.m (25 a 50 libras pé). E evidente que a maior preocupação é com as juntas que têm binários na parte inferior da escala. Com o objectivo de se avaliar devidamente a eficácia do revestimento de acordo com a invenção, fizeram-se duas ou mais amostras da mesma peça de grafite, sendo uma amostra ensaiada nas condições naturais sem tratamento, à temperatura ambiente, ao ar, e a outra ou as outras amostras foram revestidas e experimentadas em diversas condições para fins comparativos. Verificou-se que as ligações roscadas em que se empregaram os veios de grafite tratados consoante a invenção, usando-se o cimento de alumina Zircar acima referido eram 65 $ a cerca de 115 $ mais forζ/ tes do que as juntas semelhantes feitas de grafite sem revesI timento. Constatou-se que o aumento máximo do hinário ocorreu em relação aos materiais de partida mais fracos. Este aumento

I desejável do binário manteve-se quando a junta foi experimentada a 35O°C e 45O°C em árgon mais 3,6 $ de cloro, em condições operacionais usuais quanto à temperatura e à atmosfera.

Em um ensaio comparativo no qual se usa a Mistura η⁵. 1 acima citada, uma ligação roscada em que se empregou grafite não tratada falhou com um binário de 5,4 kgf.m (39 libras . pé) à temperatura ambiente. Uma junta para comparação, em que a superfície de contacto da grafite estava revestida com a dita mistura, medindo 12,7 micra (0,5 milésimo de polegada) foi testada a 35O°C na referida atmosfera de árgon mais 3,6 % de cloro, e comprovou-se que ela tinha um binário substancialmente maior, sendo que a dita ligação roscada da invenção falha a 12,9 kgf.m (85 libras . pé).

Em uma série de testes adicionais, submeteu-se ao teste uma única peça de grafite, à temperatura ambiente, e depois foi cortada em amostras para a experimentação em altas temperatuiras. Cada conjunto de amostras testadas era constituído por duas peças trabalhadas à máquina de modo que as extremidades roscadas da mesma foram retiradas de locais adjacentes da peça de grafite original. Uma peça original foi testada à temperatura ambiente e a rosca falhou com um binário de 5,6 kgf. ,m (40 libras . pé). Desta peça original cortaram-se quatro peças e sumeteram-se a testes em dois conjuntos comparativos de peças não revestidas e peças revestidas com o cimento Zircar, ao ar, a 350^0, da seguinte maneira. No conjunto n^. 1, a peça não revestida falhou com um hinário de 6,8 kgf.m (49 libras.pé), ao passo que a peça revestida de acordo com a invenção atingiu um binário de 11,2 kgf.m (80 libras.pé), sem falhar, no momento em que se terminou o teste. 0 conjunto n^. 2 apresentou um resultado semelhante, em que a peça não reves

tida falhou com 5,6 kgf.m (40 libras.pé), enquanto a peça revestida atingia as ditas 11,2 kgf.m (80 libras.pé) sem falha na ocasião em que o teste foi concluído.

Uma outra peça de grafite isolada, que falhou com 5,4 kgf.m (39 libras - pé) nos testes à temperatura ambiente, foi cortada em quatro pedaços e foi testada em dois grupos adicionais de testes comparativos, ao ar, a 35O°C. No conjunto de testes n^Q. 3, a peça não revestida falhou com um binário de

