ANÁLISE DA INFLUÊNCIA DA POSIÇÃO E DA TEMPERATURA NOS CORPOS DE PROVA NO PROCESSO DE FORJAMENTO EM MATRIZ ABERTA

ANÁLISE DA INFLUÊNCIA DA POSIÇÃO E DA TEMPERATURA NOS CORPOS DE PROVA NO PROCESSO DE FORJAMENTO EM MATRIZ ABERTA

Augusto Ricardo Rödde, Hellyntom Debastiani

Disciplina: Conformação

Resumo

Este documento descrevem os processos de forjamento em matriz aberta, os quais alteram-se a tempertatura (à frio, à morno e à quente) e o posicionamento (axial e diametral), a fim de avaliar a influência destes paramêtros nos corpos de prova de aço AISI 304. A preparação dos corpos prova, a realização dos ensaios de conformação e a metalagrafia foram realizados nos laboratórios da Unisinos.

Palavras-chave: Conformação, Temperatura, Posição.

1 Introdução

        O processo de forjamento aplicado durante o estudo é classificado como forjamento em matriz aberta ou livre. O forjamento em matriz livre é empregado na indústria com objetivo de obter baixa quantidade de peças e/ou para peças com dimensões elevadas. Tem como caracteristica ter a origem do fluxo de material de forma livre, sem restrição ao movimento, pois suas matrizes apresentam superfícies simples com baixa complexidade de forma e/ou detalhes sendo, em geral, planas. Tem como caracteristica possuir baixa precisão dimensional.

        O material dos corpos de provas utlizados no estudo foi estabelecido como aço inoxidável austenítico AISI 304 cuja composição quimica está descrita na Tabela1.  Definiram-se as temperaturas para o processo à frio, à morno e à quente conforme os cálcuos abaixo utilizando como temperatura de fusão de 1670 à 1710 K.

Tabela 1 - Aço Inoxidável Austenítico AISI 304

COMPOSIÇÃO QUÍMICA DO AÇO AISI 304 (%)
C máx.	Mn máx.	Si máx	P máx.	S máx	Cr	Ni	N2 máx
0,08	2,00	1,00	0,045	0,030	18,00 a 20,00	8,00 a 10,50	0,10

Fonte: Kloeckner metals – manual técnico de aço inoxidável

• Processo à frio: 0h≤0,3

Th =Tmatf/Tfusão .:. Th = 293/1670 .:. Th = 0,175

• Processo à morno: 0,3h≤0,5

Th =Tmatm/Tfusão .:. Tmatm = Th x Tfusão .:. Tmatm = 0,4 x 1670 .:. Tmatm = 668 K

• Processo à quente: 0,5h≤1,0

Th =Tmatq/Tfusão .:. Tmatq = Th x Tfusão .:. Tmatq = 0,75 x 1670 .:. Tmatq = 1252 K

        Com os valores obtidos anteriormente, montou-se a tabela 2. Nesta tabela estão definidas as temperaturas para cada processo. Para a obtenção destes corpos de provas, cortaram-se blanks de barras descascadas redondas de Ø 18,96 mm cujo procedimento está descrito no próximo capítulo.

                Tabela 2 - Temperaturas dos Processos

Processo	Temperatura	Th
Frio	293 K	0,175
Morno	668 K	0,40
Quente	1252 K	0,75

Fonte: elaborado pelos autores.

2 Metodologia

        Utilizou-se barras descascadas redondas de Ø 18,96, para cortar 7 blanks com comprimento maior que 21mm (sobremetal para a usnigem) para a obtenção dos corpos de prova.

2.1 Usinagem

        A usinagem consistiu em facear as 2 faces dos 7 blanks, em um torno mecânico, deixando com uma altura de 20mm. Utilizou-se também um Centro de Usinagem CNC para usinar as 3 peças correspondete ao ensaio diametral deixando com uma medida de 15,16mm (0,8 x Ø). O dimensional das peças podem ser observadas na Figura 1, Figura 2 e Figura 3.

2.2 Ensaio de Conformação

        Para efetuar os ensaio de conformação axial e diametral, foram necéssario aquecer os corpos de provas com as temperaturas diferentes das especificadas na Tabela 2, devido à limitações do forno utilizado. Com as peças aquecidas com as novas temperaturas da Tabela 3 e conferidas através de um termopar conectado à um multimetro (Metex .:. M-3B50D) realizaram-se os ensaios na máquina universal de compressão (MTS .:. 647 Hydraulic Wedge Grip) conforme Figura 4.

        Tabela 3 – Novas Temperaturas dos Processos

Processo	Temperatura	Th
Frio - Axial	295 K	0,18
Frio -Diametral	295 K	0,18
Morno - Axial	663 K	0,4
Morno - Diametral	573 K	0,34
Quente - Axial	925 K	0,55
Quente - Diametral	874 K	0,52

Fonte: elaborado pelos autores.

2.3 Metalografia

Após os ensaios, cortaram-se os corpos de prova para iniciar os processos referentes a metalografia. Durante o corte tomaram-se alguns cuidados, como a força aplicada em modo alternado, a fim de conter o superaquecimento e evitar a alteração da microestrutura do material.

Selecionou-se as amostras dos corpos de provas, conforme Figura 5, e realizou-se o embutimento a frio. No embutimento a frio utilizou o catalizador Aratec liquido auto - polimerizate – A2, com a composição de Metacrilato de metila-éster (cos nº 80-623) e a resina acrílica Metalotest. A mistura dos produtos seguiu uma proporção de um para um, sendo despejada em um molde cônico e em seguida colocada para secagem em uma capela.