Ref.: MmeCa09-010

Caracterização experimental e investigações estatísticas aplicadas ao aquecimento indutivo e têmpera local de chapas em projetos de estampagem a quente

Apresentador: Vanessa Seriacopi

Autores (Instituição): Farias, A.d.(Centro Universitário do Instituto Mauá de Tecnologia); Bordinassi, Ã.C.(Centro Universitário do Instituto Mauá de Tecnologia); Seriacopi, V.(Centro Universitário do Instituto Mauá de Tecnologia); Rocha, L.d.(Instituto Mauá de Tecnologia); Santos, M.O.(Centro Universitário do Instituto Mauá de Tecnologia); Paschoalinoto, N.W.(Centro Universitário do Instituto Mauá de Tecnologia);

Resumo:
O objetivo deste trabalho foi projetar e adaptar um sistema de estampagem a quente, utilizando uma prensa hidráulica do laboratório de manufatura do Instituto Mauá de Tecnologia e um forno de aquecimento por indução. Este sistema permitiu a realização de ensaios e experimentos de conformação de chapas, com a capacidade de realizar aquecimento e resfriamento seletivos, visando a fabricação de peças do tipo tailored blanks ou blanques sob medida. Durante os ensaios, verificou-se que o forno de indução foi capaz de aquecer seletivamente uma região da chapa, facilitando a execução do tratamento térmico de têmpera. Os parâmetros de aquecimento utilizados asseguraram a completa austenitização da estrutura do material, permitindo a transformação total para uma estrutura martensítica na zona de aquecimento das chapas ensaiadas. Um conjunto de matrizes planas foi projetado e construído, adaptado com termopar para aquisição e monitoramento da temperatura de resfriamento dentro da matriz utilizada nos ensaios de estampagem a quente. O procedimento experimental de caracterização consistiu em: avaliação da microdureza; preparação metalográfica e observação por meio de microscópios óptico (MO) e eletrônico de varredura (MEV); e quantificação de austenita retida por difração de raios X (DRX). Nos ensaios de aquecimento seletivo e têmpera na matriz, a estrutura resultante na zona aquecida das chapas foi martensítica em todas as condições. A análise de variância (ANOVA) revelou que o fator quadrático da pressão de fechamento teve um efeito significativo na dureza média geral, enquanto a temperatura na superfície da matriz não influenciou de maneira significativa a dureza das amostras. A caracterização via DRX das amostras permitiu verificar que todas as amostras apresentaram aproximadamente 98% de martensita. A variação na dureza média geral das amostras mostrou uma relação inversa com a quantidade de austenita retida, indicando que quanto menor o percentual de austenita retida, maior a dureza obtida na estrutura martensítica. A partir do estudo sobre a taxa de resfriamento das chapas na matriz refrigerada, pôde-se concluir que o tempo de resposta do termopar utilizado nos ensaios influenciou significativamente a leitura das curvas de resfriamento. Apesar de ter sido empregado um termopar especial de resposta rápida, observou-se um atraso na leitura das temperaturas, o que pode ter levado a um pico máximo de temperatura nas curvas que não corresponde à temperatura real da chapa no momento da têmpera. Esse fato pode ser atribuído tanto à perda de calor durante o fechamento da matriz, quanto ao próprio tempo de resposta do termopar. A ANOVA dos modelos para a taxa de resfriamento indicou que a pressão de fechamento da matriz e a temperatura na matriz são fatores estatisticamente significativos para a sua determinação. Por fim, com o aumento da pressão de fechamento e a diminuição da temperatura na matriz, a taxa de resfriamento apresentou uma tendência de aumento.