5,6 kgf.m (40 libras.pé), e no conjunto n2. 4, a peça não revestida falhou com 6 kgf.m (43 libras.pé). Nos testes do conjunto n^. 3 e conjunto n². 4, a peça revestida não falhou, e os testes foram concluídos com um binário de 11,2 kgf.m (80 libras.pé). As amostras revestidas dos conjuntos n2s. 1 a 4 que não falharam nos referidos testes comparativos, foram depois trabalhadas à máquina para se retirar 0 revestimento e expor a grafite natural. Duas destas amostras recentemente preparadas foram então revestidas com o dito cimento de Zircar, e as quatro peças, duas revestidas e duas não revestidas foram depois testadas a 35O⁹C, em árgon mais 3,6 % de cloro. Nos testes deste tipo, as amostras não revestidas dos conjuntos n^s. 1 e 2 falharam com um binário de 7,7 kgf.m (55 libras, pé) enquanto as correspondentes amostras revestidas falharam com 9,3 kgf.m (67 libras.pé). As amostras não revestidas dos conjuntos nS. 3 e 4 falharam com um binário de 5,6 kgf.m (40 libras.pé) ao passo que as amostras revestidas atin giram um binário de 9,8 kgf.m (70 libras.pé), antes de falharem.

Fizeram-se mais testes comparativos usando-se uma peça de gra fite que falhava com 3,6 kgf.m (26 libras.pé), nos testes à temperatura ambiente.

Dessa peça cortaram-se quatro pedaços que foram submetidos a testes a 35O°C, em árgon mais 3,6 % de cloro. Um conjunto revelou falhas de binário com 4,3 e 7 kgf.m (31 e 50 libras.pé).

i ----V·'.

b respectivamente para as amostras não revestidas e as amostras revestidas com cimento Zircar. 0 outro conjunto produziu um resultado semelhante, em que as amostras não revestidas e as mesmas amostras revestidas falharam com 3,9 e 8,5 kgf.m (28 e 61 libras.pé), respectivamente. Num outro teste deste género, sob as mesmas condições e usando-se o mesmo revestimento, cortou-se uma peça de grafite que falhou com 4,2 kgf.m (30 libras .pé), ao ar, para dar uma amostra não revestida que falhou com 3,5 kgf.m (25 libras.pé) e uma amostra retirada de um local adjacente da peça original que, como nos outros testes aci ma descritos, tinha um binário consideravelmente maior, falhando com um binário duplo, ou seja, com 7 kgf.m (50 libras, pé) .

Um veio de grafite, que	falhou com 5,4 kgf.m (39 libras.pé)
numa	experiência à temperatura ambiente,	foi cortado em cinco
pedaços. Cada parte foi	testada em árgon	mais 3,6 % de cloro,
com	os seguintes resultados:
			Binário até à falha
	Material de	Temperatura do	kgf.m (libras/pé)
Peça	n^. revestimento	teste °C
1	Silicato de
	sódio
	Mistura n^. 1	350	11,9 (85)
2	Silicato de
	sódio
	Mistura n2.2	450	11,2 (80)
3	Nenhum	450	4,6 (33)
4	Cimento de
	alumina Zircar
	(moído e pe-
	neirado)	450	12,6 (90)
			(sem falha)
5	Igual a 4	450	11,2-12,6 (80-90)

Chama-se a atenção, especificamente, para as concretizações

alternativas da invenção, em que um revestimento sólido é ligado à superfície de grafite, tendo o dito revestimento sido depositado por recobrimento da dita superfície de grafite com uma solução ou dispersão coloidal do dito material e, em seguida, a secagem da dita solução ou dispersão coloidal, deixando o dito material sólido ligado à superfície de grafite. Nessas concretizações, não é preciso empregar o material em pó acima citado e, em geral, utilizado nas realizações preferidas da invenção. Quer dizer, as soluções ou as dispersões coloidais usadas na fase aglutinante dos exemplos ilustrativos acima descritos, podem ser empregadas sem a incoporação de pós de alumina ou outros pós desse tipo, usados na produção dos tipos de cimentos acima descritos com relação às realizações preferidas da invenção.

