RELATÓRIO DE ESTÁGIO CURRICULAR I Período: 18/05/09 a 11/09/09

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA CURSO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS ELECTRO AÇO ALTONA RELATÓRIO DE ESTÁGIO CURRICULAR I Período: 18/05/09 a 11/09/09 Estagiário: Renan Oss Giacomelli - Matrícula: 08137027 Orientador: Felipe Duarte Pacheco Supervisor: John Alexsandro Schultz Schiebelbein Blumenau Setembro, 2009

Relatório de Estágio Curricular I PERÍODO: 18/05/2009 A 11/09/2009 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA CURSO: ENGENHARIA DE MATERIAIS ALUNO: RENAN OSS GIACOMELLI MATRÍCULA: 08137027 COORDENADOR DE ESTÁGIOS: ANTONIO PEDRO NOVAES DE OLIVEIRA, PROF. DR. ING. ELECTRO AÇO ALTONA S/A ORIENTADOR DE ESTÁGIO: FELIPE DUATE PACHECO, ENG. SUPERVISOR DE ESTÁGIO: JOHN ALEXSANDRO SCHULTZ SCHIEBELBEIN. Concordamos com o conteúdo deste relatório. Felipe Duarte Pacheco, Eng. John Alexsandro Schultz Schiebelbein, Eng. Blumenau Setembro, 2009

ELECTRO AÇO ALTONA S/A RUA ENG. PAUL WERNER, 925 BAIRRO ITOUPAVA SECA CEP: 88030-900 BLUMENAU SC FONE: (47) 3323-7788 FAX: (47) 3323-7799 HTTP://WWW.ALTONA.COM.BR

AGRADECIMENTOS Primeiramente gostaria de agradecer à empresa Electro Aço Altona S/A e seu presidente, Sr. Cacídio Girardi, por proporcionar a oportunidade de estágio a nós alunos do curso de engenharia de materiais da UFSC, estágio este muito proveitoso para profissionais da nossa área. Ao meu orientador, Felipe Pacheco, pela atenção, conhecimentos repassados, e amizade a mim ofertada. Aos colaboradores Valdenor Wayers, Eleno Müller, Cristiano Lessa, Mônica Giacomelli, Márcio Parabala, Cláudio Ferrari, Izabela Costa, Marlon Corradi, Marcos Dropa, Jorge, José S., Vanderlei, Denilson Souza, Darlan Pressi, ao sr. Almerindo Romanus, Sérgio Dias e Marcelo dos Santos, Marcos Queiróz e Givanildo pela amizade e experiências passadas no dia-a-dia na empresa. Ao supervisor da Unidade Sob Encomenda, John Schultz, pela amizade, pela experiência, e por proporcionar um ambiente de trabalho mais descontraído e agradável. Ao gerente industrial Danilo Correa, por mostrar como um líder deve agir. Aos demais colaboradores da empresa não citados aqui, mas que sempre me ajudaram quando necessitei, e que, sem a ajuda deles, nada do que está aqui descrito seria possível de se realizar. À coordenadoria de estágio e do curso, pelo bom serviço realizado em guiar e acompanhar os alunos em estágio. Aos professores Antônio Pedro Novaes de Oliveira, Germano Riffel e Berend Snoeijer pela dedicação ao curso e aos alunos, e por abrir muitas portas para nós alunos do curso de engenharia de materiais da UFSC. Aos meus colegas de estágio Renan Kindermann, Ana Beatriz Chaar, Kevin Schlindwein e Joseane Susin, pela amizade e companheirismo no dia-a-dia na fábrica e fora dela. Ao amigo Gabriel Russi, que me acompanhou nesta empreitada em uma nova cidade. E, finalmente, à minha família, pelo apoio incondicional sempre.

SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO... 6 2 ATIVIDADES DESENVOLVIDAS... 7 2.1 CALDEAMENTO DOS CHAPELINS... 7 2.1.1 INTRODUÇÃO... 7 2.1.2 OBJETIVO... 8 2.1.3 METODOLOGIA... 8 2.1.4 ANÁLISE DE RESULTADOS... 10 2.1.5 CONCLUSÃO... 14 2.2 SOLDAGEM EM LIGAS COM ALTO TEOR DE CROMO... 15 2.2.1 INTRODUÇÃO... 15 2.2.2 OBJETIVO... 15 2.2.3 DESENVOLVIMENTO... 15 2.2.4 CONCLUSÕES... 17 2.3 CALIBRAÇÃO DA CURVA DE RESFRIAMENTO DE UM FERRO FUNDIDO BRANCO... 17 2.3.1 INTRODUÇÃO... 17 2.3.2 OBJETIVO... 18 2.3.3 METODOLOGIA... 18 2.4 ANÁLISE DE FALHAS... 19 2.4.1 OBJETIVO... 19 2.4.2 DESENVOLVIMENTO... 19 2.4.3 CONCLUSÕES... 22 3 CONCLUSÃO... 23 4 BIBLIOGRAFIA... 24 5 ANEXO I... 25 6 ANEXO II... 26

1 INTRODUÇÃO Foram desenvolvidas várias atividades relacionadas aos processos de fundição, algumas continuando o trabalho dos estagiários anteriores, relacionadas ao Magmasoft, software de simulação utilizado na Altona, e outras iniciadas no presente período, sem relação com o Magmasoft. Primeiramente foi continuado o trabalho do estagiário anterior, testando a planilha desenvolvida por ele para predição do tempo de vazamento das peças, porém desta vez com tempos coletados in loco, e não já registrados no sistema, para uma simulação válida, com dados mais confiáveis. Também se refez a calibração da liga de um ferro fundido branco (ASTM A-532 III-A), com o objetivo de aproximar a curva de resfriamento simulada da real, experimento que não pode ser concluído por falta de um aparelho registrador de temperaturas disponível (Keylogger). Outro projeto teve início quando foi apresentado um problema quanto ao caldeamento dos chapelins (acessórios de moldagem) ás peças. O experimento aparentemente simples envolveu uma grande quantidade de fatores a serem considerados, muitas vezes observados apenas após a realização do experimento. Demonstrando a complexidade envolvida na produção de peças pelo processo de fundição, principalmente quando se tem que colocar acessórios dentro do molde. Realizou-se uma avaliação do processo de soldagem em aços com alto teor de cromo, processo desenvolvido na própria empresa, o qual gera soldas com microestrutura, dureza, e composição semelhantes às do próprio metal base, como será demonstrado a seguir. Ainda, fez-se uma análise de falha de uma Pá Kaplan, peça que apresentou trincas abaixo de uma região de alimentação. Também se realizaram mais atividades ligadas ao dia-a-dia da empresa, que não serão descritas neste relatório, como a participação na Comissão de Análise de Segregados, a qual observa as peças com defeitos, analisa quais as prováveis causas e sugere melhorias visando à não reincidência da falha. 6

2 ATIVIDADES DESENVOLVIDAS 2.1 CALDEAMENTO DOS CHAPELINS 2.1.1 INTRODUÇÃO Os chapelins são peças que tem por objetivo manter a espessura da parede da peça quando a distância entre o molde e o macho, por alguma ineficácia ou impossibilidade de fazer as marcações, não pode ser mantida. Eles possuem geralmente duas bases circulares e uma haste entre elas, conforme as figuras abaixo: Figura 1-Exemplo de chapelim. Figura 2 - Exemplo de chapelim. Figura 3 Formas de fixação de chapelins no molde. (Fonte: http://www.kschapelins.com.br/pt/conteudo_literatura_tecnica.htm#1- acessado em 25/06/2009). Porém há vários modelos de chapelins disponíveis no mercado: com base quadrada, com uma base somente, ranhurados, com ou sem cobertura para evitar a oxidação na superfície (usualmente de estanho), entre outros. Aqui foram utilizados chapelins com um formato que propicie ver o efeito da variação do diâmetro da haste no caldeamento, como será mostrado posteriormente. O caldeamento, termo aqui utilizado no sentido de soldagem autógena (sem metal de adição), ocorre quando uma camada superficial do metal base derrete e obtém-se uma continuidade na interface metal-chapelim. Continuidade esta comprovada através de ensaios de líquido penetrante e ultra-som. 7

