Desenvolver e aplicar os conhecimentos básicos para a confecção das peças propostas neste projeto

1. Objetivo

1.1 - Objetivo.

Este trabalho tem como objetivo desenvolver e aplicar os conhecimentos básicos para a confecção das peças propostas neste projeto, matriz e punção para corte de chapas metálicas e principais características do processo de usinagem e tratamento térmico, obtidos nas aulas de Materiais de Construção Mecânica.

2. Introdução

2.1 - Introdução.

3. Revisão bibliográfica

3.1 - Componente a ser estudado.

Matriz e Punção (Conforme desenho anexo) para estampagem de arruelas inoxidáveis (Foto) em chapas metálicas.

3.2 - Especificações.

Villares (VD2), Gerd. (gerdau D2), Aisi/Sae (D2), Dinw. Nr. Desig. (1.2379)

3.3 - Composição química.

Carbono (C) = 1,50% Silício (Si) = 0,30% Crômo (Cr) = 12,0% Molibdênio (Mo) = 0,95% Vanádio (V) = 0,90%

3.4 - Propriedades mecânicas.

* Efeitos dos elementos de ligas nas propriedades dos aços. Fonte: Catalogo Gerdau

4. Escolha do material

4.1 - Motivo da escolha.

O Material foi escolhido por ter uma resistência ao desgaste elevada e por ser o melhor custo benefício em comparação ao demais mesmo com uma tenacidade e usinabilidade abaixo da média.

* Comparativo de propriedades dos materias Villares

4.2 - Composição.

Bons e modernos aços são mais do que a simples combinação de Ferro (Fe) e Carbono (C). A adequada combinação desses dois elementos com alguns outros (que melhoram os aços para fins específicos) é que geram os chamados aços nobres.

Carbono (C) = 1,50% Silício (Si) = 0,30% Cromo (Cr) = 12,0% Molibdênio (Mo) = 0,95% Vanádio (V) = 0,90%

Carbono:

Na composição de aços modernos destinados à Cutelaria, quer sejam aqueles classificados como carbono ou os ditos inoxidáveis, dificilmente poderá existir menos do que 0.6% de Carbono, pois este é o principal elemento que, após a adequada têmpera, concederá dureza à peça.

Cromo:

A adição de cromo nos chamados aços nobres proporciona algumas característica especiais:

- uma quantidade pequena (algo entre 0.25 e 0.50%): aumenta naturalmente a dureza, bem como reduz a presença de "pontos brandos", moles, comuns a certos aços.

- uma quantidade moderada (algo como de 0.8 a 1.25%): retarda consideravelmente a oxidação e a ação da corrosão; adicionalmente, um aço com essas porcentagens de Cromo será mais resistente à ação de agentes externos, tais como ácidos e outros elementos químicos que possam ocasionar manchas.

- uma grande quantidade (a partir de 4%): aumenta a resistência à abrasão; acima de 11% obtém-se considerável aumento da resistência a manchas e oxidação.

Molibdênio:

Em pequenas quantidades (entre 0.1 e 4%) aumenta a capacidade de endurecimento dos aços inoxidáveis martensíticos.

Vanádio:

Mais encontrado em aços comerciais, serve para facilitar a eliminação de impurezas e no aumento da resistência ao desgaste.

4.3 - Tratamento térmico.

Têmpera:

Para temperar o aço VD2, recomenda-se o uso de 2 fornos. O primeiro para pré-aquecimento entre 790/820 ºC e o segundo para aquecimento rápido a 1000/1020 ºC. Durante o pré-aquecimento para têmpera, deve ser evitada a descarbone-tação superficial, usando-se banhos de sal neutro ou fornos de atmosfera controlada. Na falta destes equipamentos, recomenda-se embrulhar as peças em papel sem impressão impregnado de óleo ou envolvê-las em um material inerte, como os cavacos secos de ferro fundido ou coque queimado, e levá-los ao forno dentro de uma caixa. As ferramentas são temperadas ao ar. Recomenda-se também a têmpera em banho de sal mantido a 540/560º C. Após a homogeneização nessa temperatura as ferramentas podem ser resfriadas ao ar. A têmpera interrompida em óleo pode ser usada em peças maiores em peças cuja superfície exija acabamento fino após a têmpera e que seria prejudicada pela formação de carepa durante o resfriamento ao ar. Para têmpera interrompida, aquecer a 980º C e depois de homogeneizada a temperatura, temperar em óleo, mantendo as peças no banho até alcançarem 540/600º C, para, em seguida, esfria-las ao ar, até atingirem 60º C, e imediatamente após fazer o revenimento. A têmpera interrompida em óleo pode causar empenamento ligeiramente maior que o resultante da têmpera ao ar.

Revenimento:

As ferramentas devem ser revenidas imediatamente após a têmpera, antes que atinjam 60 ºC. Fazer, no mínimo, 2 revenimentos e entre cada revenimento as peças deve resfriar lentamente até a temperatura ambiente. Temperaturas de revenimento devem ser escolhida, conforme a dureza desejada (gráfico abaixo). O tempo de cada revenimento deve ser, de no mínimo, 2 horas. Para peças maiores que 70 mm, deve-se calcular o tempo em função de sua dimensão. Considerar 1 hora para cada polegada de espessura.

Ensaio de dureza Rockwell C.

Após todos os processos de tempera e revenimento no punção e matriz realizamos o ensaio de dureza Rockwell C (Para aço, titânio, aços com camada endurecida profunda, materiais com HRB>100) usando um penetrador de diamante com um ângulo de 120º (foto), obtivemos os seguintes resultados em 5 medições:

61 HRC, 62 HRC, 61 HRC, 61 HRC, 62 HRC

4.4 - Microestruturas presentes.

Os aços-ferramenta, de uma maneira geral, são fornecidos pelos fabricantes