Title

Desenvolvimento da liga 51CRV4 na Laminação de helicoides para transportadores de grãos

Development of 51CRV4 alloy for helicoid forming in grain conveyor applications

Authorship

FERRO, DANIEL AUGUSTO; FRANK, THOMAS

FERRO, DANIEL AUGUSTO

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FRANK, THOMAS

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DOI

10.5151/2594-5297-43016

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Abstract

Os helicoides utilizados em transportadores de grãos são componentes soldados em um eixo rotativo e montados dentro de um tubo, transportando material de um ponto a outro. Sofrem elevada conformação a frio e exigem alta resistência ao desgaste no manuseio de materiais abrasivos. As ligas atualmente utilizadas são o SAE 1006, que pode passar por cementação seguida de têmpera ou por metalização, e a liga 27MnCrB5, temperada após a conformação a frio para aumentar a dureza e a resistência ao desgaste. Para elevar a resistência ao desgaste dos helicoides, foi desenvolvida a liga 51CrV4 relaminada a frio, de modo que sua microestrutura e suas propriedades mecânicas suportassem o grau de conformação a frio exigido pelo processo. Foi possível atingir as seguintes propriedades mecânicas: limite de resistência (LR) – 504 MPa, limite de escoamento (LE) – 404 MPa e alongamento base 80 mm (A₈₀) – 22,5%, além de uma microestrutura totalmente esferoidizada. Isso garantiu a conformabilidade sem a presença de trincas nas bordas, mesmo com uma redução de espessura da borda externa da ordem de 60% durante a conformação do helicoide. Após o processo de conformação, foi realizada a têmpera, resultando em valores médios de dureza de 61 HRC na borda externa do helicoide. Em seguida, o helicoide foi soldado ao eixo rotativo do transportador de grãos para os testes de campo, ainda em andamento para quantificar a vida útil do helicoide produzido com a liga 51CrV4.

The helicoids used in grain conveyors are components welded onto a rotating axle and assembled inside a tube, transporting material from one point to another. They undergo significant cold forming and require high wear resistance when handling abrasive materials. The alloys currently used are SAE 1006, which may undergo carburizing followed by quenching or metallization, and the 27MnCrB5 alloy, quenched after cold forming to increase hardness and wear resistance. To enhance wear resistance of the helicoids, a cold-rolled 51CrV4 alloy was developed so that its microstructure and mechanical properties would withstand the degree of cold forming required during the process. It was possible to achieve the following mechanical properties: tensile strength (UTS) – 504 MPa, yield strength (YS) – 404 MPa, and elongation at 80 mm (A₈₀) – 22.5%, along with a fully spheroidized microstructure. This ensured formability without the presence of edge cracking, even with an outer‑edge thickness reduction of approximately 60% during helicoid forming. After forming process, quenching was performed, resulting in average hardness values of 61 HRC at the outer edge of the helicoid. It was then welded onto the rotating axle of the grain conveyor for field testing, which is still in progress to quantify the useful life of the helicoid produced with 51CrV4 alloy.

Keywords

Helicoide transportador, Liga 51CrV4, Conformação, Resistência ao Desgaste

Screw Conveyor, 51CrV4 Alloy, Cold Forming, Wear Resistance