Avaliação tribológica da estampagem do aço inoxidável AISI 304 utilizando ferramental nitretado à plasma e com tratamentos dúplex

Abstract

O atrito gerado no contato em movimento entre a chapa e a ferramenta nos processos de estampagem tem sido alvo de muitos estudos e tem muita importância em operações de estampagem de chapas, uma vez que esse é um dos principais causadores de falhas. Desta forma, este estudo tem como principal objetivo avaliar o desempenho tribológico dos tratamentos dúplex e da nitretação a plasma aplicados em matrizes de estampagem. Os revestimentos utilizados nesse estudo foram o carboneto de tungstênio (TiCN) e o Diamond-like Carbon (DLC). Para o cálculo do coeficiente de atrito foram realizados dois ensaios distintos, o ensaio de Dobramento Sob Tensão (DST) e o ensaio Swift. O substrato utilizado para receber os tratamentos foi aço DIN X100CrMoV8-1-1, comercialmente conhecido como Cryodur 2990. A chapa utilizada nos ensaios foi o aço inoxidável AISI 304, em razão da sua boa estampabilidade. Foram utilizados dois lubrificantes na realização dos ensaios: DesmoldMax 35 e DesmoldMax 35-S, ambos da marca Clarus. Os coeficientes de atrito medidos, tanto através do ensaio Swift, quanto pelo DST foram na média menores para as condições nitretadas a plasma e com tratamentos duplex em relação a condições não tratadas superficialmente. A rugosidade superficial medida no ferramental após a realização dos ensaios foi menor para todas as condições tratadas superficialmente. Da mesma forma, a avaliação qualitativa do desgaste mostrou que este foi muito mais brando nas condições tratadas que não tratadas. Através dos resultados obtidos, pôde-se observar que quando realizados os ensaios com lubrificação os benefícios obtidos pela realização dos tratamentos superficiais destacaram-se.

The friction generated in the moving contact between the sheet and the tool in the stamping processes has been the subject of many studies and is very important in sheet metal stamping operations since this is one of the main causes of failure. In this way, this study has as main objective to evaluate the tribological performance of the duplex treatments and the plasma nitriding applied in stamping dies. The coatings used in this study were Titanium Carbo-Nitride (TiCN) and Diamond-like carbon (DLC). Two different tests were used to calculate the friction coefficient, the Bending Under Tension Test (BUT) and the Swift test. The substrate used to receive the treatments was steel DIN X100CrMoV8-1-1, commercially known as Cryodur 2990. The sheet used in the tests was stainless steel AISI 304, because of its good stampability. Two lubricants were used in the tests: DesmoldMax 35 and DesmoldMax 35-S, both of the Clarus brand. The coefficients of friction measured by the Swift test and the DST were on average lower for plasma nitrided conditions and duplex treatments than for surface untreated conditions. The surface roughness measured in the tooling after the tests was smaller for all surface treated conditions. Likewise, the qualitative evaluation of wear showed that it was much milder in treated conditions than in untreated ones. By the results obtained, it was observed that when the lubrication tests were carried out the benefits obtained by the accomplishment of the superficial treatments stood out.