EFEITO DA ESTRUTURA BAINÍTICA EM AÇOS PARA ESTAMPAGEM

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1 1 FACULDADE DE TECNOLOGIA SENAI NADIR DIAS DE FIGUEIREDO MARCOS HUSEK COELHO RUBENS DA SILVA FREIRE EFEITO DA ESTRUTURA BAINÍTICA EM AÇOS PARA ESTAMPAGEM OSASCO 2011

2 2 MARCOS HUSEK COELHO RUBENS DA SILVA FREIRE EFEITO DA ESTRUTURA BAINÍTICA EM AÇOS PARA ESTAMPAGEM Projeto de Iniciação Científica apresentado à Faculdade de Tecnologia SENAI Nadir Dias de Figueiredo em Processos Metalúrgicos para inscrição do Trabalho de Conclusão de Curso sob a orientação técnica do Prof. Claudio Parra De Lazzari e orientação metodológica do Prof. Roberto Sanches Cazado OSASCO 2011

3 3 RESUMO Desenvolver um produto que possa eliminar a rejeição das peças por trincas oriundas do processo de estampagem, demonstrando a influência da estrutura bainítica em aços para estampagem. Atualmente, estudos mostram que a estrutura martensítica não se comporta adequadamente ao tipo de deformação plástica que a peça sofre no processo de estampagem. Esta microestrutura apresentada é a única característica que não está definida em norma e que pode afetar este processo. Visando a melhoria e redução de refugo foi proposto alteração do processo de tratamento térmico para austêmpera, objetivando uma microestrutura predominantemente bainítica. A característica da microestrutura bainítica tende a favorecer a estampabilidade, tal como a redução de refugos e de custos durante o processo. Quanto à metodologia serão empregadas técnicas de caracterização microestrutural, através de análises metalográficas de microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura, ensaios mecânicos, ensaio de tração, índice de embutimento Erichsen e dureza Vickers. Com isso pretende-se comparar os resultados do processo de tratamento térmico já existente de têmpera e revenimento e o proposto tratamento térmico de austêmpera. O resultado esperado com esta alteração visa uma redução de no mínimo 50% no índice de refugo das capas de rolamentos estampadas. Palavras-chave: Estrutura Bainítica. Estampagem. Ensaios. Redução de Refugo.

4 4 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO E JUSTIFICATIVA COM SINTESE DA BIBLIOGRAFIA FUNDAMENTAL OBJETIVO GERAL OBJETIVOS ESPECÍFICOS PLANO DE TRABALHO E CRONOGRAMA DE EXECUÇÃO MATERIAIS E MÉTODOS FORMAS DE ANÁLISE DOS RESULTADOS... 8 REFERÊNCIAS... 9

5 5 1. INTRODUÇÃO E JUSTIFICATIVA COM SINTESE DA BIBLIOGRAFIA FUNDAMENTAL Nesta experimentação busca-se um produto que possa eliminar a rejeição das peças por trincas, obedecendo às mesmas características de propriedades mecânicas especificadas para os materiais temperados e revenidos, conforme tabela 1. As trincas são uma não conformidade que ocorre durante o processo de estampagem, onde são processadas fitas relaminadas, temperadas e revenidas em processo contínuo. Limite de Resistência à tração (N/mm²) % Alongamento A10 9 Dureza Vickers HV Tabela 1 Exigências de propriedades mecânicas do produto fornecido em fita relaminada independente da condição de microestrutura ser martensítica ou bainítica. Bibliografia fundamental O principal objetivo da austêmpera é obter produtos com alta ductilidade e resistência ao impacto, sem perda expressiva de dureza (SILVA e MEI, 2006). Outro objetivo da austêmpera é reduzir a perda por trincas e empenos, bem como melhorar a precisão dimensional (SILVA e MEI, 2006). O custo da austêmpera é praticamente o mesmo que o da têmpera e revenimento, e em alguns casos é até menor, quando, por exemplo, tratar-se de pequenas peças em produção automatizada (SILVA e MEI, 2006). Uma vez que os aços bainíticos possuem uma estrutura mais fina, eles são em geral, mais resistentes, porém, ainda assim eles exibem uma combinação desejável de resistência e ductilidade (CALLISTER JR, 2002).

