Influência da velocidade de deslizamento e pressão de contato sobre o desempenho tribológico de aços ferramenta para estampagem a frio
Fecha
2023-05-08Primeiro coorientador
Almeida, Diego Tolotti de
Primeiro membro da banca
Murray, Henara Lillian Costa
Segundo membro da banca
Souza, João Henrique Corrêa de
Metadatos
Mostrar el registro completo del ítemResumen
O uso de chapas metálicas de alta resistência no processo de conformação mecânica resulta em um aumento na taxa do desgaste das ferramentas. Esse desgaste é especialmente significativo em ferramentas de estampagem profunda, apresentando grande impacto econômico sobre os custos dos produtos manufaturados. Para projetar uma ferramenta resistente ao desgaste, que não seja desnecessariamente superdimensionada, é importante prever o comportamento tribológico durante operação, como resultado dos parâmetros operacionais adotados. Desse modo, é possível garantir que esta seja suficientemente resistente e, ao mesmo tempo, evitar que o sobredimensionamento desnecessário resulte em um maior custo de produção. Neste contexto, esta pesquisa teve como propósito investigar a influência da pressão de contato e velocidade de deslizamento sobre o comportamento tribológico de dois aços utilizados na fabricação de ferramentas para conformação de chapas a frio (aqui nomeados, aços A e B). Para alcançar tal objetivo, o ensaio de estiramento de chapas foi adotado, buscando aproximar as condições experimentais do cenário real do processo de estampagem profunda. A partir da realização do ensaio, o comportamento tribológico dos aços A e B foi avaliado em termos dos coeficientes de atrito e desgaste, e dos mecanismos de desgaste atuantes. A caracterização das trilhas desgastadas foi realizada empregando microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de raios X por energia dispersiva, e microscopia de varredura confocal a laser; sendo esta última também utilizada para determinação dos parâmetros de rugosidade 3D das suas superfícies. As chapas estiradas também foram caracterizadas após ensaio, empregando análises macrográficas e medições de parâmetros de rugosidade 2D. Para suportar a discussão dos resultados do ensaio tribológico, os aços A e B foram preliminarmente caracterizados em termos de suas características microestruturais e topográficas. A caracterização microestrutural mostrou que ambos os aços possuem microestrutura formada por carbonetos envolvidos por uma matriz martensítica, apresentando durezas equivalentes. A caracterização topográfica preliminar mostrou que as operações de fabricação da ferramenta produzem características superficiais distintas em cada aço. Os resultados da caracterização tribológica indicaram que o aço A apresenta menor coeficiente de atrito e de desgaste que o aço B, sendo o primeiro mais propenso ao desgaste por abrasão e o segundo por adesão. Foi verificado que a variação da velocidade de deslizamento relativa da chapa produz modificações no coeficiente de atrito somente em condições de elevada pressão de contato, decrescendo para o aço A e acrescendo para o aço B. Foi mostrado também que o aumento da pressão de contato incrementa os valores do coeficiente de atrito e de desgaste em ambos os aços. Nestes casos, o desgaste por abrasão predomina no aço A em baixas pressões de contato, e a adesão prevalece sob altas. Para o aço B, em contrapartida, a adesão predomina sob altas e baixas pressões de contato. A caracterização topográfica e da rugosidade 3D das ferramentas ensaiadas, mostrou que o aumento da carga de contato e velocidade de deslizamento tem uma relação direta com alguns parâmetros de rugosidade, e inversa com outros, sendo esse comportamento dependente do mecanismo de desgaste predominante. Por fim, os resultados da análise de variância confirmaram a maior influência da pressão de contato sobre o comportamento tribológico de ambos os aços.
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