Title

RESISTÊNCIA AO DESGASTE ABRASIVO E ADESIVO DE AÇOS FERRAMENTA AVALIADA POR MEIO DO ENSAIO PINO-DISCO

ABRASIVE AND ADHESIVE WEAR RESISTANCE OF TOOL STEELS EVALUATED BY PIN-ON-DISK TESTING

Authorship

Bressan, José Divo; Schopf, Roberto Alexandre

Bressan, José Divo

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Schopf, Roberto Alexandre

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DOI

10.5151/5463-5436-21642

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Abstract

O presente trabalho investigou a resistência e os mecanismos de desgastes abrasivo e adesivo de aços ferramentas, por meio de ensaios realizados em equipamento automatizado pino-disco cujo pino foram 9 tipos diferentes de aço ferramenta. No ensaio abrasivo, o contra-corpo foi um disco abrasivo de carboneto de silício e, no ensaio adesivo, o disco foi chapa de aço elétrico SAE 1008. Utilizou-se cargas normal de 5 N para o ensaio abrasivo e 29,5 N no ensaio adesivo, e para ambos ensaios a velocidade de deslizamento de 0,45 m/s, distancia total de deslizamento de 3000 m, temperatura e umidade controladas de 25oC e 50% a 60% respectivamente. A taxa de desgaste foi calculada por meio da equação de Archard. Ferramental de corte e conformação de metais utilizados sem lubrificação nestes processos de fabricação falha em decorrência destes dois tipos de desgaste. É comum relacionar a resistência ao desgaste como uma função dependente apenas da dureza dos materiais envolvidos, no entanto, existem outras variáveis que também influenciam no desgaste tais como: a tenacidade a fratura, o tipo de estrutura cristalina e a existência de precipitados duros na matriz metálica, e também a natureza dos mesmos. Por meio do presente estudo, analisaram-se os mecanismos atuantes no desgaste de ferramental e através de ensaios normalizados, e avaliou-se a resistência ao desgaste de nove diferentes aços ferramenta. Um rank de resistência ao desgaste foi feito, comparando-se aços convencionais normalmente utilizados em ferramental como o AISI H13 e AISI A2 em relação a aços fabricados por sinterização como Crucible CPM 3V, CPM 9V e CPM M4. Foram realizadas análises metalográficas da microestrutura do pino e avaliadas as microdurezas Vickers das amostras ensaiadas. Conclui-se com apresentação de uma classificação comparativa dos diferentes aços ferramentas com relação à resistência ao desgaste e ao custo-benefício de cada aço ferramenta. O melhor desempenho de resistência ao desgaste foi o aço CPM 9V e o pior foi o aço AISI H13.

Present work investigated the abrasive and adhesive wear resistances and wear mechanisms of tool steels carried out by automated pin-on-disk equipment which pin were 9 different types of tool steels. In the abrasive testing, the counter-face was a silicon carbide milling disk, however, in the adhesive testing the disk was a SAE 1008 electric steel sheet. Normal load of 5N were used in the abrasive testing and 29,5N in the adhesive testing, and the same other conditions of sliding velocity of 0,45m/s, total sliding distance of 3000m, controlled temperature and humidity of 25 oC and 50 to 60% respectively. The wear rate was calculated by the Archard´s equation. Tooling for metal cutting and forming employed without lubrication in these processes fails due to these two types of wear. It is common to relate wear resistance to material hardness only. However, there are other variables that also influence the wear such as: fracture toughness, type of crystalline microstructure and the occurrence of hard precipitate in the metallic matrix and also the nature of them. By the present investigation, the acting wear mechanisms were analyzed and by normalized testing, the wear resistance of nine different tool steel were evaluated. A comparison rank of wear resistance were made among the usual steel obtained by conventional metallurgy such as AISI H13 and AISI A2 in relation to tool steel fabricated by powder metallurgy sintering process such as Crucible CPM 3V, CPM 9V e CPM M4. Metallographic analysis of microstructure of pin and Vickers microhardness were performed in the specimens. It is concluded with the presentation of comparative classification or rank of the different tool steels in relation to the wear resistance and cost-benefice of each tool steels. The best wear resistance performance was the CPM 9V tool steel and the worst was the AISI H13.

Keywords

Ensaio pino-disco; Aço ferramenta; Resistência ao desgaste; Mecanismos de desgaste.

Pin-on-disc; Tool steel; Wear resistance; Wear mechanisms