Title

ESTUDO COMPARATIVO DO DESEMPENHO DE FERRAMENTAS DE CONFORMAÇÃO MANUFATURADAS EM D2 E VF800AT

COMPARATIVE STUDY OF FORMING TOOLS PERFORMANCE MANUFACTURED OF D2 AND VF800AT

Authorship

Vinicius Cardoso Ottani; José Britti Bacalhau

Vinicius Cardoso Ottani

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José Britti Bacalhau

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DOI

10.5151/4561-2378-25740

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Abstract

Os processos de estampagem de materiais de alta resistência requerem o uso de aços ferramenta de alto desempenho, uma vez que a aplicação de pressões elevadas produz o desgaste acelerado das ferramentas de conformação, e até mesmo a ocorrência de falhas catastróficas e prematuras. Frequentemente, o desgaste de ferramentas é superado pelo aumento da dureza dos punções e matrizes, o que implica na diminuição da tenacidade. Esta estratégia, entretanto, não pode ser aplicada em operações de conformação de alta solicitação em que os componentes devem ser tenazes o suficiente para suportar as cargas elevadas envolvidas. A maior dureza retarda o início das trincas, porém também diminui a tenacidade do material, facilitando sua propagação. Uma dureza mais baixa, por outro lado, propicia maior resistência do material à propagação de trincas pela maior tenacidade, porém facilita sua nucleação. Constata-se então, que a relação dureza e tenacidade em aços ferramenta deve ser aprimorada através de um design microestrutural preciso, no qual ambas as propriedades possam ser melhoradas. O presente estudo buscou avaliar a vida útil de punções e matrizes de aços ferramenta AISI D2 e VF800AT limitada por trincas e lascamentos em processos de estampagem. O VF800AT apresentou resultado satisfatório e contribuiu para um aumento de até cinco vezes da vida útil da ferramenta quando comparada com o aço AISI D2. Os ferramentais empregados nesse trabalho foram também caracterizados em laboratório por meio de microscopia óptica e eletrônica de varredura. O superior desempenho das ferramentas produzidas em aço VF800AT é justificado pela sua superior tenacidade em relação ao AISI D2, devido a uma microestrutura composta de uma matriz de martensita revenida e carbonetos primários em menor fração volumétrica.

Stamping processes of high strength materials require the use of high performance tool steels, since the application of high pressures produces the accelerated wear of the forming tools, and even the occurrence of catastrophic and premature failures. Frequently, tool wear is overcome by increasing the hardness of punches and dies, which implies a decrease of toughness. This strategy, however, cannot be applied in high forming forces operations in which the components must be toughness enough to withstand the pressures involved. Higher hardness delays cracks initiation, but also decreases the material toughness, facilitating their propagation. A lower hardness, on the other hand, provides a greater crack propagation resistance by higher toughness, but facilitates its nucleation. Thus, the hardness and toughness relationship in tool steels must be improved through precise microstructural design, in which both properties can be optimized. The present study evaluates the lifetime of punches and dies of tool steels AISI D2 and VF800AT limited by cracks and chippings in stamping processes. The VF800AT offered satisfactory results and contributed to an increase of up to five times the tool life compared to AISI D2. The tools used in this work were also characterized in the laboratory using optical and scanning electron microscopy. The superior performance of the tools made of VF800AT is justified by their superior toughness compared to AISI D2 due to a microstructure composed of a tempered martensite matrix and lower primary carbide volume fraction.

Keywords

Conformação a frio; Adesão; Aços ferramenta, VF800AT

Cold forming; Adhesion; Tool steels; VF800AT