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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINADEPARTAMENTO ENGENHARIA MECÂNICA
GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE MATERIAIS
SOLDAGEM DE REPARO DE FERRAMENTA EM AÇO D6 PARA CONFORMAÇÃO A FRIO
ACADÊMICA: Giovana Blaziza Borghi
ORIENTADOR: Prof.Dr. Augusto Buschinelli
Florianópolis, junho de 2010
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Sumário Objetivo;
Justificativas;
Fundamentos Teóricos;
Método aplicado ao processo de reparo do aço ferramenta D6;
Discussão dos Resultados;
Aplicação do método utilizado para soldagem do CP “B” em uma
matriz de furação dos tampos;
Conclusões;
Considerações finais
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Objetivo
• Estudar as condições ideais para reparo de um aço ferramenta para
conformação a frio dos tampos dos vasos de pressão dos
compressores fabricados pela empresa Schulz S.A.
• Aplicar o processo adequado em uma matriz de conformação a frio.
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Justificativas
Reutilizar matrizes antigas;
Compromisso com o meio ambiente;
Figura 1 Figura 2
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Fundamentos Teóricos
O Aço Ferramenta D6 (AISI D6)
Aço de alto carbono e elementos de liga, elementos que deslocam a curva TTT para
a direita, aumentando o tempo de incubação da austenita e retardando o processo
de transformação, temperando até o núcleo da peça (conhecidos como auto-
temperantes)
Apresenta estrutura martensítica (estrutura tetragonal com alto nível de tensões
internas devido ao carbono aprisionado no interior da estrutura).
LE/LR (tensão escoamento/tensão resistência) superior a 0,9, ou seja, LE é muito
próximo de LR, isto é, qualquer tensionamento externo aplicado rapidamente eleva
o nível de tensões atuantes acima de LE e o material trinca.
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Método Aplicado para o processo de reparo do aço ferramenta D6.
I) Soldagem pelo método da dupla camada.
Pré-teste de soldagem.
Figura 3 Figura 4
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RegiãoTemperatura de pré-aquecimento
(ºC)Corrente (A)
1 80ºC +/- 20ºC 100
2 80ºC +/- 20ºC 80
3 80ºC +/- 20ºC 100
4 80ºC +/- 20ºC 100
5 80ºC +/- 20ºC 80
6 80ºC +/- 20ºC 80
7 80ºC +/- 20ºC 60
Soldagem por dupla camada
Figura 5
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Soldagem por dupla camada
Figura 6 Figura 7
Figura 8
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Soldagem por dupla camada
Dureza Obtida: 24 HRc
Resultado: Trinca em todas as regiões de solda.
Figura 9 Figura 10
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II) Método de soldagem acima de Ms
Ms = temperatura de formação da martensita; Ms D6 = 200ºC.
Três corpos de prova foram soldados em diferentes condições de pré-
aquecimento e pós-aquecimento.
- CP “A”
- CP “B”
- CP “C”
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Corpo de prova “A”
-Arames depositados: 1 camada de amanteigamento de inox 312 e 3 camadas de revestimento duro,
controlando a temperatura de interpasse em 260ºC.
-Sem tratamento térmico de alívio de tensões.
-Resfriamento em areia mantida à temperatura ambiente.
-Dureza Obtida: 55HRC
-Resultado: Peça trincou 24h após a soldagem.
Figura 11
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Corpo de prova “A”
Figura 12 Figura 13
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Corpo de prova “B”
- Arame depositado: 3 camadas de revestimento duro.
- Alívio de tensões em 680ºC por 2h. (região 1 do gráfico).
- Resfriamento em areia aquecida em 680ºC.
- Dureza Obtida: 45HRc.
- Peça não trincou após 24h
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Figura 14
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Figura 15: Diagrama de transformação Isotérmica do AISI D6
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2) Têmpera
- Aquecimento em 950ºC por 2h;
- resfriamento em óleo até temperatura ambiente
3) Revenido
- Aquecimento em 400ºC por 1h;
- resfriamento em areia aquecida em 400ºC.
Dureza Obtida: 58HRC.
Resultado: a peça não trincou após 72h
Figura 16
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Corpo de prova “C”
-Arame depositado: 3 camadas de revestimento duro.
-Alívio de tensões em 400ºC por 1h.
-Resfriamento em areia mantida à temperatura ambiente.
-Dureza Obtida: 58HRC
-Resultado: Peça trincou 24h após a soldagem próximo ao canto vivo e 72h após a soldagem no contorno da solda.
Figura 17
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Corpo de prova “C”
Figura 18 Figura 19
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Discussão dos Resultados
Os Cp’s “A” e “C” trincaram devido ao gradiente térmico.
O Cp “B” atingiu o esperado, com boa dureza e sem presença de trincas. Entretanto foram feitos algumas alterações no tempo e nas temperatura de pré e pós-aquecimento para atingir um bom resultado já no primeiro tratamento térmico, evitando a necessidade de um segundo, o que pode encarecer o custo do reparo.
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Aplicação do método utilizado para soldagem do CP “B” em uma matriz de furação dos tampos.
Figura 20 Figura 21
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Figura 22
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A matriz não apresentou trincas e a dureza atingida foi de 58 HRc. Será usinada e colocada em trabalho.
Figura 23 Figura 24
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Estimativa de custo do reparo da matriz de furação dos tampos.
Itens Utilizados
Quantidade utilizada
Preço (R$)
Preço por item (R$)
Arame 0,34 kg 467,00/Kg 158,78
Hora Soldador
5 h 6,00 30
Forno 8 h (178 KWh) 0,13 23,14
Gás Argônio
3 m³ 19,8 59,4
Usinagem CNC
2 h 35,0 70
Total 341,32 Figura 25
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Conclusão
E trabalho foi executado com sucesso e será acompanhado o desempenho da matriz pela equipe dos vasos de pressão da Schulz Compressores.
O custo do reparo dessa matriz fica bem inferior ao custo de uma peça nova orçada. Uma matriz nova custa R$798,00, já o reparo fica em R$341,32, ou seja, a economia em reparar esta matriz fica em torno de 57%.
Se a matriz de furação dos tampos tiver uma vida de trabalho prolongada, será viável retrabalhar as demais matrizes de conformação da Schulz S/A.
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Considerações finais
Esse estudo pode ter continuidade para desenvolver um método de reparo com menor custo e que se mantenha uma boa qualidade de reparo.
Duas considerações que podem ser feitas como sugestão de melhorias:
- Caso a matriz de furação dos tampos frature em operação, um segundo tratamento térmico de alívio de tensões é sugerido, no caso de uma nova matriz;
- Antes de iniciar qualquer método de soldagem, fazer um tratamento térmico de recozimento para que se remova as tensões devidas a tratamentos térmicos e mecânicos realizados anteriormente e soldar pelo método da dupla camada em uma temperatura inferior a Ms, porém superior à temperatura utilizada para a soldagem utilizada neste trabalho.
OBRIGADA!
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