Title

ESTUDO E MINIMIZAÇÃO DE EMPENAMENTOS DECORRENTES DE TRATAMENTOS TÉRMICOS DE ALÍVIO DE TENSÕES E TÊMPERA POR INDUÇÃO EM HASTES DE AÇO AISI1045

UNDERSTANDING AND MINIMIZING DISTORTION DUE TO STRESS RELIEF AND INDUCTION HARDENING IN AISI1045 STEEL RODS

Authorship

Nunes, Rafael Menezes; Rocha, Alexandre da Silva; Hirsch, Thomas

Nunes, Rafael Menezes

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Rocha, Alexandre da Silva

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Hirsch, Thomas

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DOI

10.5151/2594-5327-17885

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Abstract

A distorção de forma e o empenamento de componentes mecânicos que ocorrem durante a fabricação constituem um sério problema enfrentado pela indústria metal-mecânica. Muitas vezes as causas deste tipo de problema são associadas ao tratamento térmico onde tenta- se implementar melhorias, ou seja, o processo não é visto como um todo. Já está bem estabelecido na literatura que problemas de distorção envolvem toda cadeia de produção e que cada etapa gera um “potencial de distorção” liberado durante o aquecimento do material, causando distorções indesejadas. Neste trabalho, avaliou-se uma rota de fabricação de hastes de aço AISI 1045 envolvendo os processos de trefilação, alívio de tensões e têmpera por indução. Após um estudo detalhado, variou-se 5 parâmetros do processo, sendo eles: corrida, ângulo de fieira, ângulo de endireitamento, temperatura de alívio de tensões e profundidade de camada temperada. Após as etapas de tratamento térmico avaliou-se a distorção de forma, utilizando-se um equipamento de medição por coordenadas. Os dados obtidos foram analisados utilizando-se o software Minitab® através da montagem de uma matriz DoE (Design of Experiments). A partir dos resultados obtidos, avaliou-se quais etapas do processo induzem maior "potencial de distorção" nos componentes durante as diversas etapas do processo. Dados preliminares apontam a corrida e o ângulo de fieira como as etapas do processo que induzem maior potencial de distorção.

Shape distortions and bending are a serious problem in the metalworking industry, distortion due to heat treatment is responsible for additional and cost machining operations. Minimizing or even avoiding heat treatment distortion is one of the key factors to minimize production costs. In the past investigations had focused on single effects or isolated parameters steps in a manufacturing chain. It is well established now that each step of the process chain generates a “distortion potential” and a new global approach, treating distortion as a system attribute, analyzing the entire manufacturing chain from steelmaking to heat treatment process is necessary. The main idea of distortion engineering is that all steps of the manufacturing chain together contribute to the final distortion behavior. In this work, a steel route of combined cold-drawing process to induction hardening of AISI 1045 steel bars was investigated. The identification and interaction between factors on distortion behavior was carried out using statistical analysis, with the aid of DoE (Design of Experiments). For the DOE method the number of causes that can be considered has 5 parameters of the process, including: different batches, drawn angle, PERC angle, stress relief temperature and induction hardening depth.

Keywords

Têmpera por indução; Aço AISI 1045; Matriz DoE; Distorção de forma; Tensões residuais.

Induction hardening; Design of Experiments; Shape distortions; Residual stress.