2.1.2 OBJETIVO Verificar os fatores que influenciam na ocorrência do caldeamento dos chapelins com a peça no momento do vazamento do aço. Quando ele ocorre, evita assim etapas de acabamento posteriores desnecessárias, inserção de defeitos nas peças e refugos dependendo da localização e gravidade dos defeitos. Os objetivos práticos são constatar a relação entre o diâmetro de haste e espessura de parede para que o caldeamento ocorra e se os sulcos (ranhuras) efetivamente facilitam o processo. 2.1.3 METODOLOGIA Foram confeccionados dois modelos de placa em madeira, uma com dimensões de 300x300x40 mm e outra com 300x300x80 mm, conforme a figura 4. Os chapelins são distribuídos nas placas com pelo menos 90 mm de distância entre si, para evitar a redução da temperatura do aço devido ao fato de o chapelim servir como resfriador. Os chapelins confeccionados para o experimento foram primeiramente simples, como mostrado nas figuras 1 e 2, outros formatos usinados em formato cônico, obtendo assim diâmetros variando de ¼ 1 (ou 6,35 mm 25,4 mm), conforme figuras abaixo: Figura 4 Modelo de placas soltas. Figura 5 Distribuição dos chapelins no molde. Figuras 6 e 7 Exemplos de chapelins utilizados no experimento, com 40 e 80 mm de altura. 8

Quadro 1-Diâmetros de haste de chapelins simples utilizados no experimento. Espessura da placa Diâmetro do chapelim (mm e ) Diâmetro do chapelim (em relação à espessura) 50,8 (2 ) 1 1/4 38,1 (1 ½ ) 1 25,4 (1 ) 5/8 40 mm 19,05 (3/4 ) 1/2 15,7 (5/8 ) 2/5 12,7 (1/2 ) 1/3 6,35 (1/4 ) 1/6 50,8 (2 ) 5/8 38,1 (1 ½ ) 1/2 25,4 (1 ) 1/3 80 mm 19,05 (3/4 ) 1/4 15,7 (5/8 ) 1/5 12,7 (1/2 ) 1/6 6,35 (1/4 ) 5/63 Após o vazamento e a desmoldagem, as placas passaram pelas etapas de jateamento, em seguida foram cortados os canais e as alimentações (quando as placas possuíam alimentação), e depois foram cortadas verticalmente na região dos chapelins para visualização do caldeamento. Após isso foi realizado o esmerilhamento, obtendo assim acabamento superficial bom o suficiente para os ensaios de líquido penetrante e ultra-som, os quais foram escolhidos para determinar se o caldeamento ocorreu ou não. Verificando se há vazios na região entre o chapelim e a placa no líquido penetrante, e se há uma interface entre a peça e o chapelim no ultra-som. Após a determinação do diâmetro preciso que o caldeamento ocorreu, serão feitos mais testes com chapelins de diâmetros maiores, menores e exatamente iguais aos que caldearam. Para eliminar a dúvida gerada quanto ao diâmetro encontrado, devido ao fato de o chapelim ser cônico, e ter massa metálica a mais em alturas superiores ao diâmetro que caldeou e massa metálica a menos em alturas inferiores ao diâmetro que caldeou. 9

2.1.4 ANÁLISE DE RESULTADOS Experimentos executados: Nas duas primeiras vezes que o experimento foi realizado, os chapelins não foram jateados. Aliado a isso, o fato de as placas não possuírem alimentação contribuiu para a quantidade de defeitos, como indicado nas figuras: Figuras 8 e 9 Defeitos encontrados nas placas com chapelins não jateados, vazadas após um período de 4 dias desde o fechamento. Na terceira vez foram utilizados os chapelins cônicos pela primeira vez, jateados, ainda sem a alimentação no projeto. Porém os resultados foram prejudicados em parte, pois em um erro operacional, foi colocado cola para fixar os chapelins ao molde, causando uma enorme porosidade na região dos chapelins após a solidificação do aço, ainda, a temperatura de vazamento foi muito alta (1640 ºC), fazendo com que o caldeamento ocorresse em todas as espessuras de chapelim que se pode observar, o caldeamento foi tão intenso que causou uma dificuldade em localizar os chapelins após o vazamento, pois inclusive as arruelas das extremidades do chapelim caldearam-se à placa. Figura 10-Defeito causado pela cola. Figura 11 - Arruelas derretidas após o vazamento. Na quarta vez foi adicionada alimentação no projeto das placas, uma luva tipo 7A na placa com 80 mm de espessura, e uma de modelo 4FP na com 40 mm de espessura. As placas não possuíam porosidade nem rechupes. A temperatura de vazamento foi reduzida em 90 ºC, 10

