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Tipo do documento: Dissertação
Título: Estudo comparativo entre o aço AISI M2 e o aço DIN 50 NiCr13 no processo de conformação a frio
Autor: Gomes, Luciano Silva 
Primeiro orientador: Vatavuk, Jan
Primeiro membro da banca: Couto, Antonio Augusto
Segundo membro da banca: Andrade, Arnaldo Homobono Paes de
Resumo: Este trabalho tem como proposta apresentar uma análise comparativa em termos de desempenho de dois aços ferramenta utilizados para fabricação de punções de recalque, que fazem parte do ferramental de conformação a frio do plate de fixação do fecho duplo, que compõe o cinto de segurança traseiro de veículos compactos. Os esforços de conformação e a pressão de contato nas ferramentas foram simulados através do método de elementos finitos Simufact Forming 12 para todos os estágios de conformação, tomando-se os valores do 5° estágio cujo ferramental é objeto deste estudo. O valor de limite escoamento determinados nesta operação de conformação fica por volta de 1500 a 1800 MPa, dando por conversão o valor mínimo de 54 a 56 HRC para a não ocorrência de deformação plástica. Os materiais escolhidos para esta investigação foram um aço rápido AISI M2 e um aço para trabalho a quente DIN 50 NiCr13. De posse do mínimo de dureza para garantir a não ocorrência de deformação plástica no ferramental escolheu-se para o aço rápido um ciclo de tratamentos térmicos objetivando menores níveis de dureza, dentro da faixa 56-58 HRC, para maior tenacidade, sem grande prejuízo em termos de resistência ao desgaste, que é uma das suas características mais marcantes. O DIN 50 NiCr13, recebeu tratamento térmico convencional, pois trata-se de um material menos ligado em relação ao aço rápido, possuindo em geral tenacidade elevada, dureza entre 54 a 56 HRC. Estas ferramentas foram utilizadas no processo de conformação a frio de fixadores em uma prensa horizontal progressiva de sete estágios para conformação a frio de um aço AISI 1010 fornecido no estado recozido. A evolução da microestrutura dos fixadores, AISI 1010, foi acompanhada desde seu recebimento e ao longo de todo processo de conformação, através análise metalográfica e testes de dureza Vickers. A microestrutura no estado de recebimento era constituída por partículas de cementita dispersas em matriz ferritica de grãos poligonais, só apresentando variação sensível nos estágios finais de conformação com a microestrutura apresentando linhas de deformação mecânica. A dureza dos fixadores aumentou em todas as etapas de conformação a frio. Os resultados em termos de desempenho do ferramental, indicaram que o aço AISI M2, apesar de ter sido tratado termicamente para um bom compromisso entre dureza (resistência ao desgaste) e tenacidade, apresentou falha mecânica após conformar cerca de 5 mil peças de um lote de 300 mil peças. O aço DIN 50 NiCr13 apesar de consideradas inferiores em termos de resistência ao desgaste, não tiveram falha mecânica o que possibilitou conformar entre 40 a 50 mil peças.
Abstract: The purpose of this work is to present a comparative performance analysis of two tool steels used for the production of retaining punches, which are part of the cold forming tool of the double locking plate, which makes up the rear seat belt of compact vehicles. The conformation stresses and tool contact pressure were simulated using the Simufact Forming 12 finite element method for all conformation stages, taking the values of the 5th stage whose tooling is the object of this study. The flow limit value determined in this forming operation is about 1500 to 1800 MPa, giving by conversion the minimum value of 54 to 56 HRC for the non-occurrence of plastic deformation. The materials chosen for this investigation were an AISI M2 fast steel and a hot working steel DIN 50 NiCr13. With a minimum of hardness to guarantee the non-occurrence of plastic deformation in the tooling, a cycle of thermal treatments was chosen for the fast steel, aiming at lower hardness levels, within the range 56-58 HRC, for greater toughness, without great damage in terms of wear resistance, which is one of its most striking characteristics. The DIN 50 NiCr13 has received conventional heat treatment, since it is a material less connected to the fast steel, having in general high tenacity, hardness between 54 and 56 HRC. These tools were used in the cold forming process of fasteners in a seven stage progressive horizontal press for cold forming of an AISI 1010 steel supplied in the annealed state. The evolution of the microstructure of the fasteners, AISI 1010, was monitored from its reception and throughout the conformation process, through metallographic analysis and Vickers hardness tests. The microstructure in the receiving state was constituted by particles of cementite dispersed in ferritic matrix of polygonal grains, only showing sensitive variation in the final stages of conformation with the microstructure presenting lines of mechanical deformation. The hardness of the fasteners increased in all cold forming steps. The results in terms of tool performance indicated that AISI M2 steel, despite being thermally treated for a good compromise between hardness (toughness) and toughness, presented mechanical failure after forming about 5 thousand pieces of a batch of 300 thousand pieces The DIN 50 NiCr13 steel, although considered inferior in terms of wear resistance, did not have mechanical failure, which allowed 40 to 50 thousand pieces to be formed.
Palavras-chave: conformação a frio
deformação plástica
desgaste dos aços
Área(s) do CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Presbiteriana Mackenzie
Sigla da instituição: UPM
Departamento: Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
Programa: Engenharia de Materiais e Nanotecnologia
Citação: GOMES, Luciano Silva. Estudo comparativo entre o aço AISI M2 e o aço DIN 50 NiCr13 no processo de conformação a frio. 2019. 82 f. Dissertação( Engenharia de Materiais e Nanotecnologia) - Universidade Presbiteriana Mackenzie, São Paulo.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
URI: http://tede.mackenzie.br/jspui/handle/tede/3832
Data de defesa: 14-Fev-2019
Aparece nas coleções:Mestrado Profissional - Engenharia de Materiais

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