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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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Nitretação de Componentes
Mecânicos e Revestimento para
Ferramentas de Usinagem
Integração Indústria\ PUC-Minas
José Rubens Goncalves Carneiro
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Integração Indústria\ PUC-Minas
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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Integração Indústria\ PUC-Minas
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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Nitretação de Componentes
Mecânicos e Revestimento para
Ferramentas de Usinagem
Estudo das Propriedades de Fadiga do ABNT 4140
Nitretado
Marília Mansur Ferreira de Resende Chaves
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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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Estudo das Propriedades de Fadiga do ABNT 4140 Nitretado
- 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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Estudo das Propriedades de Fadiga do ABNT 4140 Nitretado
- 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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Estudo das Propriedades de Fadiga do ABNT 4140 Nitretado
- 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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Estudo das Propriedades de Fadiga do ABNT 4140 Nitretado
- 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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Nitretação de Componentes
Mecânicos e Revestimento para
Ferramentas de Usinagem
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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Comparativo – MEV 10000x
E38K DacMagic Carbonetos de Vanádio, Molibdênio
e Cromo
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Comparativo – Inclusões
Contagem: 20
Maior área: 74 px
Contagem: 12
Maior área: 1639 px
E38K DacMagic
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Comparativo – Inclusões
E38K DacMagic
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Comparativo – Inclusões
DacMagic
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Comparativo – Inclusões
DacMagic
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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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Nitretação de Componentes
Mecânicos e Revestimento para
Ferramentas de Usinagem
Publicações e Estudos sobre Nitretação à Plasma\ DLC\
WC
José Rubens Goncalves Carneiro
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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
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Conclusões
Estudo da deposição em aço e liga Al-Si de
DLC\ WC após nitretação à plasma.
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Agradecimentos
SENAI FIEMG pelo convite;
FAPEMIG/ CNPQ pelo apoio financeiro.
OBRIGADO!
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