Avaliação do desempenho de matrizes para forjamento a quente revestidas por carboneto de cromo através do processo HVOF

Abstract

Este trabalho avaliou a aplicação de uma camada de carboneto de cromo (CrC) aspergida termicamente em matrizes de forjamento a quente. O revestimento foi depositado através do processo High Velocity Oxygen Fuel (HVOF), o qual caracterizase pela ótima aderência e baixa porosidade, resultantes da alta velocidade de projeção das partículas. As análises de desempenho das matrizes revestidas foram fundamentadas em testes reais de produção junto a uma linha fabricação de um componente automotivo. Utilizando como referência os dados de desempenho usualmente obtidos por matrizes na condição convencional de confecção, as avaliações de desempenho das ferramentas revestidas foram realizadas segundo três parâmetros principais; aspectos financeiros, aspectos de qualidade e aspectos de produção. Simultaneamente aos testes de produção, uma caracterização metalúrgica completa foi realizada em amostras produzidas conforme o processo de fabricação convencional, como também em amostras aspergidas com a camada de CrC. De forma complementar, foram realizados em laboratório testes de adesão e tenacidade do revestimento, como também, através do método do pino-disco, foi realizado um teste de desgaste para obtenção de informações qualitativas referentes ao desempenho de cada condição e seu respectivo coeficiente de atrito. A caracterização metalúrgica do revestimento confirmou a composição química à base de cromo, com espessura média de 0,17mm e dureza superficial de 66HRc. O perfil de microdureza apresentou considerável variação e leituras no intervalo de 830HV0,2 à 880HV0,2. Os testes de fragilidade e adesão no revestimento mostraram bons resultados. O teste de desgaste em laboratório indicou melhores resultados na condição com revestimento, sendo que nesta condição foi encontrado o menor coeficiente de atrito. O conjunto de ferramentas com o revestimento obteve um aumento de produtividade de 37,5% e um ganho financeiro de 29,8%. Referente aos aspectos de controle da qualidade, as matrizes revestidas apresentaram melhores resultados de estabilidade dimensional ao longo do processo e no acabamento das gravações de identificação nas peças forjadas.

This Research has evaluated the application of chromium carbide (CrC) coating sprayed thermically on tools for hot forging. The coating was deposited through the High Velocity Oxygen Fuel process (HVOF), which is known for its excellent adherence and low porosity due to the projection of particles in high velocity. The performance analyses of the covered tools were based on real tests in a production line of an automotive forged part. Using as reference data usually obtained by tools in conventional conditions of manufacturing, the evaluations regarding covered tools were carried out according to three main parameters: financial aspects, quality aspects and production aspects. Concurrently, a complete metallurgical characterization was carried out in specimens produced according to conventional concept of tools manufacturing and also with specimens covered by CrC coating from the HVOF process. To further complement it, in laboratory the coating was evaluated by tests of adherence and tenacity, a wear test with a pin-on-disk apparatus was carried out for a qualitative investigation of the wear performance and identification of the friction factor in each case. The metallurgical characterization of the coating has confirmed a chemical composition with chromium in the great part, a thickness around 0,17mm and a superficial hardness of the 66HRc. The profile of microhardness has indicated considerably variation with results between 830HV0,2 and 880HV0,2. The brittleness and adherence tests of the coating had showed satisfactory results. The wear test in laboratory has indicated better results in the covered condition, in that it was found less friction factor. In comparison with the set of tools manufactured in the conventional concept, the set of covered tools had obtained an increase in productivity of 37,5% and a financial gain of 29,8%. In regards to the aspects of quality control, the forged parts from covered tools has showed better dimensional stability in the manufacturing process and considerable improvement of the visual condition in the stamped codes of forging.