Os revestimentos sólidos empregados nestas últimas concretizações da invenção compreendem um material sólido, que permanece sólido e é duro e aderente à superfície do veio de grafite nas condições operacionais do uso do veio de grafite assim revestido, numa ligação roscada com um veio de metal, como nas operações de refinação do alumínio. Notar-se-à imediatamente que o revestimento sólido não será eficaz se fôr de qualidade dura, mas apenas fracamente aderente à superfícia da grafite. De modo semelhante, se o revestimento sólido ficasse aderente à superfície de grafite de modo adequado, mas fosse de qualidade macia, não seria eficaz para os objectivos da invenção. No que se refere às concretizações de maior preferência mencionadas acima, deve-se notar que o revestimento sólido destas últimas realizações fica ligado à superfície da grafite e não ao veio metálico da ligação roscada. Por esta razão, a solução ou a dispersão coloidal do material sólido é colocada como revestimento e seca completamente de modo a deixar o material sólido ligado à superfície de grafite, antes de se ligar o veio de grafite tratado ao correspondente veio metálico, a fim de completar uma ligação roscada entre os di17

tos veios.

Embora a solução de silieato de sódio utilizada como fase aglutinante nos exemplos ilustrativos acima descritos possa ^!ser usada eficazmente para depositar um revestimento sólido ligado à superfície de grafite, deve-se notar que, de modo surpreendente, os testes de rotina com diversas soluções ou dispersões coloidais, usualmente disponíveis, do referido material indicaram que nem todas as soluções ou dispersões coloidais servem para depositar um material sólido que se liga à grafite para formar um revestimento duro e aderente apropriado para utilização na prática da invenção. Na maior parte dos casos, os revestimentos que são satisfatórios podem ser determinados simplesmente mediante a aplicação de um revestimento desse tipo numa superfície de grafite e a avaliação de que o revestimento está aderente e não é arrancado com facilidade da superfície de grafite. Em contraste com esta experimentação simples e rotineira, os revestimentos provenientes de soluções ou dispersões coloidais insatisfatórias revelar-se-ão, em geral, como sendo facilmente arrancados da superfície de grafite, mesmo somente sob a pressão de uma unha.

As soluções sólidas ou as dispersões coloidais que podem ser usadas eficientemente na prática das últimas concretizações da invenção, incluem soluções de silieato de sódio, conforme acima indicado, dispersões coloidais de alumina e as soluções de acetato de alumínio. Será apreciado que tais materiais convenientes são simplesmente ilustrativos da gama mais ampla de soluções ou dispersões coloidais, que pode ser determinada por meio de uma experimentação rotineira simples, para ser eficiente na formação sobre a superfície de grafite de um revestimente sólido, duro e aderente, útil para os objectivos da invenção. As soluções de silieato de potássio e de formiato de alumínio são exemplos de outros materiais desse tipo. Pelo contrário, verificou-se que uma variedade de materiais são ine18

ficazes na obtenção de um revestimento sólido, duro e aderente, ligado à superfície de grafite. Incluídos nesta última categoria estão a sílica coloidal, o acetado de magnésio, o silicato de lítio e o metaborato de sódio.

Dever-se-à notar que o revestimento é depositado com muita facilidade na superfície de grafite, por exemplo, bastando pintar um revestimento uniforme da dita solução ou dispersão coloidal do desejado material sobre a superfície de grafite.

A peça de grafite pode ser convenientemente voltada ou rodada enquanto a solução ou dispersão é pincelada na superfície de grafite, após o que a dita solução ou dispersão pode ser seca da. Como a primeira dessas aplicações tende a embeber-se nos poros da grafite, a aplicação da solução ou dispersão coloidal é efectuada repetidamente de modo a formar-se uma camada fina e uniforme de revestimento sobre a superfície da grafite como se descreveu no texto acima a respeito de outras concretizações. A concretização da solução ou de dispersão, a temperatura aplicável, a porosidade da superfície de grafite e parâmetros semelhantes deverão ser considerados como influenciando o número de aplicações que seriam feitas em qualquer caso especial, para garantirem uma formação suficiente de uma espessura de revestimento para cobrir a superfície de grafite. Nas aplicações típicas, o processos de revestimento pode ser repetido de modo a aplicarem-se desde 5 a 10 demãos de revestimento, embora se possa aplicar, em qualquer caso especial, um número maior ou menor de demãos de revestimento desse género. Está também incluído no âmbito da invenção o posicionamento do veio de grafite de modo vertical, para que a superfície de grafite a ser tratada fique no plano horizontal como na posição da figura 1, sendo o revestimento aplicado como numa sedimentação, de modo que o revestimento pode embeber-se nos poros da grafite e deixar uma camada fina de reves timento na superfície com uma aplicação.

