Desenvolvimento do processo de sinterforjamento a quente de uma cruzeta de aço ABNT 1045

Abstract

O presente trabalho mostra o processo e a tecnologia na área da ferramentaria para a manufatura e obtenção de uma peça denominada cruzeta, componente típico de uso na linha da indústria automotiva. A cruzeta forjada a partir de uma geratriz sinterizada, chamada também de pré-forma, tendo sua geometria próxima ao perfil final da peça, a cruzeta. A matéria prima da geratriz tem em sua composição o pó de ferro ASC 100,29 e o grafite UNICARBO 50-fino, mensurada sua composição com característica à de um aço ABNT 1045. Com dados da sua curva de compressibilidade a geratriz foi compactada com uma pressão de 600 MPa, as geratrizes foram sinterizadas a 1150 ºC em atmosfera redutora, mantido até 1100 ºC e rapidamente transferida para uma matriz fechada para a execução do processo de forjamento a quente. Para o projeto de desenvolvimento da cruzeta e da geometria da geratriz, bem como as ferramentas de compactar o pó metálico e a matriz de forja, foram modeladas em CAD 3D. Para a confecção das ferramentas utilizou-se de máquinas operatrizes e máquinas com Comando Numérico Computadorizado. Com as cruzetas sinterforjadas, realizaram-se ensaios de compressão, análise de metalografia, densidade, microdureza, MEV e EDS. Com os resultados dos ensaios verificou-se o Limite de Escoamento de 289 MPa e Tensão Máxima de 372 MPa, homogeneidade da ferrita e perlita, a densidade da cruzeta sinterizada foi de 6,58 g/cm³ e forjada com 6,98 g/cm³, verificado a dureza de 185 HV, na análise com Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV) foi observado o possível fechamento ou redução no tamanho do poro devido a conformação no forjamento, no ensaio Espectrômetro de Raio-X por Dispersão de Energia (EDS), quantificaram-se os elementos químicos constituintes na composição da cruzeta sinterforjada.

The present work shows the process and technology in the area of tooling for the manufacture and obtaining of a part called crosshead, a typical component used in the automotive industry line. The crosshead forged from a sintered geratrice, also called a preform, with its geometry close to the final profile of the part, the crosshead. The raw material of the geratrice has in its composition the iron powder ASC 100,29 and the graphite UNICARBO 50-fine, measured its composition with characteristic to that of an ABNT 1045 steel. With data of its compressibility curve the geratrice was compacted with a At a pressure of 600 MPa, the geratrices were sintered at 1150 ºC in a reducing atmosphere, maintained up to 1100 ºC and quickly transferred to a closed die for the execution of the hot forging process. For the project to develop the crosshead and the geometry of the geratrice, as well as the tools for compacting the metal powder and the forging die, they were modeled in 3D CAD. For making the tools, machine tools and machines with Computer Numerical Command were used. Compression tests, metallography analysis, density, microhardness, MEV and EDS were carried out with sintered crosspieces. With the results of the tests it was verified the Flow Limit of 289 MPa and Maximum Stress of 372 MPa, homogeneity of the ferrite and pearlite, the density of the sintered crosshead was 6.58 g / cm³ and forged with 6.98 g / cm³ , checking the hardness of 185 HV, in the analysis with Scanning Electron Microscope (MEV) it was observed the possible closing or reduction in the pore size due to conformation in the forging, in the Energy Dispersion X-Ray Spectrometer (EDS) test, the constituent chemical elements in the composition of the sintered crosshead were quantified.