falha prematura em moldes de injeção de alumínio com tratamento de superfícies duplex
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Apresentação do dr. Santiago Corujeira Gallo (Plasmar Tecnologia e Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies - seção UCS) para evento no Simecs no dia 21 de outubro de 2010, destinado a profissionais da indústria.TRANSCRIPT
FALHA PREMATURA EM MOLDES DE INJEÇÃO DE ALUMÍNIO COM TRATAMENTO DE SUPERFÍCIES DUPLEX
S. Corujeira Gallo, S. S. Tomiello, R. Gaboardi, C.A. Figueroa
Universidade de Caxias do Sul, Laboratório de Engenhariade Superfícies e Tratamentos Térmicos (LESTT).
Plasmar Indústria Metalúrgica Ltda.
INJEÇÃO DE ALUMÍNIO
Processo de injeção:Alta produtividadeExatidão dimensionalResistência mecânicaMontagem simplificada
Alumínio:• Resistência à corrosão• Condutividade térmica• Condutividade elétrica• Baixo peso
Elementos de liga:Si, Mg, Zn, Cu
Temperatura de injeção:700ºC – 760ºC
Quantidade de tiros:>100.000
MATERIAIS PARA MOLDES
Aço para trabalho a quente: AISI HTratamento térmico
Têmpera em ar ou óleo a partir de 815°CRevenimento duplo entre 540°C e 650°C
Processo de fabricação (condição superficial e tensões residuais)Engenharia de superfícies
Nitretação (plasma)Revestimentos PVD (TiAlN, CrN, etc)Duplex (nitretação + revestimento PVD)
PROCESSO DE FABRICAÇÃO
Aço para trabalho a quente tipo AISI H11Usinagem de desbasteTratamento térmico (têmpera e revenimento duplo)Usinagem de acabamentoEletroerosão (EDM)PolimentoTratamento duplex (nitretação + CrN)Retirada de produção após 25.190 tiros (trincas)
ESTUDO DO CASO
POSSIVEIS CAUSAS DA FALHAMicroestruturaEletroerosãoTratamento de superfícies
MICROGRAFIAS (MO)
MICROGRAFIAS (MEV)
DIFRATOGRAMA (DRX) PERFIL DE MICRODUREZA
INICIO DAS TRINCAS
INICIO DAS TRINCAS
INICIO DAS TRINCAS
DEFEITOS SUB SUPERFICIAIS
FONTE DO ENXOFRE
PEDRA ENXOFRADA
PARA
POLIMENTO
ANALISE DA PEDRA ENXOFRADA
MICROGRAFIA (MEV)
COMPOSIÇÃO (EDX)
MECANISMO: INICIO E PROPAGAÇÃO DE TRINCAS
CONCLUSÕES
• A origem da falha foi atribuída às inclusões de enxofre introduzidas na superfície da peça durante o polimento final com uma pedra enxofrada.
• A rugosidade superficial gerada pelos processos de manufatura (EDM) permitiu a acumulação de material macio (enxofre) durante o polimento.
• A baixa aderência do revestimento de CrN sobre as inclusões de enxofre produziu áreas com desprendimento do revestimento protetor, expôs o material do substrato e criou pontos de concentração de tensões para nucleação de trincas.
• A microestrutura do aço de base, consistente em uma camada de difusão (nitretação) e uma microestrutura de martensita revenida grosseira, facilitou a propagação das trincas por fadiga térmica.
