ESTUDO DA USINABILIDADE DE AÇO AISI 1045 APÓS DIFERENTES TRATAMENTOS TÉRMICOS

Transcrição

1 ESTUDO DA USINABILIDADE DE AÇO AISI 1045 APÓS DIFERENTES TRATAMENTOS TÉRMICOS Diego Carreras Bezerra Profª Drª. Izabel Fernanda Machado PMR Departamento de Engenharia Mecatrônica e Sistemas Mecânicos 1. RESUMO A usinabilidade de um material, bem como outras propriedades de fabricação, é tão importante quanto às propriedades mecânicas e resistência à corrosão. A usinabilidade de um material metálico é influenciada por vários fatores, tais como: composição química, microestrutura, resistência do material, avanço utilizado na usinagem, velocidade de corte, penetração e escolha do fluido de corte. Este trabalho tem por objetivo estudar a usinabilidade de um aço AISI 1045 e correlacioná-la com a microestrutura desse aço. A usinabilidade será avaliada e melhorada, através da avaliação dos mecanismos de corte do ponto de vista microestrutural. A microestrutura desse aço (fração volumétrica de perlita, tamanho de grão, inclusões de sulfeto de manganês) será correlacionada com as forças de corte e acabamento superficial. RESUMEN La maquinabilidad de un material, así como otras propiedades de fabricación, es tan importante como las propiedades mecánicas y de resistencia a la corrosión. La maquinabilidad de un material metálico es influenciada por varios factores, tales como: composición química, microestructura, resistencia del material, avance empleado en el maquinado, velocidad de corte, penetración y elección del fluido de corte. Este trabajo tiene por objetivo estudiar la maquinabilidad de un acero AISI 1045 y correlacionarla con la microestructura de ese acero. La maquinabilidad será probada y mejorada, a través de las pruebas de los mecanismos de corte desde el punto de vista microestructural. La microestructura de ese acero (fracción volumétrica de perlita, tamaño de grano, inclusiones de sulfato de manganeso) será correlacionada con las fuerzas de corte y el acabado superficial. 12

2 2. MATERIAIS E MÉTODOS 2.1 Material O aço utilizado neste trabalho, sob forma de barras, tem composição base do AISI Tratamentos Térmicos Para a realização dos tratamentos térmicos, foi utilizado o forno Brasimet, do LFS. Foram feitos os tratamentos térmicos de: Recozimento (850 C, 4h, forno), Normalização (850 C, 4h, ar), Esferoidização da (700 C, 6h, forno). 2.3 Metodologia Avaliação da Usinagem Torneamento A força de corte e de avanço é medida utilizando um porta-ferramentas instrumentado com extensômetros (dinamômetro) para medição da força de corte. Para armazenamento e tratamento dos dados é utilizado um microcomputador. A aquisição dos dados é feita utilizando-se um sistema que apresenta uma configuração inicial (taxa de aquisição: 5000Hz; tempo de aquisição: 60s; tipos de filtros: passa baixa 5Hz; configuração dos canais: 2 canais, um para forças de corte e outro para forças de avanço; tipo de instrumentação: extensômetros). O software utilizado é o Aqdados (software da Linx Eletrônica Ltda) Acabamento Superficial São realizadas medidas de rugosidade (Ra e Rt) da superfície torneada, utilizando um rugosímetro e comparada com a geométrica Determinação da Vickers (HV 30) A dureza Vickers é determinada nas seções transversais e longitudinais da barra laminada, utilizando uma carga de 30 kgf Determinação da A fração volumétrica de perlita foi determinada por metalografia quantitativa, utilizando uma grade de 100 pontos Determinação do Grão O tamanho de grão de perlita foi determinado por metalografia quantitativa, utilizando uma circunferência-gabarito de raio 4cm., chega-se à relação que estima o tamanho de 13

