Análise da influência da geometria da matriz e do tempo de encharque no fechamento de defeitos internos de chapas do aço W.NR. 1.2714

Abstract

No forjamento em matriz aberta o tempo gasto com retrabalhos e descarte de material não conforme gera custos e atraso no atendimento ao cliente. A fim de minimizar estas perdas, realizou-se uma revisão dos principais conceitos e fundamentos do processo de forjamento a quente em matriz aberta que influenciam na qualidade interna do produto. Com o intuito de desenvolver o processo de forjamento a quente em matriz aberta de chapas do aço W.NR. 1.2714 com espessura de 311 mm, largura de 634 mm e comprimento de 6000 mm, avaliou-se as descontinuidades internas deste produto. Através de análises preliminares realizadas, foi possível observar que a descontinuidade interna típica tratava-se de vazio. Com este resultado, desenhou-se um projeto experimental com corpos de prova quadrados com defeitos falsos de 30 mm de diâmetro e forjados para simular uma das etapas do forjamento de chapas. Foram selecionadas três combinações de matrizes e dois tempos de encharque. Todos os corpos de prova foram aquecidos no mesmo forno sob mesmas condições e forjados com duas reduções de 50 mm cada (33% - deformação relativa total), com giro de 180 graus entre elas. Após o resfriamento ao ar, as amostras sofreram alívio de tensões e foram cortadas em serra a 150 mm da extremidade do furo. As variáveis respostas do plano experimental foram a área do furo, o alargamento e o alongamento. A amostra forjada com a combinação de matriz AC, composta pela matriz funil na parte superior e mesa de forjamento na parte inferior e tempo de encharque de 7h teve o furo caldeado. Com todas as combinações de matrizes, o tempo de encharque de 7h levou a menor área do furo, maior alargamento e maior alongamento que o tempo de 11h.

In open die forging the time spent on rework, and disposal of non-compliant material, generates costs and delays in customer service. To minimize these losses, a review of key concepts and fundamentals of the process of open die forging was carried out emphasizing the internal quality of the product. In order to develop the process of open die hot forging in plate steel W.NR 1.2714 with a thickness of 311 mm, width 634 mm and a length of 6000 mm, internal discontinuities of this product were evaluated. Through preliminary analysis was possible to observe that the typical internal discontinuity were voids. With this result, experiments were designed for square specimens with false defects of 30 mm in diameter, which were forged in order to simulate one of the steps in the forging of plates. Three combinations of dies and two soak times were selected. All samples were heated in the same furnace on the same conditions and forged with two reductions of 50 mm each (33% - total relative deformation) with 180 degrees among them. After air cooling, the samples were heated up to promote a stress relief and were cut at a position 150 mm from the edge of the hole. Output variables were the area of the hole, widening and lengthening. The sample forged with the combination of die AC, with funnel die at the top and forging table at the bottom and the soaking time of 7 hours had the hole closed. For all combinations of dies, the soaking time of 7 hours led to a lower area of the hole, higher widening and lengthening than for 11hours soak time.