Seleção de aços e tratamento térmico p/ ferramentas de estamparia

Seleção de aços e tratamento térmico p/ ferramentas de estamparia

(Parte 1 de 4)

Eng. Shun Yoshida

Engenheiro de Aplicação da Brasimet Comércio e Indústria S.A.

CONTEÚDO 1. Introdução 2. Mecanismos de falha de ferramentas de conformação a frio

A. Desgaste 1. Desgaste Abrasivo 2. Desgaste Adesivo 3. Mecanismo “real”

B. Lascamento C. Deformação Plástica D. Trinca Catastrófica E. Caldeamento F. Mapa Resumo das causas das falhas

3. Relação entre os principais mecanismos de falha e as propriedades mecânicas desejadas na ferramenta

4. Fatores que influencias a vida útil de uma ferramenta de conformação a frio a. Aço Ferramenta b. Tratamento térmico c. Tratamento de superfície d. Fabricação da ferramenta e. “Luz” de corte 5. Conclusão 6. Bibliografia

1. INTRODUÇÃO

O processo de ESTAMPAGEM pode ser definido como um processo de

CONFORMAÇÃO MECÂNICA À FRIO, na qual obtém-se peças mecânicas por mecanismos de CORTE, DOBRA e REPUXAMENTO de chapas de aço.

Para efeito didático , podemos dividir o processo de Estampagem em dois grandes grupos: o processo Convencional, e o processo Corte Fino (Precisão).

A diferença fundamental entre os dois processos, é a qualidade da aresta cortada: no processo convencional, o corte ocorre somente a aproximadamente 1/3 da espessura da chapa, ocorrendo nos 2/3 restantes, um “rompimento” (“estouro”); no processo Corte Fino, ocorre corte em toda a espessura da chapa.

A fig.1 ilustra esquemáticamente os dois processos.

2. MECANISMOS DE FALHA DE FERRAMENTAS DE CONFORMAÇÃO A FRIO

A literatura disponível traz cinco tipos básicos de mecanismos de falha de ferramentas para conformação a frio:

¾ Desgaste

¾ Lascamento

¾ Deformação Plástica

¾ Trinca Catastrófica

¾ Caldeamento

Fig.1: Esquema dosprocessos convencional e Corte Fino (2)

A fig.2 ilustra estes mecanismos esquemáticamente.

Fig.2: Ilustração esquemática dos mecanismos de falha em ferramentas de estampagem (1)

A .Desgaste

Nada dura para sempre e assim, toda e qualquer ferramenta será perdida um dia. Se todas as varíaveis estiverem sob contrôle, e forem utilizados todos os procedimentos da forma mais otimizada possível, este deverá ser o mecanismo através do qual a ferramenta será perdida.

Podemos dividir este mecanismo em dois outros distintos: 1. Desgaste Abrasivo A fig. 3 abaixo, ilustra esquemáticamente este mecanismo.

Este mecanismo torna-se dominante quando a chapa a ser estampada é dura e/ou contém partículas como óxidos ou carbonetos.

Estas partículas duras “riscam” a superfície da ferramenta como ilustrado na fig.3

Fig.3: Esquema do mecanismo de desgaste abrasivo (1)

2. Desgaste Adesivo A fig. 4 ilustra esquemáticamente este mecanismo.

Este mecanismo tem origem na “micro-soldagem” que ocorre entre a superfície da ferramenta e a chapa . O movimento relativo entre as partes causará “arrancamento “ de partículas da ferramenta. O progresso deste processo causa o desgaste.

Observe-se que estas mesmas partículas, que foram “arrancadas” podem tornar-se grãos abrasivos, e voltamos ao mecanismo de “desgaste Abrasivo”, neste caso, precedido pelo “desgaste adesivo”.

O mecanismo de desgaste adesivo é predominante no caso de estampagem de chapas galvanizadas.

3. Mecanismo “Real”.

Em têrmos práticos, num processo industrial, nunca ocorre desgaste adesivo ou abrasivo isoladamente.

Apenas que, em função principalmente do tipo de material que está sendo conformado, um ou outro mecanismo predomina.

As microfotos das figs. 5 e 6 são exemplos clássicos da predominância de um outro mecanismo em função do tipo de material de trabalho.

Fig.4: Esquema do mecanismo de desgaste adesivo

B. Lascamento

Este defeito é causado por baixa resistência a fadiga de baixo ciclo.

Em geral, surge com pouco uso da ferramenta: micro trincas iniciam-se na superfície de trabalho da ferramenta e, ao crescerem sob carregamento, “lascam” em pequenas partículas.

C. Deformação plástica

Este defeito ocorre quando o Limite de Escoamento do aço ferramenta é “localmente” atingido e excedido.

Uma vez que ocorre deformação plástica na área de trabalho da ferramenta, há perda do seu dimensional, com consequencias catastróficas no produto.

D. Trinca catastrófica

Em geral este defeito é irreparável, ocasionando a perda total da ferramenta, ou, no mínimo, uma manutenção extremamente extensa e custosa.

Este defeito é gerado pela propagação de trincas instáveis, pré existentes na superfície da ferramenta.

Concentradores de tensões, como marcas de usinagem, retífica, processo de eletro erosão inadequado, e características desfavoráveis de projeto, como cantos vivos, p.ex., favorecem a formação de trincas.

E. Caldeamento

Fig.5: MEV da superfície desgastada por desgaste abrasivo de uma ferramenta confeccionada em aço AISI D2 temperado para 46 HRC

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