Nitretação de componentes mecânicos e revestimento para ferramentas de usinagem.

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Nitretação de Componentes

Mecânicos e Revestimento para

Ferramentas de Usinagem

Inovação na Produção de Componentes para

Transmissão e Partes de Motores

José Rubens Gonçalves Carneiro

Marília Mansur Ferreira de Resende Chaves

Alysson Cançado Brandão de Castro

SENAI DR-MG

Belo Horizonte, 03 de Agosto de 2017

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Tópicos

Estudo das Propriedades de Fadiga do ABNT 4140 Nitretado2

Fabricação de Caixa em Liga Al-Si ( Nitretação em Banho de Sal)

Publicações e Estudos sobre Nitretação à Plasma\ DLC\ WC

3

4

Conclusão5

Integração Indústria\ PUC-Minas1

Agradecimentos6

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Integração Indústria\ PUC-Minas

José Rubens Goncalves Carneiro

SENAI DR-MG


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Estudo da Adição de Etanol ao Gás Natural na Cementação do Aço DIN

17NiCrMo7 na Fabricação de Engrenagens

Rogerio Pinto Coelho Catalão

Estudo da Substituição do Propano Pelo Gás Natural da Geração de

Atmosfera em Tratamento Termoquímico de Cementação

Omar Khayyam Ribas

Estudo de Desgaste do Aço DIN 17NiCrMo5 Carbonitretado Após

Têmpera e Revenimento Sem e Com “Shot Peening” para Fabricação

de Engrenagens

Larissa Vilela Costa

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Evolução da Tensão Residual em Aços ABNT 4320 E ABNT 5120

Após Carbonitretação/Têmpera e Shot Peening

Thiago Costa Rodrigues Rosa

Estudo da Furação em Altas Velocidades de Corte em Ligas de Al-Si

Usando Ferramentas de Aço Rápido e Metal Duro

Paulo Sérgio Martins

Influência da Otimização do Processo de Nitretação por EDM na

Dureza Superficial e na Resistência à Tração

Cid Clay Aparecido Quirino

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Estudo das Propriedades de Fadiga do ABNT 4140

Nitretado

Marília Mansur Ferreira de Resende Chaves

SENAI DR-MG


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Estudo das Propriedades de Fadiga do ABNT 4140 Nitretado

- Introdução

Fonte: Adaptado de GENEL, DEMIRKOL, ÇAPA; 2000.Fonte: BUDYNAS, NISBETT; 2011.

Te

ns

ão

Alt

ern

ad

a

Ciclos

C MnPerfis Chapas

Si Cr MoPmax Smax Pmax Smax

0,38 - 0,43 0,75 - 1,00 0,035 0,040 0,035 0,035 0,15 - 0,35 0,80-1,10 0,15 - 0,25

Fonte: Adaptado de ASTM, 2015.

ABNT 4140

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- Metodologia

Barras cilíndricas;

ϕ 5/8 polegadas;

6 m de comprimento.• Tração: ASTM E8/E8M • Fadiga - ASTM E466-15

Nitretação em banho de sal:

Banho: sais de cálcio e potássio adicionado de pastilhas

de amônia.

Pré-aquecimento: temperatura de 350°C por 2 horas.

Processo de nitretação: temperatura de 570°C por 4

horas, objetivando a formação de uma camada de 0,2 mm.

Resfriamento: em óleo Petronas T135.

• Tração: tensão de escoamento (σesc), limite de

resistência à tração (σr) , alongamento (A%),

coeficiente de encruamento (n) e constante

plástica de resistência (k);

• Microdureza Vickers: perfil de durezas e

definição da camada nitretada (ISO 4507:2000(E));

• Fadiga: resistência à fadiga para a vida de 5x106

ciclos, através do método staircase.

• Microscopia ótica: avaliar microestrutura e

camada nitretada;

• MEV: fractografias, avaliar microestrutura e

camada nitretada.

