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Aos para Estampagem
Prof. Paulo Marcondes, PhD.
DEMEC / UFPR
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ass ca o os aos
(plain-carbon steels)
QC qualidade comercial
EM estam abilidade mdia
EP estampabilidade profunda
EEP estampabilidade extra-profunda
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AUTOMOBILSTICA E DE AUTOPEAS
Aos para operaes de estampagem (NBR-5906)
- Valores T icos:
QUALIDADEPROPRIEDADES MECNICASCOMPOSIO QUMICA (% PESO)
.
EM 280 76 38 0E370
EP
EPA
0,04 0,23 0,01 0,014 0,012 260
250
360
350
72
71
40
40
0E
0E
0,045
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Propriedades MecnicasPropriedades Mecnicas
194200
220
a)
174 170
155160
180
LE/(M
P
120
140
1,5R LANKFORD 1,5 1,7 1,8 1,8 2,0
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Aos Alta ResistnciaAos Alta ResistnciaAos Alta ResistnciaAos Alta Resistncia
NTU SEW MECANISMO
USI-STAR-350ZSTE 180 BHZSTE 220 BH
ENDURECIMENTO APSCURA DA PINTURA
USI-STAR-400 ZSTE 260 PENDURECIMENTO SOLUO
SLIDA
USI-STAR-450 ZSTE 340
ENDURECIMENTO POR
- -
USI-STAR-500
ZSTE 380
SLIDA
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COMPOSIO QUMICA (% EM PESO) - TPICO
GRAUUSI-STAR
350
C
0 01
Mn
0 20
P
0 050
S
0 014
Al
0 042
Nb
-
Si
-
400
450/470
0,05
0,06
0,60
1,00
0,090
0,020
0,015
0,015
0,045
0,050
-
0,025
-
0,040500 0,15 1,40 0,020 0,010 0,037 0,029 0,038
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Propriedades MecnicasPropriedades MecnicasPropriedades MecnicasPropriedades Mecnicas
400
360377
320
360
a)
240
280
LE/(M
P
204
160
200
1,8 1,7 1,2 1,1 1,0
R DE LANKFORD
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ecan smos e res st nc a nos aos convenc ona s
Para os aos convencionais de estampagem, a microestrutura Para os aos convencionais de estampagem, a microestrutura
composta basicamente por ferrita e perlita ecomposta basicamente por ferrita e perlita e, , ..., , ...
Solu o slida Encruamento (discordncias);
Precipitao; Transformao de fases e Tamanho de gro.
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ecan smos e res st nc a nos aos convenc ona s
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os para estampagem - erspect vas uturas
segurana e alta performance so o alvo dos aos especiais
de alta resistncia. Atualmente as aplicaes estocen ra as nos aos:
`HSLA (High strenght low alloy) - microligado`BH (Bake-Hardening)
vance g treng t tee`DP (Dual Phase),`TRIP (Transformation Induced Plasticit ),`CP (Complex Phase),`MS (Martensitic Phase).
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Aos para estampagem - Perspectivas futuras
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os para estampagem - erspect vas uturas
IF livre de intersticiais
endurecidos por soluo slida (C e N)
20 m de carbono 0 002% C
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e to a e- ar en ng
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e to a e- ar en ng
Durante o processo de secagem da pintura (170 oC),,
carbono se difundem para as discordncias,imobilizando-as e aumentando a tenso de escoamento
( ~ 40 MPa ).