desta vez as placas foram vazadas na moldagem carrossel a aproximadamente 1550 ºC, os resultados obtidos foram os seguintes: Figuras 12 e 13-Chapelins cônicos na placa de 80 mm de espessura, completamente caldeados. Figuras 14 e 15-Chapelins cônicos na placa de 80 mm de espessura, completamente caldeados. Figuras 16 e 17-Chapelins cônicos na placa de 40 mm de espessura, com alguns defeitos, porém inconclusivos quanto ao diâmetro em que o chapelim deixa de caldear. Figuras 18 e 19-Chapelins cônicos na placa de 40 mm de espessura, com alguns defeitos, porém inconclusivos quanto ao diâmetro em que o chapelim deixa de caldear. 11

Na quinta vez as placas também foram vazadas na moldagem carrossel, desta vez sem nenhuma modificação no projeto, somente o diâmetro e o formato dos chapelins que foram alterados, para confirmar que chapelins com diâmetros de haste maiores não caldeiam de fato. Utilizaram-se chapelins com diâmetros de 2, 1 1/2, 1 e ¾. Também não se pode desprezar o efeito de borda, presente em toda a placa, já que a regra prática afirma que ele existe para distâncias de 4x a espessura da borda, partindo da lateral da peça, e considerando as dimensões das placas (300x300x40 e 300x300x80), todas elas estão sob tal efeito. Isto significa que o metal líquido se resfria mais rapidamente devido a maior quantidade de superfície em contato com o molde nas bordas, tornando a dissipação de calor maior. Como esperado, o chapelim de 2 de diâmetro não caldeou em ambas as placas, inclusive se soltando espontaneamente da placa com 40 mm de espessura, como ficará indicado nas fotos. Os únicos chapelins completamente caldeados à placa foram o de 1 e o de ¾ na placa de 80 mm de espessura. Figuras 20 e 21-Chapelins de 3/4 e 1, respectivamente, na placa com 80 mm de espessura, caldeados, embora com alguns defeitos no de 1. Defeitos estes aumentados pelo maior tempo de revelação (1 hora). Figuras 22 e 23-1 1/2 e 2 respectivamente, placa de 80 mm de espessura, ambos não caldeados. 12

Figuras 24 e 25-2 e 1 1/2 na placa com 40 mm de espessura, ambos não caldeados. Figuras 26 e 27-Chapelins de 1 e ¾, respectivamente, ambos não caldeados na placa com 40 mm de espessura. Nas placas com chapelins não jateados, os chapelins que caldearam foram os de ½ e ¼ na placa com 80 mm de espessura, vale lembrar que neste experimento um chapelim influenciou no outro também pelo efeito de coquilhamento. Abaixo, fotos dos chapelins não jateados em placas sem alimentação: Figuras 28 e 29- Da esquerda para direita: 1, ¾,5/8, e 1/2. 13

Figura 30-Chapelins de 5/8 e ¼ respectivamente. Figura 31- Chapelins de 1 e ¾ respectivamente. No momento do corte da placa de 40 mm de espessura, com chapelins não jateados, o de 1 se soltou da placa, mostrando uma variedade de óxidos formados à alta temperatura (azuis): Figuras 32 e 33-Chapelim solto da placa após o corte da mesma. Vale lembrar que no experimento repetido com chapelins jateados, quando o chapelim de 2 se soltou da placa em um processo semelhante, não havia a presença de óxidos na interface entre eles. 2.1.5 CONCLUSÃO Os chapelins começam a caldear após uma determinada relação entre diâmetro de haste/espessura de parede, verificada através do experimento. Quanto as ranhuras, não se chegou a uma conclusão, pois em chapelins não jateados elas não se apresentaram eficientes, ainda é necessário repetir o experimento com chapelins jateados e ranhuras de outros formatos, para poder afirmar com propriedade se as ranhuras de fato auxiliam no caldeamento ou não. 14

