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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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