Nitretação de componentes mecânicos e revestimento para ferramentas de usinagem.
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1) O documento apresenta estudos sobre tratamentos térmicos e revestimentos superficiales aplicados a aços e ligas metálicas, com o objetivo de melhorar suas propriedades mecânicas e resistência ao desgaste. 2) Foram realizados ensaios de fadiga térmica em aços para moldes de injeção de alumínio e análises das propriedades de fadiga do aço ABNT 4140 após nitretação. 3) Também são apresentadas publicações e estudos sobre nitretação a plasma, revestimentos
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Estudo das Propriedades de Fadiga do ABNT 4140 Nitretado
- Resultados
• Tração;
Sem tratamento Nitretado
Tensão de
Escoamento
[MPa]
725,44 ± 13,34 688,62 ± 10,09
Limite de
Resistência
[MPa]
1052,90 ± 5,88 722,60 ± 3,49
n 0,26 0,11
k 2335,66 1063,97
Alongamento
[%]
14,44 ± 0,48 4,61 ± 0,13](https://image.slidesharecdn.com/josrubens-170816174316/85/Nitretacao-de-componentes-mecanicos-e-revestimento-para-ferramentas-de-usinagem-10-320.jpg)
Nitretação de componentes mecânicos e revestimento para ferramentas de usinagem.
- 2. © SENAI-MG Nitretação de Componentes Mecânicos e Revestimento para Ferramentas de Usinagem Inovação na Produção de Componentes para Transmissão e Partes de Motores José Rubens Gonçalves Carneiro Marília Mansur Ferreira de Resende Chaves Alysson Cançado Brandão de Castro SENAI DR-MG Belo Horizonte, 03 de Agosto de 2017
- 3. Página 3© SENAI-MG Tópicos Estudo das Propriedades de Fadiga do ABNT 4140 Nitretado2 Fabricação de Caixa em Liga Al-Si ( Nitretação em Banho de Sal) Publicações e Estudos sobre Nitretação à Plasma DLC WC 3 4 Conclusão5 Integração Indústria PUC-Minas1 Agradecimentos6
- 4. © SENAI-MG Nitretação de Componentes Mecânicos e Revestimento para Ferramentas de Usinagem Integração Indústria PUC-Minas José Rubens Goncalves Carneiro SENAI DR-MG Belo Horizonte, 03 de Agosto de 2017
- 5. Página 5© SENAI-MG Integração Indústria PUC-Minas Estudo da Adição de Etanol ao Gás Natural na Cementação do Aço DIN 17NiCrMo7 na Fabricação de Engrenagens Rogerio Pinto Coelho Catalão Estudo da Substituição do Propano Pelo Gás Natural da Geração de Atmosfera em Tratamento Termoquímico de Cementação Omar Khayyam Ribas Estudo de Desgaste do Aço DIN 17NiCrMo5 Carbonitretado Após Têmpera e Revenimento Sem e Com “Shot Peening” para Fabricação de Engrenagens Larissa Vilela Costa
- 6. Página 6© SENAI-MG Integração Indústria PUC-Minas Evolução da Tensão Residual em Aços ABNT 4320 E ABNT 5120 Após Carbonitretação/Têmpera e Shot Peening Thiago Costa Rodrigues Rosa Estudo da Furação em Altas Velocidades de Corte em Ligas de Al-Si Usando Ferramentas de Aço Rápido e Metal Duro Paulo Sérgio Martins Influência da Otimização do Processo de Nitretação por EDM na Dureza Superficial e na Resistência à Tração Cid Clay Aparecido Quirino
- 7. © SENAI-MG Nitretação de Componentes Mecânicos e Revestimento para Ferramentas de Usinagem Estudo das Propriedades de Fadiga do ABNT 4140 Nitretado Marília Mansur Ferreira de Resende Chaves SENAI DR-MG Belo Horizonte, 03 de Agosto de 2017
- 8. Página 8© SENAI-MG Estudo das Propriedades de Fadiga do ABNT 4140 Nitretado - Introdução Fonte: Adaptado de GENEL, DEMIRKOL, ÇAPA; 2000.Fonte: BUDYNAS, NISBETT; 2011. TensãoAlternada Ciclos C Mn Perfis Chapas Si Cr Mo Pmax Smax Pmax Smax 0,38 - 0,43 0,75 - 1,00 0,035 0,040 0,035 0,035 0,15 - 0,35 0,80-1,10 0,15 - 0,25 Fonte: Adaptado de ASTM, 2015. ABNT 4140
- 9. Página 9© SENAI-MG Estudo das Propriedades de Fadiga do ABNT 4140 Nitretado - Metodologia Barras cilíndricas; ϕ 5/8 polegadas; 6 m de comprimento. • Tração: ASTM E8/E8M • Fadiga - ASTM E466-15 Nitretação em banho de sal: Banho: sais de cálcio e potássio adicionado de pastilhas de amônia. Pré-aquecimento: temperatura de 350°C por 2 horas. Processo de nitretação: temperatura de 570°C por 4 horas, objetivando a formação de uma camada de 0,2 mm. Resfriamento: em óleo Petronas T135. • Tração: tensão de escoamento (σesc), limite de resistência à tração (σr) , alongamento (A%), coeficiente de encruamento (n) e constante plástica de resistência (k); • Microdureza Vickers: perfil de durezas e definição da camada nitretada (ISO 4507:2000(E)); • Fadiga: resistência à fadiga para a vida de 5x106 ciclos, através do método staircase. • Microscopia ótica: avaliar microestrutura e camada nitretada; • MEV: fractografias, avaliar microestrutura e camada nitretada.