.'Em im exemplo ilustrativo àa última concretização da invenção, preparou-se uma solução de silicato de sódio contendo 30 % de sólidos em peso na água, usando-se uma solução de silicato de j sódio Fisher Scientific com o n^. 50-5-338. Esta solução foi ¹ s x | aplicada a superfície correspondente de um veio de grafite rodando o veio e pincelando a solução na superfície do mesmo. Aplicou-se a solução desta maneira por quatro vezes, deixando-a secar durante cerca de dois minutos entre cada aplicação formando-se deste modo uma camada fina de revestimento sólido que recobre toda a superfície de grafite a ser tratada.

Após a secagem da última aplicação da solução, o revestimento sólido foi recozido a 427°C (800°F) para simular as condições de uso. Depois de se testar o veio de grafite assim tratado à temperatura ambiente, os valores de binário de atrito obtidos indicaram que o binário do veio tratado era igual a cerca de 120 % do binário correspondente do veio de grafite não tratado .

Para as finalidade de realização de um teste semelhante, empregou-se uma dispersão coloidal de alumina tendo 28 % de sólidos, ou seja, um endurecedor/rigidificador de alumina da firma Zircar Prod. Co. Aplicou-se o revestimento com um pin'cel no veio de grafite em rotação. A dispersão coloidal foi i

aplicada desta maneira cinco vezes, com um período de secagem de cerca de dois minutos entre cada aplicação, para se formar o revestimento suficiente para cobrir completamente a superfície tratada da grafite. Depois da secagem da última aplicação da solução, o revestimento sólido foi recozido a 427°C (800°E) para simular as condições do uso. Depois da ex; perimentação do veio assim tratado à temperatura ambiente, os valores de binário de atrito obtidos indicaram um aumento de 100 % do binário do veio tratado em comparação com o binário do veio de grafite sem tratamento.

Neste exemplo ilustrativo, empregou-se uma solução aquosa di20 luída de acetato de alumínio, obtida pela separação do aglutinante líquido da fase sólida do cimento de alumina Zircar acima citado. 0 veio de grafite a ser tratado foi revestido onze vezes usando-se esta solução, com um tempo de secagem de cerca de dois minutos entre cada aplicação. Depois de se obter deste modo, um revestimento de toda a superfície a ser tratada, a superfície revestida foi seca a 220⁹C e foi testada à temperatura ambiente. 0 aumento binário em relação ao veio de grafite não tratado pareceu ser de cerca de 90 %.

