II Simpsio sobre aos - Novas ligas estruturais para indstria automobilstica

AOS DE ALTA RESISTNCIA E BAIXA LIGA LAMINADOS A FRIO PARA APLICAO NA INDSTRIA AUTOMOTIVA

ABM Maio/07

PERFIL

460 Colaboradores

Tes 705

Faturamento anual 300 Milhes de reais

Capacidade de Produo de 90.000 ton/ano de aos relaminados a frio

rea total: 78.150 m2 rea construda: 29.864 m2

Capital total 51% Nacional e 49% C.D.Waelzholz

SEGMENTOS DE MERCADOOUTROS

AUTO PEAS CUTELARIA/FERRAM. EQUIP.INDUSTRIAIS VESTURIOS E CALADOS FECHADURAS E FERRAGENS EM GERAL ELETROELETR./ ELETRODOM.

LINHA DE PRODUTOSAs tiras de ao relaminadas so produzidas nas mais diversas qualidades, graus e acabamentos resultando em materiais extremamente versteis. So usadas nos mais diversos setores, como na indstria automotiva, passando pela construo civil, ferramentas, eletrodomsticos e at materiais esportivos.

LINHA DE PRODUTOSSo aproximadamente 80 famlias de composies qumicas diferentes, variando desde aos IF com excelentes propriedades de estampagem (20 ppm de C) at aos de alta resistncia (1,2 % de C), nas mais diversas condies de fornecimento com valores de resistncia mecnica que podem variar desde 250 at 2.200 N/mm2.PRODUTOS - CDWResistncia a trao[MPa] 2000 Texturizado

Baixa liga alta resistncia

o ra d pe p) m Stri Te PTco ( niti Bai

ido ven e er

1000ado o e lamin Recozid

Recozido Eltricos Non Earing Baixo carbono 0,20 Trat. termoquimicos

0,50

Teor de carbono

1,00

INTRODUO - Breve Histrico Na dcada de 40 os componentes estruturais que necessitavam alta resistncia eram produzidos com aos de alto C-Mn, porm com srias restries de uso, devido a perda de capacidade de conformao;

A importncia e o emprego de bobinas / tiras de ao de alta resistncia (ARBL/HSLA), laminadas a quente ou a frio, deu passos significativos na produo de eficientes veculos aps a primeira crise do petrleo, em 1973. Isso se deu em resposta ao aumento drstico dos custos de energia e demanda resultante do consumidor por veculos mais eficientes;

Com o final da crise do petrleo, passou-se a valer as novas tendncias com respeito: segurana, conforto e preocupao ecolgica; Dois caminhos principais foram tomados, com sucesso, para se conseguir os nveis atualmente exigidos: - otimizao da eficincia do conjunto de foras; - a reduo do peso do veculo, importante para os engenheiros de materiais.

INTRODUO - ClassificaoClassificao - Aos de Alta Resistncia: aceito que a linha de corte que separa aos de baixa resistncia e aos de alta resistncia (HSS), dada para valores de LE > 210 MPA, enquanto que aos de ultra alta resistncia (UHSS) apresentam valores de LE > 550 MPA . Esta mesma classificao foi adotada recente pelo projeto ULSAB

INTRODUOAos microligados: so aos de alta resistncia e baixa liga obtidos a partir da adio de microligantes (Nb, Ti, V) e processamento (laminao) controlado. Apresentam elevada resistncia mecnica, tenacidade e boa soldabilidade, alm de proporcionarem vantagens econmicas devido a possibilidade de reduo de espessura. A laminao controlada d aos aos microligados propriedades mecnicas superiores em comparao aos aos com mesmo nvel de elementos de liga. Mecanismos de endurecimento: refino de gro, precipitao de partculas finas (carbonetos e carbonitretos), transformao de fase, soluo slida e encruamento.

Composio qumica tpica: 0,1%C-1,2%Mn-0,2%Si-0,05%Nb

LAMINAO A QUENTEA principal diferena entre os aos convencionais, ultra resistentes e de ltima gerao encontram-se em suas microestruturas. Microestrutura de bobina laminada a quente (HSLA):

Tamanho de gro ferrtico mdio de 5,5 m (ASTM 12).

INTRODUOBaixa liga e alta resistnciaResistncia a trao[MPa] 2000

1000

0,20

0,50

Teor de carbono

1,00

INTRODUO

Conseqncias do aumento de propriedades mecnicasDiminuio de espessura de 15 a 20%; Diminuio de at 25% no peso; Melhoria nas condies de segurana.