2.2 SOLDAGEM EM LIGAS COM ALTO TEOR DE CROMO 2.2.1 INTRODUÇÃO A soldagem em ligas de ferro fundido branco com alto teor de Cromo é tida como algo complexo, levando em consideração as características da soldagem e das ligas como: Alta dureza, baixa tenacidade, as características do metal de adição, alto grau de restrição quanto à soldagem entre outras peculiaridades. Tudo isso influencia na soldagem, e a torna mais complexa, pois necessita de parâmetros adequados em todas as etapas do processo. 2.2.2 OBJETIVO Constatar a viabilidade da soldagem em alto cromo, a partir da análise de uma peça soldada com teor de cromo na faixa de 25-30% (ASTM A532-IIIA). Bem como demonstrar a microestrutura obtida após a soldagem, na ZAT (zona afetada termicamente), na ZF (zona fundida), na LF (linha de fusão) e no MB (metal base), juntamente com as durezas encontradas no local da soldagem e na peça e a composição química da solda e do MB e após, analisar todas as informações para verificar a viabilidade do processo. 2.2.3 DESENVOLVIMENTO Primeiramente escolheram-se soldas executadas em peças especiais destinadas para isso, simulando de forma satisfatória o processo, para avaliar as soldas de forma mais aproximada das condições normais de produção. A peça foi soldada devido à presença de trincas no MB (metal base), com um chanfro de aproximadamente 20 mm de profundidade, durante o processo de tratamento térmico da peça. Figura 34 Solda executada na peça. Figura 35-Solda após usinagem. 15

As principais dificuldades da soldagem em aços com alto teor de cromo são impostas pela elevada dureza do material e baixa tenacidade. Resultando muitas vezes em trincas devido às tensões internas geradas pelo processo térmico decorrente da solda. Foi realizada uma análise da composição química da região da solda e do metal base, cujos valores se mostraram semelhantes, demonstrando a funcionalidade do metal adicionado pela solda. Análise Metalográfica As amostras foram cortadas diretamente da peça, após o processo de usinagem, de forma a retirar parte da solda e parte do metal base para efeito de comparação. Duas amostras foram analisadas para confirmação dos resultados, uma de cada lado da peça, conforme marcado nas figuras 6 e 7 em marcador vermelho. Nas amostras polidas e atacadas foi possível observar que o nível de inclusões era 2 ASTM E-45. As soldas fundiram perfeitamente, obtendo uma microestrutura com carbonetos mais refinados do que o metal base devido à maior velocidade de resfriamento. Não havia nenhuma trinca na região da solda ou de transição para o metal base. Figura 36 Amostra 1-Nível de inclusões 2 ASTM E-45, área da solda. Polida, 50x. Figura 37 Amostra 1- Metal base, microestrutura martensítica com presença de carbonetos de Cr. Atacada com ClCu, 50x. Figura 38 Amostra 1- Solda, com carbonetos mais refinados que no metal base. Atacada ClCu, 50x. Figura 39 Amostra 1- Z.A.T, transição entre metal base e solda, com união perfeita entre ambos. Atacada com ClCu, 50x. 16

Ensaio de dureza Os resultados obtidos foram soldas com dureza comparável às do metal base, fator importante para peças com alto teor de cromo com aplicações que exigem tal característica. O ensaio de microdureza Rockwell C demonstrou durezas muito semelhantes entre as regiões avaliadas, ambas com média de 555 HB ou 55 Rockwell C (as médias variaram de 54,67 55,33 Rockwell C). Figura 40 Amostra retirada após usinagem, normalização e o revenimento. Ensaio de microdureza rockwell C na região da solda, ZAT e MB. 2.2.4 CONCLUSÕES Figura 41 Dureza na solda após os tratamentos térmicos de normalização e revenimento. A fusão entre o metal de adição e o metal base foi perfeita, com dureza, microestrutura e composições químicas dentro das especificações, demonstrando a viabilidade do processo. 2.3 CALIBRAÇÃO DA CURVA DE RESFRIAMENTO DE UM FERRO FUNDIDO BRANCO 2.3.1 INTRODUÇÃO Os ferros fundidos brancos são ligas com quase todo carbono combinado na forma de Fe 3 C, resultando em uma coloração branca da região fraturada. Na Altona são produzidas peças com ferro fundido branco com alto teor de cromo, garantindo elevadíssima dureza (da ordem de 600HB), boa resistência à corrosão, e elevada resistência mecânica. Aqui será descrito um experimento para obtenção da curva de resfriamento de um FoFo Branco equivalente a liga ASTM-A 532 III-A. 17