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ovos aos para estampagem
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Objetivo do desenvolvimento:Compromisso entre dureza
60606060IF (HX)
estampagem extra profunda
Isotropic (IHZ)
e e orma o.Caminho: - novas ligas
- produo com
controle detemperatura
oo
A80
oo
A80
estampagem extra profunda
Fe PBH Back Hardening effect
game
n
game
n
game
n
game
n
TRIP Transformation Induced Plasticity
CP Complex Phase, F+B+MZ StE
,
aloaloaloalo TMS Thyssen Martensitic Steel
Dureza entre 600 - 1400 N/mm2
(MHZ)
Limite de resistncia [N/mm]Limite de resistncia [N/mm]Limite de resistncia [N/mm]Limite de resistncia [N/mm]200200200200 1200120012001200
convencionais Novos aos de alta resistncia
St tira a frioZStE laminado a frio de fina ranula o
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xemp os t p cos e ap ca o e aos
IF
EEP(Diversos)
STAR-350 BH(Pnl . Ext)
(Pnl Lat,Carter)
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450/470(Reforos
-(Assoalho)
EEP-PCCaixa Roda
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AOS BAKE HARDENEDAOS BAKE HARDENEDAOS BAKE HARDENEDAOS BAKE HARDENED
ABORDAGEM METALRGICA
Ao refosforado com carbono em soluoAo refosforado com carbono em soluo
EFEITO
durante o processo de secagem da pintura depois dodurante o processo de secagem da pintura depois doprocesso de conformao, os tomos intersticiais deprocesso de conformao, os tomos intersticiais decarbono se difundem ara as discordnciascarbono se difundem ara as discordncias
imobilizandoimobilizando--as, aumentaas, aumenta--se a tenso de escoamentose a tenso de escoamento
APLICAESpainis expostos conformados levemente tais como,teto, caps, portas e caixa de rodas
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AOS MICROLIGADOS ISOTRPICOSAOS MICROLIGADOS ISOTRPICOSAOS MICROLIGADOS ISOTRPICOSAOS MICROLIGADOS ISOTRPICOS
ABORDAGEM METALRGICA
recristalizao desejadarecristalizao desejada
minimiza a tendncia ao orelhamento e variao deminimiza a tendncia ao orelhamento e variao de
EFEITO
partes expostas a luminosidade como caps e portas
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IFHSSIFHSS
IFHSSIFHSS
Aumento de resistncia pela adio de P, Si ou Mn ao ao IF
ABORDAGEM METALRGICA
EFEITOAo de alta resistncia com alto valor de Lankford, i.e. boaconformabilidade; baixa taxa de escoamento/resistncia;boa absoro de energia de impacto
Partes internas: reforos e estruturas laterais.Partes internas: reforos e estruturas laterais.
EXEMPLOS DE APLICAES
Partes no expostas: assoalho, parte interna de caps ePartes no expostas: assoalho, parte interna de caps eportas.portas.
Partes expostas: paraPartes expostas: para--lamas e caps.lamas e caps.
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AOS REFOSFORADOSAOS REFOSFORADOS
ABORDAGEM METALRGICAAumento de resistncia em soluo slida pela adio de P
EFEITOAlta resistncia com boa conformabilidade e
resistncia ao amassamento
APLICAES
,,
Partes expostas: caps e tetoPartes expostas: caps e teto
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AOS DUPLA FASEDUAL PHASE STEELAOS DUPLA FASEDUAL PHASE STEEL
ABORDAGEM METALRGICA
fina disperso de martensita e/ou fases de bainita numa matriz
EFEITO
excelente combinao de resistncia e conformabilidadealta taxa de endurecimento por deformaoexcelente absoro de energia / efeito do alongamento
APLICAES
Estruturas e reforosEstruturas e reforosbarra de impacto da porta, vigas do prabarra de impacto da porta, vigas do pra--choqueschoquesdianteiro e traseiro.dianteiro e traseiro.
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AOS DE ALTA RESIST NCIAAOS DE ALTA RESIST NCIA
ABORDAGEM METALRGICA
Aumento de resistncia por carbono e magnsio em
EFEITOAlto limite de resistnciaconformabilidade limitadaboa soldabilidade
EXEMPLOS DE APLICAES
partes internas: estruturas, reforospartes internas: estruturas, reforos
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Resultados AplicaoResultados AplicaoResultados AplicaoResultados Aplicao
5
6% MATERIAL EEP MATERIAL IF
ALHO
34
RETR
A
1
2
E
FUGO
0 5 10 15 20
OUT/94
R
> PAINEL LATERAL EXTERNO
-
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Estudo de Caso - Projeto Nacionalizao
de Aos
Avaliao St 07 275 MB
80
90
100
1200
1400
50
60
70
rpercent
ual
600
800
dosm
ate
riais
Avaliao Engenharia
Valor para liberao
Preo do material
10
20
30Valo
200
400 Preo
0Usigal GI CF-05 COS EEP CC CSN EEP PC CSN ZEE IF ASTM A-653
EDDS
Materiais alter nativos
0
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Equivalncias de NormasEquivalncias de Normas
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qu va nc as e ormasqu va nc as e ormas
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qu va nc as e ormasqu va nc as e ormas
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REVESTIMENTOS DE AOSREVESTIMENTOS DE AOS
PARA INDSTRIA AUTOMOBILSTICA
PARA INDSTRIA AUTOMOBILSTICA
REVESTIMENTOS ALCANADOS
ELETROGALVANIZADOS GALVANIZADOS A UENTE
ZINCOZINCO
ZINCO-LIGA DE FERRO
TRATAMENTO SUPERFICIAL
FOSFATIZADO TRATAMENTO QUMICO
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Vantagens da GalvanizaoVantagens da Galvanizao
ZINCAGEM
Resistncia
Corroso
ac a e e ga ometalrgica do Zn aoao base.