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- Resultados

• Tração;

Sem tratamento Nitretado

Tensão de

Escoamento

[MPa]725,44 ± 13,34 688,62 ± 10,09

Limite de

Resistência

[MPa]1052,90 ± 5,88 722,60 ± 3,49

n 0,26 0,11

k 2335,66 1063,97

Alongamento

[%]14,44 ± 0,48 4,61 ± 0,13

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- Resultados

• Fadiga;• Carregamento flutuante;

• Tração – tração;

• Razão de tensão: R=0,1;

• Degrau de tensão: d= 5 MPa.

Legenda do Gráfico:

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- Conclusões

O ABNT 4140 nitretado apresentou uma resistência à fadiga inferior ao

ABNT 4140;

Presença de descontinuidades na camada nitretada inerentes ao processo

em banho de sal;

Necessidade de se buscar outras alternativas de processos de nitretação,

tais como:

Nitretação à gás;

Nitretação por EDM com solução de água deionizada com uréia;

Nitretação à plasma.

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Ensaios de Fadiga Térmica em Aços para Molde de Injeção de Alumínio

Alysson Cançado Brandão de Castro

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Ensaio proposto – Fadiga térmica

2 ligas:

– Aço ferramenta para trabalho a quente;

10.000 ciclos:

– Primeira parada: 5000 ciclos;

– Segunda parada: 10000 ciclos;

Produto dos ensaios:

– Evolução da densidade de trincas superficiais;

– Profundidade máxima de trincas;

– Perfil de micro dureza;

Caracterização microestrutural em MEV.

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Metodologia

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Metodologia

Material A: E38K = DIN 1.2343

CPs A1, A2 e A3

Material B: DAC-Magic = DIN 1.2367

CPs B1, B2 e B3

Medidas Valor

Tmax real (°C) 607,6

Tmín real (°C) 110,9

Tempo médio de aquecimento (s) 1,5

Tempo de resfriamento (s) 14,6

Tempo médio de ciclo (s) 16,1

Taxa de aquecimento (°C/s) 330,4

Taxa de resfriamento (°C/s) -34,1

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Resultados – E38K (A1)

0 ciclos 5000 ciclos9309 ciclos

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Resultados – DAC-Magic (B1)

0 ciclos 5000 ciclos8257 ciclos

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Comparativo – Tempo de vida

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Comparativo – MO 200x

E38K DacMagic

Menor tamanho de grão

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Comparativo

Pontos de oxidação preferencial estão relacionados aos contornos de grão

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Conclusão

1. Material DAC-MAGIC teve menor vida em fadiga térmica que o material E38K,

quando ensaiados sob as mesmas condições.

2. Material com menor vida apresenta:

a. Inclusões maiores, porém em menor número;

b. Menor tamanho de grão;

c. Menor homogeneidade microestrutural;

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Publicações e Estudos sobre Nitretação à Plasma\ DLC\ WC

Análise do Desempenho do Revestimento de WC/C em Engrenagens e Eixos

de Transmissão Automotivas em Substrato de Aço ABNT 4320M Após

Carbonitretação/Têmpera e Revenimento

Wellington Alexandre Cunha

Engineered surfaces for automotive engine and powertrain components

G Sundararajan, SV Joshi and L Rama Krishna

Protective double-layer coatings prepared by plasma enhanced chemical vapor

deposition on tool steel

Mihai-George Mureşan, Anna Charvátová Campbell, Pavel Ondračka, Vilma

aaBuršíková Vratislav Peřina, Tomáš Polcar, Stephan Reuter, Malte U. aaHammer,

aaMiroslav Valtr, Lenka Zajíčková.

Experimental investigations on hot forming of AA6082 usingadvanced plasma

nitrocarburised and CAPVD WC: C coated

Yangchun Donga, Kailun Zhengb, Jonathan Fernandezc, Xiaoying Lia, Hanshan

aaDonga,Jianguo Linb

Nitretação de componentes mecânicos e revestimento para ferramentas de usinagem.

Technology

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