LAMINAO A QUENTELaminador de placas

Reaquecimento Laminao de desbaste

Mesa de resfriamento Tira

Cilindro de trabalho Cilindro de encosto

Laminao de acabamento Mesa de resfriamentoLaminador de placas Tira Cilindro de trabalho Cilindro de encosto Mesa de resfriamento

Bobinamento

LAMINAO A QUENTE Esquema - Laminador do tipo trem acabador (LTQ)Coil Box Esboador

Jet cooler

Bending Forno de reaquecimento de placas (Walking-beam) Work Roll Bending

CVC

LAMINAO A QUENTE

Caractersticas da tira laminada a quente:Alta de resistncia mecnica; Excelente tenacidade; Boa ductilidade; Acabamento superficial pobre; Espessuras superiores a 2,0 mm; Tolerncia dimensional insuficiente para determinadas aplicaes especiais; Propriedades heterogneas ao longo do comprimento da bobina.

PROCESSO DE RELAMINAOFluxo do Processo

PROCESSO DE RELAMINAO Decapagem Corte Laminao de desbaste Recozimento Laminao de acabamento Skin pass Revestimento superficial

ETAPAS CRTICAS DO PROCESSO Controle de espessura durante LD e LA.

OF 255155 - Rolo 3

Variao de espessura restrita devido correo automtica

LSLP rocess D ata LS L 0,33500 Target 0,34200 USL 0,34900 S ample M ean 0,34201 S ample N 1105 S tD ev (Within) 0,00086 S tD ev (O v erall) 0,00104

Target

USL Within O v erallP otential (Within) C apability Cp 2,71 C PL 2,71 C PU 2,71 C pk 2,71 C C pk 2,71 O v erall C apability Pp PPL PPU P pk C pm 2,24 2,25 2,24 2,24 2,25

0,336 0,338 0,340 0,342 0,344 0,346 0,348O bserv ed P erformance P P M < LS L 0,00 P P M > U S L 0,00 P P M Total 0,00 Exp. Within P erformance P P M < LSL 0,00 P P M > U S L 0,00 P P M Total 0,00 E xp. O v erall P erformance P P M < LS L 0,00 P P M > U S L 0,00 P P M Total 0,00

ETAPAS CRTICAS DO PROCESSORecozimento - convencional X alta convecoA maior condutividade trmica do H2 oferece melhora global na transferncia de calor que corresponde a uma reduo significativa de variao de temperatura da carga, ou seja, maior homogeneidade de propriedades mecnicas no produto final.

Processo convencional quando comparado como o processo de alta conveco apresenta no s um tempo de recozimento muito superior devido a desfavorvel transmisso de calor, mas tambm grandes diferenas de temperaturas entre ponto quente e frio da carga e at mesmo um claro superaquecimento na fase final do recozimento.

ETAPAS CRTICAS DO PROCESSO

Fornos de recozimento com atmosfera de 100% Hidrognio

Sistema supervisrio para controle dos parmetros de recozimento

PROCESSO DE RELAMINAO

Caracterstica do produto laminado a frio:Excelente acabamento superficial; Alta de resistncia mecnica; Excelente tolerncia dimensional; Propriedades homogneas ao longo da tira.

Aos Microligados conforme norma SEW 093 - EN 10268LE 0,2 [N/mm] LR [N/mm] A80 [%] Sentido ensaio C(%) max Si(%) max Mn(%) max P(%) max S(%) max Al(%) min Nb(%) max Ti(%) max

ZStE 260 H240LA ZStE 300 H280LA ZStE 340 H320LA ZStE 380 H360LA ZStE 420 H400LA

260-340

350-450

24 27 22 24 20 22 18 20 16 18

0,10 0,50 0,10 0,50 0,10 0,50 0,10 0,50 0,10 0,50 0,10 0,50 0,10 0,50 0,10 0,50 0,10 0,50 0,10 0,50

0,60 0,030 0,030 0,015 0,090 0,22 0,60 0,025 0,025 0,015 0,090 0,15 0,80 0,030 0,030 0,015 0,090 0,22 0,80 0,025 0,025 0,015 0,090 0,15 1,00 0,030 0,030 0,015 0,090 0,22 1,00 0,025 0,025 0,015 0,090 0,15 1,20 0,030 0,030 0,015 0,090 0,22 1,20 0,025 0,025 0,015 0,090 0,15 1,40 0,030 0,030 0,015 0,090 0,22 1,40 0,025 0,025 0,015 0,090 0,15

