Influência de parâmetros de processo no empenamento de barras trefiladas do aço SAE 9254

Abstract

Existem muitas aplicações em engenharia onde são requisitados materiais que apresentem boas propriedades mecânicas tais como, resistência mecânica, alto limite de escoamento, dureza, aliado ao atendimento às necessidades do cliente. Dentro deste contexto, foi realizado um trabalho focado em processo de trefilação combinada, utilizando como método a produção de barras a partir de rolo de fio-máquina. A trefilação combinada consiste nas etapas de pré-endireitamento com múltiplos rolos, jateamento, trefilação, corte e endireitamento com dois rolos, tendo como produto final barras acabadas trefiladas. Este trabalho teve por objetivo otimizar o processo de trefilação de aço SAE 9254 (aço mola) visando à redução da variabilidade do empenamento, bem como atender os níveis de especificação para diversos clientes. Esta qualidade de aço é empregada na fabricação de molas de suspensão para indústria automotiva e agrícola, onde estas, com seus processos de manufatura, agregam ao produto propriedades específicas (por exemplo, dureza e resistência a tração) para o seu uso. Inicialmente foi realizada uma revisão dos principais fundamentos e conceitos metalúrgicos referentes aos mecanismos de empenamento e endireitamento dos aços, bem como a influência de cada uma das variáveis de processo em questão nas propriedades finais do produto com foco no empenamento. Nesta dissertação foram avaliadas as inter-relações existentes no processo de trefilação, dentre os quais velocidade de trefilação, geometria de fieira (semi-ângulo da fieira), pressão de endireitamento e ângulo de endireitamento, utilizados na trefila. Foi realizada a caracterização mecânica e metalúrgica do aço base, produto laminado e trefilado nas bitolas 12,5 mm e 14,03 mm. Os resultados obtidos permitiram melhorar os níveis de empenamento inicialmente encontrados, fazendo mudanças nos parâmetros de processo e otimizando a trefilação desta qualidade de aço mola. Foram determinados valores limites para as variáveis críticas de processo estudadas, atendendo assim a qualidade exigida pelo cliente desde que as mesmas sejam respeitadas.

There are many applications in engineering in which materials with good mechanical properties are required such as, tensile strength, tension yield, toughness, together with supplying the client's needs. Focusing on this, a research was conducted focused on searching on ways on how to better the quality of the product as well as serving the client's specifications. The combined drawing process consists of pre-straightening, shot peening, drawing, cutting and two roll straightening of coils to produce bars. The objective of this paper is to optimize the cold drawn process of steel grade SAE 9254 (spring steel) aiming the variability reduction of the straightening, as well as serve the levels of specifications for various clients. This quality of steel is used in the manufacturing of suspension springs for the automotive and agricultural industries, whereas with their manufacturing processes aggregate to the product specific properties (for example, toughness and tensile strength) for its uses. Initially, a review of the main fundaments and the metallurgical concepts referring to the straightening and straightening mechanisms of the steel was realized. As weel as the influence of each process variable existing in the final property of the product focusing on straightness. In this text, the existing relations in the cold drawn process were compiled, such as the speed of cold drawn, die semi-angle, the straightening pressure and angle, used in the cold drawn. The mechanical properties and metal characterization of the base steel was made, rolling product and cold drawing in the 12,5mm and 14,03mm gauges. The obtained results allowed us to improve the initially found levels of straightening, applying changes to the process parameter and optimizing the cold drawn of the quality of this spring steel. Limit values were checked for the critical variable of process that were studied, and so attending the quality demanded by the client as long as the same are respected.