3 8π 20 grão de perlita: t =, onde t expressa o tamanho de grão médio dado em µ m e x é 1,6 x o número de intersecções da estrutura perlítica com o traçado da circunferência-gabarito Análise das Inclusões Através de microscopia, as inclusões foram analisadas sob os aspectos qualitativos de forma e dimensão nas seções longitudinais e transversais das amostras Tratamento Estatístico Para a inferência segura de conclusões, foram feitos testes de hipóteses. A comparação dos parâmetros se dará por comparação entre duas variáveis: t e t crit. A variável t é a mesma para qualquer teste de hipótese e é dada por: t = X i X j, 2 2 S S i j + n n 2 onde X é a média amostral, S é a variância amostral e n é o número de elementos da amostra. A variável t crit depende da amostra, pois é dada por: t crit = t e seu valor é n + 2; α i n j 2 obtido na tabela de distribuição t-student. Todos os testes serão realizados a um nível de significância de 1% ( α = 1% ). i j 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO 3.1 Resultados Neste item são apresentados os resultados preliminares deste trabalho. Foram feitos três tratamentos térmicos e posteriormente a caracterização do material tratado, além da caracterização do material como recebido (ou seja, a condição inicial) Como Recebido (Condição Inicial) A seguir são apresentadas algumas propriedades do aço estudado, como recebido. Corte (N) Avanço (N) (61,2 ± 2,6)% (12,1 ± 0,5) µ m (184,4 ± 2,7)HV (625 ± 4)N (295 ± 3)N 14

4 3.1.2 Recozimento A seguir são apresentadas algumas propriedades do aço estudado, recozido. Volumétrica de Corte (N) Avanço (N) (68 ± 2)% (17.96 ± 1,30) µ m (154,4 ± 1,6)HV (593,5 ± 2,8)N (310 ± 6)N Normalização A seguir são apresentadas algumas propriedades do aço estudado, normalizado. Corte Avanço (68,8 ± 2,2)% (11,42 ± 0,58) µ m (184,3 ± 1,8)HV (637 ± 3)N (307 ± 2)N Esferoidização da A seguir são apresentadas algumas propriedades do aço estudado, esferoidizado. Corte Avanço (67,8 ± 1,7)% (13,1 ± 0,8) µ m (168 ± 2)HV (611 ± 3)N (325,5 ± 2,8)N 3.2 Discussões Quanto à Com significância de 1%, pode-se concluir que há diferença de fração volumétrica de perlita entre como recebido e recozimento, entre como recebido e normalização e também entre como recebido e esferoidização da perlita. No entanto, não há evidências estatísticas que comprovem diferença entre recozimento e normalização, quanto à fração volumétrica de perlita. 15

5 3.2.2 Quanto ao Grão Conclui-se, com uma significância de 1%, que há diferença de tamanho de grão entre como recebido e recozimento, entre como recebido e normalização e entre como recebido e esferoidização da perlita. Houve, também, diferença de tamanho de grão entre recozimento e normalização, entre recozimento e esferoidização da perlita e entre normalização e esferoidização da perlita Quanto à Com significância de 1%, concluiu-se que para todos os tratamentos térmicos a dureza pode ser considerada igual, independente da seção onde são feitos os ensaios. Verificouse que há diferença de dureza entre como recebido e recozimento e entre como recebido e esferoidização da perlita. Já entre o como recebido e a normalização, não há evidências estatísticas que asseguram diferenças. Concluiu-se haver diferença de dureza entre recozimento e normalização, entre recozimento e esferoidização da perlita e entre normalização e esferoidização da perlita. 4. Agradecimentos Agradeço à professora Izabel por todo o apoio, dedicação e paciência com que tem sempre me ensinado e por me motivar a avançar nos trabalhos de pesquisa e nos estudos. Agradeço à equipe do LFS por haver me introduzido no universo do laboratório, no manuseio dos equipamentos e na preparação das amostras, pois sem eles jamais obteria êxito neste trabalho. 5. Referências Bibliográficas 1. Metals Handbook - Machining. USA. ASM, vol 16, Peckener, D.; Bernstein, I.M. Handbook of Stainless Steels. USA. McGraw Hill, Cap Padilha, A. F.; Guedes, L. C. Aços inoxidáveis austeníticos microestrutura e propriedades. São Paulo, Hemus, Meyers, M.; Chawla, Mechanical behavior of materials. USA. Prentice Hall Krauss, G.; Steels: heat treatment and processing principles. ASM International, Ohio, USA,