Avaliação de desempenho de navalhas de corte

Abstract

Este trabalho tem como base o estudo do processo de fabricação por forjamento a quente dos grampos ferroviários “Deenik”, que se inicia com o corte de pré-formas. Após análise preliminar da situação, concluiu-se que era necessário realizar estudos teórico-práticos para melhorar o desempenho das navalhas empregadas, melhorando a durabilidade, aumentando sua vida útil, e até mesmo refazer o projeto delas se necessário, e tendo em vista os requisitos especificados pelo projeto para os grampos produzidos. Para aumentar a produtividade, a qualidade dos grampos e ao mesmo tempo reduzir os custos de produção, foram planejados e executados uma série de testes operacionais na fábrica. Com a mesma configuração geométrica inicial, mas empregando-se diferentes materiais pré-selecionados, e com faixas de dureza diferentes (obtidos com tratamentos térmicos diferentes) pôde-se avaliar a melhor combinação dureza e tenacidade para o caso, apontando também o material de melhor desempenho. Na situação antiga (que requeria melhorias), as Navalhas de Corte eram fabricadas em aço AISI D6 com dureza entre 60 e 62 HRC. Após a realização dos testes práticos com esta configuração, foi possível cortar 100 mil peças ao longo da vida útil. Considerandose inicialmente desnecessária uma mudança de geometria das navalhas, o estudo foi centrado no emprego de diferentes materiais e diferentes durezas para ver qual a melhor combinação. Foram feitos então estudos baseados na literatura, para fundamentar a seleção dos aços comerciais mais indicados para o contexto, e conclui-se que seria adequado o emprego experimental dos aços AISI D2, AISI S1 e AISI H13, e obviamente o aço AISI D6. Levando-se em conta então, estas considerações iniciais, foram fabricadas 32 navalhas de corte (por usinagem), sendo 8 peças para cada tipo de matéria-prima, e com a mesma variação de dureza para cada par de navalhas. Após a fabricação das peças, estas foram devidamente identificadas e tratadas termicamente para obtenção das durezas propostas. Durantes os testes, cada caso relacionando matéria-prima e dureza foi estudada individualmente. Foi analisado o desgaste sofrido, os problemas encontrados durante os testes e principalmente o número de peças cortadas, indicador de vida útil. Após a realização dos testes propostos, foi possível decidir qual o melhor material e qual melhor faixa de dureza a ser empregado. Navalhas utilizando o aço AISI S1 com dureza de 56 HRC permitiram corte de 150 mil peças sem alterar a configuração geométrica da navalha, com significativa melhora de vida em relação às condições iniciais.

This paper analyzes the manufacture of Deenik rail clamps through hot forging, a process that begins with die cutting. After a preliminary analysis, it was concluded that theoretical and practical studies should be carried out in order to improve the performance of cutting blades, enhancing their durability, extending their useful life, and if necessary, to redesign them, following the project specifications for rail clamp manufacture. An array of operational tests was planned and performed at the manufacturing plant so as to increase productivity and reduce production costs. By using the same initial geometric configuration, but different pre-selected materials, with different hardness values (obtained through distinct thermal treatments), it was possible to assess the combination between hardness and tenacity, allowing for the selection of the material with highest performance. Formerly, when some improvements were required, the cutting blades were manufactured using AISI D6 steel with 60 to 62 HRC of hardness. After conducting practical tests with this configuration, up to 100,000 parts could be cut during the useful life of the cutting blades. Since a change to the geometric configuration of the blades was deemed unnecessary at first, the study focused on the use of different materials and hardness values until the best combination could be found. Studies based on the available literature were then undertaken to enable the selection of the most appropriate commercial steels, and in this case, the experimental use of AISI D2, AISI S1, AISI H13 steels, and obviously of AISI D6 steel, proved adequate. Taking these preliminary results into account, 32 cutting blades were manufactured by a machining process, including eight parts for each type of raw material, with the same hardness range for each pair of cutting blades. After the parts were manufactured, they were properly labeled and thermally treated until the desired hardness was obtained. During the tests, each case relating raw material and hardness was analyzed separately. Problems during the tests and mainly the number of parts cut, which is a useful life indicator, were evaluated. After the proposed tests, the best material and the best hardness value were chosen. Cutting blades made with AISI S1 steel with 56 HRC of hardness allowed cutting 150,000 parts without having to change the geometric configuration of the cutting blade, remarkably extending its useful life, compared with initial conditions.