Camada de ProteoRevestimento de Zinco
ro e o por arre ra
(filme aderente de carbonato)
Zn Anodo do par
Ao/Zinco
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Zinca em Eletroltica x Zinca em orZinca em Eletroltica x Zinca em or
Imerso QuenteImerso QuenteEletroltica Imerso uente
1 - Princpio: 11 -- PrincpioPrincpio::
Aplicao do revestimento metlicoCorrente eltrica contnua
ImersoImerso dodo SubstratoSubstratoBanhoBanho metlicometlico fundidofundido
2 - Natureza do Revestimento
Camada de Zinco puro sobre o substrato22 -- NaturezaNatureza dodo RevestimentoRevestimentoCamadaCamada ee li ali a ++ CamadaCamada ee incoinco urouro..
3- Maior Custo 33-- MenorMenor CustoCusto
- eves men oMaior controle e possibilidade de produode revestimentos mais finos
55-- RevestimentoRevestimentoDifcilDifcil controlecontrole dada espessuraespessura ee uniformiuniformi--dadedade dodo revestimentorevestimento superioressuperiores aa 5050g/mg/m22
5- Pode se revestir apenas 1 face 55-- NoNo sese consegueconsegue revestirrevestir apenasapenas 11 faceface
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CARACTERSTICAS DAS CHAPAS ZINCADASCARACTERSTICAS DAS CHAPAS ZINCADAS
-Aspecto Superficial:
CHAPA ZINCADA
CRISTAIS NORMAISCHAPA ZINCADA
CRISTAIS MINIMIZADOS GALVANEW-CSN
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PROTEO SUPERFICIAL
1 -
TRATAMENTOFormao de um filme depassivao (filme de cromato) na
su erfcie das CZs. Mais usadospara cristais normais.
Forma o de um filme de leo (leo
2 -OLEAMENTO protetivo). Mais usado para cristais
minimizados.
TRATAMENTO QUMICO +OLEAMENTO3 -
Quando o material requer maiorproteo (regio de elevada
umidade relativa do ar).
4 - RESINADOAplicao de revestimento de resinaacrlica que contribui para aresistncia a corroso e auxilia nos
processos de conformao. aplicadoprincip. ao Galvalume.
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Uso Geral
Solidificao normal do revestimento
Superfcie com aparncia de flores
Quando o uso deCristais Normais no
Superfcie Lisa
Cristais normais + Laminao
**
Apropriada para pintura,
encruamento
Superfcie Extra-Lisa **
fundamental importncia
r s a s mn mza os por so ca o
acelerada + Laminao de Encruamento
construo civil com
melhores resultados contracorroso.
Revestimento de liga 55%Al- Zn.
* Com oleamento e/ou Trat. Qumico
** Com oleamento*** Com oleamento ou resina
Proteo de Superfcie:
C t ti A li C t ti
A li
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Caractersticas e AplicaesCaractersticas eAplicaes
l
CaractersticaGrau Aplicao
o
mercia
ZC Conformabilidade Bsica
Uso Plano
Dobramento
em
Estampagem Simples
DobramentoEstampabilidadeZE
Estam
pa
Estampagem Extra Profunda
oaZEE
ZEE-PC
Estampagem Profunda
ral
ZAR 230
ZAR 250
s ampagem e ea r ca
Uso Plano
Excelente
Resistncia Mecnica
ZEE-IF
Estrutu ZAR 280
ZAR 345
ZAR 400
Corrugao
Dobramento
-
-
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Propriedades mecnicas dos aosgalvanizados por imerso a quente ealvanizados por imerso a quente eGALVALUMEa Os aos recobertos com zinco ou 55%Al-Zn so
largamente usados no mercado de construo civil eau omo s co.
a Neste trabalho foi avaliado os efeitos do recobrimentonas propriedades mecanicas do ao atravs de ensaios.
(chapas produzidas pela CSN - Companhia SiderrgicaNacional).