CONSIDERAÇÕES INICIAIS O resfriamento do aço é regido pela condutividade térmica do molde, pois o aço possui uma elevada condutividade térmica, e o ar é um sorvedouro de fonte fria: de uma forma geral a temperatura ambiente não aumenta quando o aço está resfriando, pois a massa de aço é desprezível em relação à massa de ar. É evidente que nas proximidades do molde logo após o vazamento, o ar aumenta de temperatura, porém logo em seguida este ar quente sobe e ar frio repõe este lugar. Molde (areia) Aço líquido Ar Figura 42-Representação do resfriamento do aço em um molde. Logo, por esta razão, os termopares estão posicionados na areia, sendo ela o fator determinante para o calor passar para o ambiente. 2.3.2 OBJETIVO Aproximar a curva simulada no programa Magmasoft da curva obtida no experimento, para predição precisa do tempo de resfriamento, e uma simulação de melhor qualidade. 2.3.3 METODOLOGIA Para obter-se a curva de resfriamento, foi utilizado um modelo pré-existente na empresa, desenvolvido pelos estagiários anteriores. O modelo possui dois machos com somente a função de abrigar os oito termopares dentro do molde, caso contrário seria complicado manter a posição dos termopares a distâncias precisas da peça dentro do molde, as distâncias foram de 2,4,6 e 8 cm de distância da peça. O croqui do modelo utilizado foi o seguinte: 18

Figura 43 Croqui da peça utilizada para calibração da liga ASTM-A 532 III-A, com machos em vermelho, local da alimentação em azule canais de ataque em verde. O experimento deve ser repetido ao menos três vezes para ser representativo estatisticamente, pois podem ocorrer variações nos resultados que levariam a conclusões erradas. Como o experimento foi realizado apenas uma única vez devido à falta do Keylogger disponível, os resultados não são representativos, cabe ao próximo estagiário concluir o experimento. 2.4 ANÁLISE DE FALHAS 2.4.1 OBJETIVO Determinar as causas de uma falha ocorrida em uma determinada peça, tornando assim possível a implementação de melhorias no processo, ou no projeto para que a falha não reincida. 2.4.2 DESENVOLVIMENTO DESCRIÇÃO DA FALHA alimentação: As peças fornecidas pela ALTONA apresentaram trincas próximas a uma área de 19

Figura 44-Croqui da peça, com a seta vermelha indicando o local da falha. ANÁLISE DO MATERIAL As amostras do material fornecido pela Altona foram avaliadas conforme abaixo: Composição química; Metalografia; Ensaio de dureza. Composição Química massa): A composição química verificada anteriormente na prova final foi a seguinte (% em No metal base: Quadro 2 - Composições químicas no metal base e no local da falha C Si Mn P S Cr Ni Mo Cu Al Lim. Inferior 0 0 0 0 0 <C <D <E 0 <G Valor Medido X Y Z A B C D E F G Lim. Superior X >Y >Z A-0,008 >B >C >D >E >F >G No local da falha: Valor Medido X+0,024 >Y >Z A+0,027 >B >C >D >E >F >G Os teores de carbono e de fósforo estavam acima dos limites superiores aceitos pelos padrões da empresa. Na prova final, a porcentagem de carbono estava no limite superior e o fósforo já estava fora da faixa especificada pela Ordem Técnica de Fabricação (O.T.F.). Na região da falha, os teores de fósforo e carbono ficaram ainda mais críticos, os outros teores também se apresentaram mais elevados, embora ainda dentro da faixa especificada. 20

Metalografia A análise metalográfica mostra que na região da trinca não há presença de oxidação ou descarbonetação. A amostra continha regiões com grandes aglomerados de Sulfetos de Manganês. Microestrutura Martensítica, porém com forte presença de austenita retida em algumas regiões, também é possível ver que a trinca acompanha o contorno de grão da austenita inicial. Figura 45-Início da trinca. Região da trinca sem presença de oxidação. Nível de inclusões 2 e 3 ASTM E45. Aumento 100x. Figura 46-Aglomerado de Sulfetos de Manganês. Aumento- 100x. Figura 47- Final da trinca.baixo nível de inclusões. Aumento-100x. Figura 48-Estrutura Martensítica-trinca acompanha o contorno de grão. Ataque: Cloreto de cobre-aumento 100x. 21