Dos diversos testes comparativos acima resumidos, poderá verificar-se que o revestimento da parte da superfície superior do veio de grafite em contacto com a superfície de assentamento inferior da flange do veio metálico torna possível alcançar uma ligação roscada aperfeiçoada entre um veio de grafite e um veio de metal. Esse revestimento da superfície de contacto da grafite de acordo com a invenção reforça assim, nitidamente, a ligação roscada entre os mesmos, de modo que a capacidade de a ligação transmitir binário é substancialmente aumentada. Possibilitando que a capacidade do binário da junta grafite-metal seja melhorada sem a necessidade de qualquer mudança radical no projecto ou qualquer aumento das dimensões dos veios, a invenção proporciona um avanço altamente desejável na técnica da refinação do alumínio. Os veios de grafite, revestidos conforme está descrito e reivindicado no presente texto tornam possível, assim, que a ligação roscada entre os veios de metal e de grafite resista a binários de accionamento consideravelmente maiores e às cargas provocadas por choques, sem uma quebra inconveniente da junta de metal-grafite, ou o rachamento do veio de grafite, tal como acontece com maior frequência nas operações de refinação de alumínio ou ligas de alumínio convencionais, efectuadas sem utilização da invenção.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1^§. - Processo aperfeiçoado para a ligação roscada reforçada de metal-grafite, nomeadamente para melhorar a ligação roscada entre um veio de grafite com uma rosca fêmea e um veio de metal tendo uma rosca macho accionado de maneira a, em funcio namento, apertar a junta entre os dois veio, em que o referido veio de grafite tem uma superfície terminal, uma parte da qual fica em contacto com uma superfície de assentamento de uma parte com a forma de flange do citado veio de metal após a ligação dos veios por meio da referida união roscada, compreendendo depositar-se um revestimento sólido sobre a meneio nada parte da superfície terminal do veio de grafite que fica posicionada de modo a contactar com a citada superfície de assentamento da flange do veio de metal, caracterizado pelo facto de o referido revestimento compreender um material sóli do que se conserva sólido e é duro e aderente à mencionada su perfície do veio de grafite sob as condições de funcionamento da citada ligação roscada, sendo o material sólido depositado por revestimento da referida superfície de grafite com uma solução ou uma dispersão coloidal do mencionado material e seI cagem da citada solução ou dispersão coloidal de modo a deixar o referido material sólido ligado à mencionada superfície de grafite, servindo o mencionado revestimento para aumentar isubstancialmente o atrito entre as superfícies de contacto de grafite e de metal em comparação com o atrito entre as superfícies de contacto da grafite e do metal não revestidas, de tal modo que o maior atrito entre as superfícies de conctato, depois de se completar a ligação entre o citado veio de grafite revestido e o referido veio de metal, tenha como resultado um aumento da resistência ao binário da ligação roscada, perimitindo que a referida ligação possua umamaior capacidade de transmissão de binário de accionamento do veio do metal para o veio de grafite.
2®. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de o mencionado revestimento compreender uma fina camada de silicato de sódio.
3®. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de o citado revestimento compreender uma fina camada de alumina coloidal.
4®. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de o referido revestimento compreender uma fina ca mada de acetato de alumínio.
5®. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de o mencionado revestimento compreender uma fina camada de silicato de potássio.

ó^. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de o citado revestimento compreender uma fina camada de formiato de alumínio.
7®. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de o referido revestimento ser aplicado em várias operações de modo a permitir que o revestimento recubra completamente a mencionada parte da superfície de grafite que contacta com a superfície de metal.
8^. - Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo facto de o citado revestimento ser aplicado em 5 a 10 operações consecutivas de aplicação do revestimento.
9^. _ Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado /

pelo facto de se aplicar o revestimento em toda a superfície da extremidade do referido veio de grafite.
10^a. - Veio de grafite aperfeiçoado com uma ligação roscada reforçada grafite-metal entre um veio de grafite com uma rosca fêmea e um veio de metal com uma rosca macho accionado de maneira a apertar a junta entre os veios, tendo o referido veio de grafite uma superfície terminal, uma parte da qual fica em contacto com uma superfície de assentamento de uma flange do mencionado veio de metal depois da ligação dos veios por meio da citada união roscada, caracterizado pelo facto de o aperfeiçoamento compreender a aplicação de um revestimento sólido ligado à parte da superfície terminal do veio de grafite que é posicionado de modo a contactar com a referida superfície de vedação da flange do veio metálico, sendo o mencionado revestimento formado por material sólido que ee mantém sólido e é duro e aderente à citada superfícies do veio de grafite nas condições de funcionamento da referida união roscada, tendo o mencionado material sólido sido depositado revestido a citada superfície de grafite com uma solução ou com uma dispersão coloidal do referido material e secando a mencionada solução ou dispersão coloidal de maneira a deixar o citado material sólido ligado à referida superfície de grafite e servindo o revestimento sólido para aumentar substancialmente o atrito entre as superfícies de contacto da grafite e do metal em comparação com o atrito entre as superfícies de grafite e de metal em contacto não revestidas comparáveis, de tal modo que o maior atrito entre as superfícies de contacto depois de se completar a ligação entre o mencionado veio de grafite revestido e o citado veio de metal tenha como consequência um aumento da resistência ao binário da ligação roscada, pirmitindo que a referida ligação roscada tenha uma maior capacidade de transmissão do binário de accionamento do veio de metal para o veio de grafite.

