Desenvolvimento e caracterização do processo de dobramento com chapas de Hardox 500

Abstract

No presente trabalho, o Hardox 500 é o material foco de estudo, com dureza estimada de 500 HB. Este elevado índice de dureza, confere ao material, um ótimo comportamento quando submetido a condições de abrasividade. Para a realização deste estudo, amostras deste material foram avaliadas quanto a anisotropia, tração, dobramento, metalografia e dureza. Através da realização do ensaio de anisotropia obteve-se uma ampla dispersão dos índices nas amostras, obtendo-se como índice médio 1,076, o que pode indicar uma boa propriedade deste material quando submetido aos processos de conformação. Já o índice de anisotropia planar foi de -0,341, o que indica uma tendência de orelhamento na conformação a 45° e 135° com o eixo de laminação. No o ensaio de tração, o material apresentou valores de limite de escoamento no sentido perpendicular de laminação de aproximadamente 1513 MPa e de 1441 MPa no sentido paralelo, valores que também indicam uma proximidade de propriedades do material em ambos os eixos de laminação. A avaliação do Hardox 500, mediante ao dobramento ocorreu sobre diversos parâmetros do processo, como dobramento paralelo e perpendicular a laminação, velocidades de deslocamento da ferramenta de 2,5, 5, e 50 mm/s, raio de ferramental de 3, 6, 9, 12 e 15 mm, assim como dobramento a diversas temperaturas, sendo elas de 20, 100, 200, 300, 400, 500 °C. O Hardox apresentou para um raio de ferramental de 3 e 6 mm um bom comportamento a partir de 400 e 500 °C, em temperaturas inferiores foram detectadas trincas com 6 mm e ruptura com 3mm. Já para o raio de 9 mm, as amostras aquecidas a temperaturas de 300 °C já apresentaram bom comportamento, enquanto que em casos te temperaturas inferiores, ocorreram nucleações superficiais. Com a aplicação de raios de 12 e 15 mm, nenhuma falha foi encontrada, até mesmo no caso de conformação a temperatura ambiente. Mediante aquecimento a 400 e 500 °C, o material apresentou considerável alteração de suas propriedades, com mudança nas fases presentes de martensita para ferrita, cementita e precipitação de carbonetos, reduzindo consequentemente a sua dureza a níveis de até 50% inferior a condição sem aquecimento. Logo, temperaturas mais elevadas podem ser uma opção para melhorar a conformação, porém podem reduzir significativamente a vida útil do Hardox quando submetido a um ambiente abrasivo. As variáveis velocidade e sentido de laminação, não indicaram quaisquer alterações no comportamento do Hardox no processo de dobramento.

In the present work, the Hardox 500 is the focus material of study, with an estimated hardness of 500 HB. This high level of hardness gives the material an excellent behavior when subjected to abrasive conditions. To carry out this study, samples of this material were evaluate for anisotropy, traction, bending, metallography and hardness. Through the anisotropy test, a wide dispersion of the indexes in the samples was obtain, resulting an average index of 1.076, which may indicate a good property of this material when submitted to the bending processes. The planar anisotropy index, on the other hand, was -0.341, which indicates a tending trend in the conformation at 45 ° and 135 ° with the lamination axis. In the tensile test, the material presents yield stress in the lamination perpendicular direction of approximately 1513 MPa and 1441 MPa in the parallel direction, values that also indicate a proximity of material properties in both lamination axes. The evaluation of the Hardox 500, by means of bending, takes place over several process parameters, such as parallel and perpendicular bending of the rolling mill, tool displacement speeds of 2.5, 5, and 50 mm / s, tool radius of 3, 6, 9, 12 and 15 mm, as well as bending at different temperatures, 20, 100, 200, 300, 400, 500 ° C. Hardox showed a good behavior for tooling radii of 3 and 6 mm from 400 and 500 ° C, at lower temperatures, 6 mm cracks and 3 mm rupture were detected. For the 9 mm radius, samples heated to temperatures of 300 ° C have already performed well, whereas in cases with lower temperatures, surface nucleations have occurred. With the application of 12 and 15 mm radii, no flaws were detect, even in the case of bending at ambient temperature. Upon heating to 400 and 500 ° C, the material showed a considerable change in its properties, with a change in the present phases from martensite to ferrite, cementite and carbide precipitation, consequently reducing its hardness to levels up to 50% below the unheated condition. Therefore, higher temperatures may be options to improve conformation, but significantly reduce the life of the Hardox when subjected to an abrasive environment. The speed and rolling direction variables did not indicate any changes in the behavior of Hardox in the folding process.