6 6 2. OBJETIVO GERAL Desenvolver um produto que possa eliminar a rejeição das peças por trincas oriundas do processo de estampagem. 2.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS Utilizar matéria prima com espessura de partida padronizada a fim de se ter reduções de laminação definidas. Desenvolver ciclo de recozimento em forno do tipo caixa com atmosfera de hidrogênio. Monitorar parâmetros de processo durante o tratamento de austêmpera, ex. temperaturas e velocidade. Realizar análise metalográfica na seção longitudinal (sentido de laminação) em amostras após o processo de austêmpera. Realizar ensaios de tração, ensaio de embutimento Erichsen e ensaio de dureza Vickers.

7 7 3. PLANO DE TRABALHO E CRONOGRAMA DE EXECUÇÃO As atividades relacionadas ao trabalho serão seguidas conforme cronograma elaborado junto aos orientadores; professor Claudio Parra De Lazzari e professor Roberto Sanches Cazado. Cronograma de Atividades: 2011 ATIVIDADE AGO SET OUT NOV DEZ Revisão da literatura X Materiais e métodos X X Resultados e discussão X X Conclusões e referências X Capa, agradecimentos, acabamento final, impresão e apresentação ppt X Apresentação à banca X

8 8 4. MATERIAIS E MÉTODOS Os materiais serão processados com aço ao carbono SAE 1050 a partir das características do produto a ser fornecido. Quanto à metodologia serão empregadas técnicas de caracterização microestrutural, através de análises metalográficas de microscopia óptica e de microscopia eletrônica de Varredura, ensaios mecânicos, ensaio de tração, índice de embutimento Erichsen e dureza Vickers. Com isso pretende-se comparar os resultados de processos de tratamento térmico já existente de têmpera e revenimento e o proposto tratamento térmico de austêmpera. 5. FORMAS DE ANÁLISE DOS RESULTADOS Caracterização Microestrutural Análise metalográfica Será realizada na seção longitudinal (sentido de laminação). A preparação metalográfica das amostras envolve as etapas de corte, embutimento em baquelite, lixamento, polimento e ataque químico. A microestrutura das amostras será revelada com reagente metalográfico Nital 2%. Esta análise será realizada com auxílio da técnica de microscopia óptica, utilizando um microscópio óptico da marca Union, equipado com analisador de imagens. Análise de Microscopia Eletrônica por Varredura Será realizada no laboratório de engenharia metalúrgica da USP. Será utilizado aparelho Philips modelo XL 30.

9 9 Ensaios Mecânicos Limite de Resistência à Tração Os corpos de prova serão preparados com auxílio de uma prensa automática de estampagem. As dimensões dos corpos de prova utilizados serão conforme norma NBR Os ensaios de tração serão realizados em equipamento da marca Instron, modelo 3385H, da Armco do Brasil S.A. A partir dos ensaios de tração serão conhecidos e determinados: limite de resistência e alongamento total ( % ). Dureza A dureza Vickers será utilizada na caracterização dos materiais no estado austemperado. Será utilizando equipamento modelo Microteste 3212B, com carga de 10 kg. Os valores serão considerados pela média de 3 resultados. Embutimento Erichsen A determinação do índice de embutimento Erichsen ( IE ) será realizada de acordo com a norma NBR Para o ensaio será utilizada uma matriz com diâmetro interno de 27mm e um punção de 20mm para o material com espessura de 0,50mm. Esse ensaio é apenas para avaliação da ruptura da calota, a fim de simular o processo de estampagem da aplicação final do material. REFERÊNCIAS CALLISTER JR, W. D. Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução, 5. ed SILVA, A. L. V. C. MEI, P. R. Aços e Ligas Especiais, 2. Ed, rev. e ampl