- 10. Página 10© SENAI-MG Estudo das Propriedades de Fadiga do ABNT 4140 Nitretado - Resultados • Tração; Sem tratamento Nitretado Tensão de Escoamento [MPa] 725,44 ± 13,34 688,62 ± 10,09 Limite de Resistência [MPa] 1052,90 ± 5,88 722,60 ± 3,49 n 0,26 0,11 k 2335,66 1063,97 Alongamento [%] 14,44 ± 0,48 4,61 ± 0,13
- 11. Página 11© SENAI-MG Estudo das Propriedades de Fadiga do ABNT 4140 Nitretado - Resultados • Fadiga; • Carregamento flutuante; • Tração – tração; • Razão de tensão: R=0,1; • Degrau de tensão: d= 5 MPa. Legenda do Gráfico:
- 12. Página 12© SENAI-MG Estudo das Propriedades de Fadiga do ABNT 4140 Nitretado - Conclusões O ABNT 4140 nitretado apresentou uma resistência à fadiga inferior ao ABNT 4140; Presença de descontinuidades na camada nitretada inerentes ao processo em banho de sal; Necessidade de se buscar outras alternativas de processos de nitretação, tais como: Nitretação à gás; Nitretação por EDM com solução de água deionizada com uréia; Nitretação à plasma.
- 13. © SENAI-MG Nitretação de Componentes Mecânicos e Revestimento para Ferramentas de Usinagem Ensaios de Fadiga Térmica em Aços para Molde de Injeção de Alumínio Alysson Cançado Brandão de Castro SENAI DR-MG Belo Horizonte, 03 de Agosto de 2017
- 14. Página 14© SENAI-MG Ensaio proposto – Fadiga térmica 2 ligas: – Aço ferramenta para trabalho a quente; 10.000 ciclos: – Primeira parada: 5000 ciclos; – Segunda parada: 10000 ciclos; Produto dos ensaios: – Evolução da densidade de trincas superficiais; – Profundidade máxima de trincas; – Perfil de micro dureza; Caracterização microestrutural em MEV.
- 16. Página 16© SENAI-MG Metodologia Material A: E38K = DIN 1.2343 CPs A1, A2 e A3 Material B: DAC-Magic = DIN 1.2367 CPs B1, B2 e B3 Medidas Valor Tmax real (°C) 607,6 Tmín real (°C) 110,9 Tempo médio de aquecimento (s) 1,5 Tempo de resfriamento (s) 14,6 Tempo médio de ciclo (s) 16,1 Taxa de aquecimento (°C/s) 330,4 Taxa de resfriamento (°C/s) -34,1
- 17. Página 17© SENAI-MG Resultados – E38K (A1) 0 ciclos 5000 ciclos9309 ciclos
- 18. Página 18© SENAI-MG Resultados – DAC-Magic (B1) 0 ciclos 5000 ciclos8257 ciclos
- 19. Página 19© SENAI-MG Comparativo – Tempo de vida
- 20. Página 20© SENAI-MG Comparativo – MO 200x E38K DacMagic Menor tamanho de grão
- 21. Página 21© SENAI-MG Comparativo Pontos de oxidação preferencial estão relacionados aos contornos de grão
- 22. Página 22© SENAI-MG Comparativo – MEV 10000x E38K DacMagic Carbonetos de Vanádio, Molibdênio e Cromo
- 23. Página 23© SENAI-MG Comparativo – Inclusões Contagem: 20 Maior área: 74 px Contagem: 12 Maior área: 1639 px E38K DacMagic
- 24. Página 24© SENAI-MG Comparativo – Inclusões E38K DacMagic
- 25. Página 25© SENAI-MG Comparativo – Inclusões DacMagic
- 26. Página 26© SENAI-MG Comparativo – Inclusões DacMagic
- 27. Página 27© SENAI-MG Conclusão 1. Material DAC-MAGIC teve menor vida em fadiga térmica que o material E38K, quando ensaiados sob as mesmas condições. 2. Material com menor vida apresenta: a. Inclusões maiores, porém em menor número; b. Menor tamanho de grão; c. Menor homogeneidade microestrutural;
- 28. © SENAI-MG Nitretação de Componentes Mecânicos e Revestimento para Ferramentas de Usinagem Publicações e Estudos sobre Nitretação à Plasma DLC WC José Rubens Goncalves Carneiro SENAI DR-MG Belo Horizonte, 03 de Agosto de 2017
- 29. Página 29© SENAI-MG Publicações e Estudos sobre Nitretação à Plasma DLC WC Análise do Desempenho do Revestimento de WC/C em Engrenagens e Eixos de Transmissão Automotivas em Substrato de Aço ABNT 4320M Após Carbonitretação/Têmpera e Revenimento Wellington Alexandre Cunha Engineered surfaces for automotive engine and powertrain components G Sundararajan, SV Joshi and L Rama Krishna Protective double-layer coatings prepared by plasma enhanced chemical vapor deposition on tool steel Mihai-George Mureşan, Anna Charvátová Campbell, Pavel Ondračka, Vilma aaBuršíková Vratislav Peřina, Tomáš Polcar, Stephan Reuter, Malte U. aaHammer, aaMiroslav Valtr, Lenka Zajíčková. Experimental investigations on hot forming of AA6082 usingadvanced plasma nitrocarburised and CAPVD WC: C coated Yangchun Donga, Kailun Zhengb, Jonathan Fernandezc, Xiaoying Lia, Hanshan aaDonga,Jianguo Linb
- 30. Página 30© SENAI-MG Conclusões Estudo da deposição em aço e liga Al-Si de DLC WC após nitretação à plasma.
- 31. Página 31© SENAI-MG Agradecimentos SENAI FIEMG pelo convite; FAPEMIG/ CNPQ pelo apoio financeiro. OBRIGADO!