Ensaio de dureza Figura 49-Microestrutura martensítica com a presença de austenita retida. Ataque: Cloreto de cobre- Aumento 100x. Figura 50- Início da trinca. Microestrutura Martensítica com presença de austenita retida- região da trinca sem presença de oxidação ou descarbonetação. Ataque:Cloreto de cobre- Aumento 100x Foi realizado um ensaio de dureza utilizando a escala Rockwell, após foi feita a conversão para escala Brinell, obtendo valores de 269 HB. Valores estes dentro da faixa de dureza especificada pela O.T.F. (230-285 HB). DISCUSSÃO O material fornecido pela ALTONA apresenta desvios na composição química, tanto na prova do forno, quanto no local onde ocorreu à falha. Os percentuais de carbono e de fósforo foram os mais críticos, o acúmulo destes elementos resulta em uma maior dureza e em uma tenacidade menor à prevista no projeto, e, consequentemente, no aparecimento das trincas. A metalografia mostrou que as trincas não estavam presentes na peça antes do tratamento térmico, pois não havia presença de oxidação ou descarbonetação. A dureza não indicou nenhuma alteração significativa. Uma possível solução seria fazer as modificações necessárias no projeto para que a segregação ocorra de forma a levar as impurezas para dentro da alimentação, e não para a peça, uma vez que a provável causa da falha foi a composição do material. 2.4.3 CONCLUSÕES Após a avaliação do metal e processamento é possível determinar que a causa raiz da trinca foi segregação localizada abaixo da alimentação, segregação notória quando se observa a presença de austenita retida e grande concentração de sulfetos. 22

3 CONCLUSÃO Neste estágio em uma fundição foi possível absorver uma grande quantidade de conhecimento sobre este processo de fabricação de peças em aços e ferros fundidos, processo este dos mais complexos conhecidos na indústria. Estima-se que desde o início do processo de fabricação o final existam muitas variáveis a serem levadas em consideração, e vivenciar isto na prática é bastante interessante, pois, mesmo em uma fundição com 83 anos de estrada como a Altona é bastante complexo padronizar o processo de tal forma que se saiba o resultado em uma peça. Não importa o quão bem controlado e padronizado seja o processo, eventualmente aparece algo mais envolvido em algum defeito não previsto. E a beleza da fundição reside em somente a prática permitir agregar tais níveis de conhecimentos, prática esta não somente de uma pessoa, mas de um grupo muito bem qualificado. Primeiramente, a aciaria foi o local no qual estive mais presente, testando a planilha desenvolvida pelo estagiário anterior para predição dos tempos de vazamento, trabalho este que me proporcionou a oportunidade de aprender um pouco sobre a etapa de fusão e vazamento do aço. Através do experimento para calibração da liga ASTM-A 532 III-A, e principalmente através do experimento para determinação do diâmetro de haste/espessura de parede com os chapelins, pode-se acompanhar mais de perto e efetivamente participar das etapas de produção de peças, experiências muito interessantes que muito me agregaram em conhecimento sobre o processo de fundição. Outra tarefa bastante enriquecedora foi a participação na comissão de análise de segregados, a qual me mostrou muitos dos defeitos corriqueiros em uma fundição, juntamente com as ações tomadas para evita-los, além da convivência diária com engenheiros experientes, os quais sempre me abriram espaço para tirar as dúvidas que surgiam durante a ronda diária pela empresa. Além dos projetos de estágio e atividades do dia-a-dia, aqui foi possível adquirir conhecimentos que não se encontram em nenhum outro local, pois a maior bagagem que se leva de uma indústria como esta é o que se aprende com as pessoas que aqui trabalham: as experiências pessoais, a vivência de chão de fábrica, os contatos com as dificuldades enfrentadas dia após dia somente em uma fundição com esta grande variedade de ligas e peças como a Electro Aço Altona. 23

