Title

ANÁLISE DE FALHAS EM MOLDES E MATRIZES

FAILURE ANALYSIS IN MOLDS AND DIES

Authorship

Mesquita, Rafael A.

Mesquita, Rafael A.

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DOI

10.5151/5463-5463-17082

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Abstract

Um dos principais fatores que diferenciam os moldes e matrizes dos demais aços especiais é que, com exceção dos moldes para plásticos, são empregados até a falha. Portanto, a discussão dos aspectos de falha e dos mecanismos envolvidos permite definir os principais pontos de melhoria do processo e redução do custo do ferramental. Neste sentido, o presente trabalho discute vários exemplos de falhas em aços para trabalho a quente e trabalho a frio, mas também com alguns dados sobre aços para moldes. Casos reais de falhas são utilizados e caracterizados em termos de técnicas laboratoriais usuais, em especial a microscopia ótica e ensaios mecânicos. Em seguida, os resultados são comparados aos modelos metalúrgicos, especialmente em relação a metalurgia física e aspectos teóricos de tratamentos térmicos. Assim, a causa da falha pode ser precisamente indicada e opções para retardar a falha podem ser definidas. Em relação aos aços para trabalho a frio, vários resultados mostram que são especialmente sensíveis a falhas por três modos: projeto incorreto, com excesso concentradores de tensão, camada branca após eletroerosão, sobreaquecimento e queima por retífica. Nos aços para trabalho a quente, por outro lado, a três fatores são destacados: resfriamento lento durante a têmpera, dureza excessivamente elevada, aquecimento durante o processo e problemas de nitretação. Finalmente, para os moldes de plásticos, as questões mais críticas relacionam-se aos danos à superfície do molde, por solda, eletroerosão ou corrosão.

With exception to plastic molds, one of the important characteristics of tool steels is their application until the failure is observed. In this context, the present paper aimed to discuss several examples in hot work and cold work tooling, but also adding some examples of plastic molds. Real cases are taken under consideration and characterized with usual experimental techniques, especially optical microscopy and mechanical tests. In addition, the results are compared to metallurgical models, especially with regards to physical metallurgy and heat treatment theory. Therefore, the root cause of a given failure is precisely determined and the options to retard it may thus be defined. In relation to cold work steels, they are especially prone to 3 kinds of failures: improper design, with stress risers regions, white layer after electro- discharge machining (EDM) and burning during grinding operations. In hot work tools, the main failure causes are: slow cooling during quenching, excessively high hardness, excessive heating during tools use and nitriding problems. And for plastic moulds, damages to mold surface are the most undesirable issues: EDM, welding and corrosion.

Keywords

Aços ferramenta; Análise de falhas; Tratamento térmico; Trincas; Desempenho.

Tool steels; Failure analysis; Heat treating; Cracks; Performance.