A influência de estratégias de usinagem e de tratamentos termoquímicos sobre superfícies semiesféricas de punções de estampagem a quente

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Castanhera, Isabela da Costa, 1990-
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1638884
Resumo: Orientador: Anselmo Eduardo Diniz
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spelling A influência de estratégias de usinagem e de tratamentos termoquímicos sobre superfícies semiesféricas de punções de estampagem a quenteInfluence of machining strategies and thermochemical treatments on semi-spherical surfaces of hot stamping punchesFresamentoTorneamentoEstampagemProcesso de endurecimento superficialMillingTurningStampingRoughnessSurface hardening processAspereza de superfícieOrientador: Anselmo Eduardo DinizTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecânicaResumo: A obtenção de boa qualidade superficial das ferramentas de processos de conformação mecânica é importante para que os produtos conformados apresentem bom acabamento e para que a vida em serviço das ferramentas de conformação seja longa. Assim, os processos de obtenção das ferramentas de conformação necessitam gerar superfícies com valores de parâmetros de análise de qualidade superficial satisfatórios. Para aumentar a resistência ao desgaste e às avarias, além de adoção de estratégias que geram superfícies mais resistentes, podem-se utilizar tratamentos termoquímicos que aumentam a dureza superficial e que podem tornar a superfície mais ou menos eficiente quanto ao desempenho do lubrificante. Neste trabalho, avaliaram-se a influência das estratégias de usinagem e a influência de tratamentos termoquímicos sobre punções, de material AISI H13, temperados e revenidos, com dureza de 48 HRC. Utilizaram-se seis estratégias de fresamento em processo do tipo high speed machining e duas estratégias de torneamento com inserto de cerâmica para a redução do raio da semiesfera do punção. As estratégias de fresamento utilizadas foram circular ascendente, circular descendente, radial ascendente, radial descendente, contornos paralelos e espiral ascendente. Já as estratégias de torneamento foram torneamento ascendente e torneamento descendente. Após a usinagem, os punções foram divididos em três grupos de acordo com a realização de tratamentos termoquímicos, de modo que os punções do grupo ST foram mantidos como controle, sem tratamento termoquímico, os punções do grupo NP foram nitretados a plasma e os punções do grupo NC foram nitrocarbonetados pelo processo conhecido como Tenifer®. As peças usinadas com cada estratégia apresentaram resultados de rugosidade diferentes de acordo com a região medida, indicando influência de vibração e flexão da ferramenta de usinagem na proximidade da base da semiesfera e de ocorrência de deformações plásticas na proximidade do topo da semiesfera. A aplicação da nitretação a plasma resultou em tendência a reduzir os valores dos parâmetros de rugosidade e apresentar valores positivos de parâmetro Ssk e valor aproximadamente 3 para o parâmetro Sku. A aplicação da nitrocarbonetação apresentou a tendência de aumento dos valores de parâmetros de rugosidade, valores negativos de parâmetro Ssk e valores altos de parâmetro Sku. A região a 45° a partir da base apresentou os melhores resultados para os três grupos de punções. Os punções foram submetidos à estampagem a quente de arruelas de aço AISI 1020 aquecidas a 1.000 °C, em duas etapas, em processo que acelerou a evolução do desgaste na região a 45° da base da semiesfera. As estratégias de torneamento e a estratégia de contornos paralelos apresentaram maior resistência à deterioração que as demais estratégias para o grupo ST. Os punções tratados termoquimicamente apresentaram-se mais resistentes à deterioração que os punções do grupo ST. A estratégia de usinagem utilizada mostrou-se influente também para os punções tratados termoquimicamente. Os punções nitretados a plasma apresentaram maior resistência à deterioração que os punções nitrocarbonetadosAbstract: The search for good surface quality of mechanical forming tools is important to obtain good surface finish in the conformed products and to extend the life of these tools. Thus, the processes to obtain the mechanical forming tools need to generate surfaces with suitable values of surface quality parameters, which mean more efficient surfaces to lubricant action during mechanical forming process and also resistant to wear and damages to which mechanical forming tools are exposed. Aiming the increase of the resistance to wear and to damages, thermochemical processes may be applied to increase surface hardness, but they may modify lubrication efficiency during mechanical conformation process. In this work, the influence of machining strategies and the influence of thermochemical treatments were evaluated of punches type samples made of AISI H13, quenched and tempered to 48 HRC. They were machined by six milling strategies, in a high speed machining process, and two turning strategies with ceramic insert to reduce the radius of a semi spherical punch. Milling strategies were circular upward, circular downward, radial upward, radial downward, parallel contours and spiral upward. Turning strategies were turning upward and turning downward. After machining, the punches were divided in three groups, one group, ST, presented punches without thermochemical treatment as a control group. Punches from group NP were submitted to plasma nitriding process and punches from group NC were submitted to nitrocarburizing by process Tenifer®. Machining strategies presented different results of surface parameters values according to the measured region, indicating the occurrence of machining tool bending vibration in vicinity of semi sphere base and indicating the occurrence of plastic deformation in the vicinity of semi sphere top. Plasma nitriding application tended to reduce values of roughness parameters, to present positive values of parameter Ssk and values around 3 of parameter Sku. Nitrocarburizing application tended to increase values of roughness parameters, to present negative values of parameter Ssk and high values of parameter Sku. The region at 45° from semi sphere base presented the best results of surface quality parameters from measured regions. Punches were submitted to hot stamping process. Washers made of AISI 1020 heated to 1000 °C were stamped in a process to accelerate wear evolution at punches region 45° from semi sphere base in two steps. From group ST, turning strategies and parallel contours strategy presented higher resistance to wear and damages. Machining strategies influenced the resistance to surface deterioration even in thermochemically treated punches. Thermochemical treated punches presented higher wear and damage resistance than not treated punches. Nitrided punches presented higher surface deterioration resistance than nitrocarburized punchesDoutoradoMateriais e Processos de FabricaçãoDoutora em Engenharia MecânicaFAPESP2013/00551-7[s.n.]Diniz, Anselmo Eduardo, 1959-Button, Sérgio ToniniSouza. Adriano Fagali deMarcondes, Paulo Victor PrestesHassui, AmauriUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia MecânicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASCastanhera, Isabela da Costa, 1990-20192019-12-06T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf1 recurso online (209 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1638884CASTANHERA, Isabela da Costa. A influência de estratégias de usinagem e de tratamentos termoquímicos sobre superfícies semiesféricas de punções de estampagem a quente. 2019. 1 recurso online (209 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1638884. 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