4 BIBLIOGRAFIA 1. CALLISTER, William D.; Ciência e Engenharia de Materiais: uma Introdução. 3 rd Ed. New York: J. Wiley, 1994; 2. CHIAVERINI, Vicente; Aços e Ferros Fundidos. ABM Associação Brasileira de Metalurgia e Materiais. 7ª edição, São Paulo, 2005; 3. WAINER, Emílio; Soldagem. ABM - Associação Brasileira de Metais. 17ª edição ampliada, São Paulo -1981. 4. COLPAERT, H., Metalografia dos Produtos Siderúrgicos Comuns, 3 ed., Edgard Blucher, 1969. 5. ASTM INTERNATIONAL, Annual Book of ASTM Standards 2007, ASTM International Standards Worldwide, 2007. 6. INTERNATIONAL COMMITTEE OF FOUNDRY TECHNICAL ASSOCIATIONS, International Atlas of Casting Defects, American Foundrymen s Society, Inc., 1993. 7. http://www.kschapelins.com.br/pt/conteudo_literatura_tecnica.htm#1- acessado em 25/06/2009. 24

5 ANEXO I Histórico da Empresa A Electro Aço Altona foi fundada em 1924 pelo engenheiro alemão Richard Paul Werner sob o nome de Auerbach & Werner. Nesta época eram apenas produzidos utensílios como panelas, máquinas de moer carne e sinos. Em 1933 adotou-se o atual nome. Naquele mesmo ano foi instalado o primeiro forno elétrico a arco, com capacidade de produção de 500 kg por carga. Em 1948 e 1958 dois fornos a arco foram adquiridos, cada um com capacidade de 2.300kg. No ano de 1972 foi instalado o departamento de usinagem, o que possibilitou o fornecimento de peças já beneficiadas. Com a instalação do primeiro forno elétrico a indução em 1984 aumentou-se a variabilidade de ligas produzidas. Atualmente a Electro Aço Altona, com cerca de 680 funcionários, tem capacidade para produzir mensalmente, dentre peças brutas, usinadas e acabadas, 1.200 toneladas nas mais variadas ligas, como aços ao carbono, resistentes a corrosão, abrasão, altas temperaturas, ferros ligados e ligas especiais. A empresa atende a setores de mineração, hidrogeração, termogeração, dragagem, indústria química, naval e offshore, e mais recentemente entrou também para o ramo de produção de energia nuclear. Produzindo peças de um quilo a 14 toneladas, superando esta capacidade máxima ano após ano, demonstrando que com pessoal de alto nível técnico e profissional aliado a investimentos em treinamento, é possível extrapolar as barreiras impostas somente pela infra-estrutura. Sendo uma empresa que prima pela qualidade, ela possui certificados como ISO 9001:2000 expedido pelo BVQI, além de ser certificada por sociedades classificadoras internacionais como, Lloyd s Register, Germanischer Lloyd, TÜV, DNV e IBQN, e mais recentemente, o certificado de Fornecedor de Confiança Nível Bronze, expedido pela Caterpillar, o que evidencia sua competitividade a nível global. Outra preocupação da Altona que envolve qualidade é o meio ambiente, isso se mostra pelo certificado ISO 14001: 1996. Este ano comemorou seus 83 anos traduzidos na sua seriedade, transparência e respeito às pessoas e ao meio-ambiente inspirado na tecnologia, pesquisa e desenvolvimento. 25

6 ANEXO II Cronograma de Atividades Estágio supervisionado I - Período de 18/05/2009 11/09/2009 Atividades Semanas 1ª 2ª 3ª 4ª 5ª 6ª 7ª 8ª 9ª 10ª 11ª 12ª 13ª 14ª 15ª 16ª 17ª 18/05 22/05 25/05 29/05 01/06 05/06 08/06 12/06 15/06 19/06 22/06 26/06 29/06 03/07 06/07 10/07 13/07 17/07 20/07 24/07 27/07 31/07 03/08 07/08 10/08 14/08 17/08 21/08 24/08 28/08 31/08 4/09 07/09 11/09 Integração Relatório de análise de falhas Coleta de tempos de vazamento Calibração da liga ASTM-A 532 III-A Soldagem em aços com alto teor de Cr Caldeamento dos chapelins Comissão de segregados Outras atividades 26