ll^â. - Veio de grafite de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo facto de o mencionado revestimento compreender uma fina camada de silicato de sódio.
12^. - Veio de grafite de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo facto de o citado revestimento compreender uma fina camada de alumina coloidal.
13-. - Veio de grafite de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo facto de o referido revestimento compreender uma fina camada de acetato de alumínio.
14§. - Veio de grafite de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo facto de o mencionado revestimento compreen;der uma fina camada de silicato de potássio.

I
15^â. - Veio de grafite de acordo com a reivindicação 10, caí racterizado pão facto de o revestimento compreender uma fina camada de formiato de alumínio.
16§. - Ligação roscada aperfeiçoada entre um veio de grafite com uma rosca fêmea e um veio de metal com uma rosca macho, adaptada de tal maneira que a junta entre os citados veios é apertada mediante o accionamento do referido veio de metal, tendo o mencionado veio de grafite uma superfície na sua extremidade uma parte da qual fica em contacto com uma superfície de assentamento de uma flange do citada veio de metal depois da ligação dos veios através da referida união roscada,

- caracterizada pelo facto de o aperfeiçoamento compreender a existência de um revestimento sólido ligado à parte da superfície da extremidade do veio de grafite que é posicionado de modo a contactar ccm a mencionada superfície de assentamento, icompreendendo o citado revestimento material sólido que se conserva sólido e é duro e aderente à referida superfície do veio de grafite sob as condições de funcionamento da mencionada ligação roscada, tendo o citado material sólido sido depositado revestindo a referida superfície de grafite com uma solução ou com uma dispersão coloidal do mencionado material e secando a citada solução ou dispersão coloidal e deixando o referido material sólido ligado à mencionada superfície de grafite, servindo o citado revestimento para aumentar substancialmente o atrito entre as superfícies de grafite e de metal que estão em contacto em comparação com o atrito entre as superfícies de contacto de grafite e de metal não revestidas comparáveis, ' de tal modo que o maior atrito entre as superfícies de contacto, depois de se completar a ligação entre o referido veio de grafite revestido e o mencionado veio de metal, tem como resultado um aumento da resistência ao binário da ligação rosí cada, permitindo que a citada ligação roscada tenha umamuito maior capacidade de transmitir o binário de accionamento do veio de metal para o veio de grafite.
17-. - Ligação roscada de acordo com a reivindicação 16, caracterizada pelo facto de o referido revestimento compreender uma fina camada de silicato de sódio.
18ã. - Ligação roscada de acordo com a reivindicação 16, caracterizada pelo facto de o mencionado revestimento compreender uma fina camada de lumina coloidal.
19^â- - Ligação roscada de acordo com a reivindicação 16, caracterizada pelo facto de o citado revestimento compreender ama fina camada de acetato de alumínio.
20^â. - Ligação roscada de acordo com a reivindicação 16, caracterizada pelo facto de o referido revestimento compreender uma fina camada de silicato de potássio.

213. - Ligação roscada de acordo com a reivindicação 16, caracterizada pelo facto de o revestimento compreender uma fina camada de formiato de alumínio.
22^â. _ Ligação roscada de acordo com a reivindicação 16, caracterizada pelo facto de o mencionado veio de metal-veio de grafite revestido assim ligados conjuntamente constituírem o veio de accionamento de um injector rotativo usado para dispersar um gás de refinação no seio de uma massa de alumínio fundido.