Title

AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO TRIBOLÓGICO DO REVESTIMENTO NANOSTRUTURADO DE ÓXIDO METÁLICO DEPOSITADO SOBRE O AÇO VF800

TRIBOLOGICAL PERFORMANCE EVALUATION OF NANOSTRUCTURED METAL OXIDE COATING DEPOSITED ON VF800 STEELETAL OXIDE COATING DEPOSITED ON VF800 STEEL

Authorship

DALCIN, RAFAEL LUCIANO; SCHNEIDER, ANGÉLICA DAIANE; LIMA, DALTON DANIEL DE; SCHEUER, CRISTIANO JOSÉ

DALCIN, RAFAEL LUCIANO

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SCHNEIDER, ANGÉLICA DAIANE

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LIMA, DALTON DANIEL DE

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SCHEUER, CRISTIANO JOSÉ

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DOI

10.5151/5463-5463-42601

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Abstract

Ao longo dos anos, diversos avanços tecnológicos foram implementados para aumentar a vida útil de matrizes de forjamento, visando reduzir paradas não programadas, minimizar custos operacionais e garantir a qualidade geométrica e dimensional das peças forjadas. Atualmente, a abordagem mais utilizada combina o tratamento termoquímico de nitretação com a aplicação de revestimentos cerâmicos avançados, obtidos por deposição física de vapor (PVD). Embora eficaz, essa estratégia implica um aumento significativo no custo de produção das ferramentas. Diante desse cenário, torna-se fundamental o desenvolvimento de soluções mais econômicas e de fácil aplicação para a engenharia de superfícies de matrizes de forjamento. Neste contexto, o presente estudo investiga o desempenho tribológico de revestimentos nanostruturados de óxidos metálicos aplicados sobre o aço ferramenta VF800, submetidos a condições de deslizamento a seco. Ensaios de pino-sobre-disco foram realizados para avaliar o comportamento ao atrito e ao desgaste, utilizando diferentes níveis de carga. A caracterização tribológica incluiu a determinação do coeficiente de atrito, da perda de massa e a análise dos mecanismos de desgaste envolvidos. Os resultados indicam que a aplicação do revestimento promoveu uma redução significativa tanto no coeficiente de atrito quanto na perda de massa, especialmente sob as condições de carga mais elevadas. Além disso, a análise morfológica das trilhas de desgaste e das esferas de alumina utilizadas como contra-corpo revelou uma mitigação dos mecanismos de desgaste abrasivo e adesivo nas amostras revestidas. Esses achados demonstram o potencial dos revestimentos nanostruturados de óxidos metálicos como uma alternativa técnica e economicamente viável para o aumento da vida útil de ferramentas de conformação mecânica, proporcionando ganhos de desempenho com menor custo de aplicação.

OVER THE YEARS, SEVERAL TECHNOLOGICAL ADVANCES HAVE BEEN IMPLEMENTED TO EXTEND THE SERVICE LIFE OF FORGING DIES, AIMING TO REDUCE UNPLANNED DOWNTIME, MINIMIZE OPERATIONAL COSTS, AND ENSURE THE GEOMETRIC AND DIMENSIONAL QUALITY OF FORGED PARTS. CURRENTLY, THE MOST WIDELY ADOPTED APPROACH COMBINES THERMOCHEMICAL NITRIDING TREATMENT WITH THE APPLICATION OF ADVANCED CERAMIC COATINGS OBTAINED BY PHYSICAL VAPOR DEPOSITION (PVD). ALTHOUGH EFFECTIVE, THIS STRATEGY SIGNIFICANTLY INCREASES THE PRODUCTION COST OF THE TOOLING. IN THIS CONTEXT, THE DEVELOPMENT OF MORE ECONOMICAL AND EASILY APPLICABLE SURFACE ENGINEERING SOLUTIONS FOR FORGING DIES HAS BECOME ESSENTIAL. THIS STUDY INVESTIGATES THE TRIBOLOGICAL PERFORMANCE OF NANOSTRUCTURED METAL OXIDE COATINGS APPLIED TO VF800 TOOL STEEL UNDER DRY SLIDING CONDITIONS. PIN-ON-DISK TESTS WERE CONDUCTED TO EVALUATE FRICTION AND WEAR BEHAVIOR UNDER DIFFERENT NORMAL LOAD LEVELS. THE TRIBOLOGICAL CHARACTERIZATION INCLUDED THE DETERMINATION OF THE COEFFICIENT OF FRICTION, MASS LOSS, AND THE ANALYSIS OF THE INVOLVED WEAR MECHANISMS. THE RESULTS INDICATE THAT THE COATING APPLICATION SIGNIFICANTLY REDUCED BOTH THE COEFFICIENT OF FRICTION AND MASS LOSS, ESPECIALLY UNDER HIGHER LOAD CONDITIONS. FURTHERMORE, MORPHOLOGICAL ANALYSIS OF THE WEAR TRACKS AND THE ALUMINA COUNTER-BODY SPHERES REVEALED A MITIGATION OF ABRASIVE AND ADHESIVE WEAR MECHANISMS ON THE COATED SAMPLES. THESE FINDINGS DEMONSTRATE THE POTENTIAL OF NANOSTRUCTURED METAL OXIDE COATINGS AS A TECHNICALLY AND ECONOMICALLY VIABLE ALTERNATIVE FOR INCREASING THE SERVICE LIFE OF FORMING TOOLS, PROVIDING PERFORMANCE BENEFITS AT LOWER APPLICATION COSTS.

Keywords

VF800, Revestimento nanoestruturado de óxidos metálicos, Desgaste, Coeficiente de atrito.