240-310 min. 340 300-380 380-480

280-360 min. 370 340-440 410-530

320-410 min. 400 380-500 460-600

360-460 min. 430 420-540 480-620

400-500 min. 460

PROCESSO DE RELAMINAOValores garantidos de propriedades mecnicas no laminado a frio - BWFam lia Classe BW BW 260 Aos Alta Resistncia BW 300 BW 340 BW 380 BW 420 BW 460 BW 500 BW 550 BW 600 BW 650 Aos Ultra Alta Resistncia BW 700 BW 750 BW 800 BW 850 BW 900 Norm as Equivalentes L.Escoam ento L.Escoam ento L.Resistncia Alongam ento SEW 093 ZStE 260 ZStE 300 ZStE 340 ZStE 380 ZStE 420 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ EN 10268 (*) H240 LA H280 LA H320 LA H360 LA H400 LA _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ (N/m m 2) Longitudinal 260 a 340 300 a 380 340 a 440 380 a 500 420 a 540 460 a 580 500 a 620 550 a 680 600 a 740 650 a 790 700 a 840 750 a 850 800 a 900 850 a 950 900 a 1000 (N/m m 2) Transv. m x. 360 400 460 520 560 640 680 740 790 840 890 900 950 1000 1050 (N/m m 2) Long. 350 a 450 380 a 480 410 a 530 460 a 600 480 a 620 520 a 670 550 a 700 600 a 750 650 a 800 700 a 850 750 a 900 800 a 900 850 a 950 900 a 1000 950 a 1050 (Lo80 m m ) Long. (%) 24 22 20 18 16 14 12 12 11 10 8 7 6 4 3 Dobra Transversal (calo) 0e 0e 0e 0,5 e 0,5 e 1,0 e 1,0 e 1,5 e 1,5 e 2,0 e 2,0 e 2,0 e 2,0 e 2,0 e 2,0 e

(*) Valores aproximados de propriedades mecnicas

LINHA DE PRODUTOS Propriedades mecnicasN/mm

800 750 700 650 600 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0

27 24 24 22 22 20 20

18

18

16

14 10 6 4 ZStE 700Rm [N/mm] Rp0,2 [N/mm] A80 [ %]

H240LA ZStE H280LA ZStE H320LA ZStE H360LA ZStE H400LA ZStE ZStE 260 300 340 380 420 460

ZStE 500

ZStE 600

LINHA DE PRODUTOSBW ML600 700 > 700 800 > 800 850-950 >6 900 >900 950-1050 >3 Le0,2 [N/mm2] LR [N/mm2] > 600

LR [N/mm]1300 1200 1100 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 0 5 10BW ML 800 BW ML 700 BW ML 900

650-800 750-900 > 10 >8

A80 [%]

BW ML600

CONVENCIONAL

15

20

25

30

Alongamento A [%]

LINHA DE PRODUTOS7,00

e(mm)

6,50 6,00 5,50 5,00 4,50 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,30 5 10 15 20 30 40 50 60 70 80 90 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650

BW ML 600 e 700 BW 800

BW 900

L(mm)

APLICAES

APLICAES

APLICAES

APLICAES

ZStE 380 - 2,5mm

ZStE 500 - 2,0mm

ZStE 460

ZStE 650

ZStE 600

CONCLUSO- A reduo de peso, segurana e efetividade de custos dos aos HSLA so apresentadas como a principal fora propulsora para seu uso em estruturas e componentes na indstria automobilstica; - Estima-se uma reduo de 15 a 20% na espessura, de aos de baixo carbono por aos HSLA;

- O crescimento do consumo dos aos de alta resistncia na indstriadepende de vrios fatores chaves, como: Otimizao da conformao; Consistncia e reprodutibilidade das propriedades; Desenvolvimento de produtos de revestimento de alta resistncia; Melhor entendimento e desenvolvimento contnuo de ferramentas e de processos de fabricao.

CONCLUSO

FILME APLICAES DE PRODUTOS RELAMINADOS NA INDSTRIA AUTOMOTIVA

OBRIGADOAntenor Ferreira Filho afilho@brasmetal.com.br