Desenvolvimento de punção e matriz de alta resistência mecânica e ao desgaste para conformação de tampas twist off para industria de alimentos
Tipo
Tese
Data de publicação
2024-08-30
Periódico
Citações (Scopus)
Autores
Augusto, Arnaldo
Orientador
Vatavuk, Jan
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Membros da banca
Oliveira, Carlos Alberto Monesi de
Alves Junior, Clodomiro
Munhoz Junior, Antonio Hortencio
Nucci, José Eduardo
Alves Junior, Clodomiro
Munhoz Junior, Antonio Hortencio
Nucci, José Eduardo
Programa
Engenharia de Materiais e Nanotecnologia
Resumo
O foco na resistência ao desgaste neste processo de fabricação é a perda de
produtividade e qualidade do produto na presença de impurezas ou desgaste natural da
ferramenta. O estudo utilizou como referência a estampagem de tampas twist off de folhas de
aço espessura 0,17mm com baixo teor de carbono com revestimento de cromo ou estanho para
potes de vidro na indústria alimentícia. Outro fator a ser considerado no processo fabril diz
respeito a reutilização do ferramental através da reafição. O aço AISI-D6 foi substituído pelo
aço ferramenta temperado e revenido S790 Microclean® com revestimento duplex de PVD.
Apesar do apreciável ganho em produtividade que a ferramenta de aço S790 Microclean® com
revestimento duplex (nitretação+PVD de AlCrN), constatou-se grande dificuldade na
reutilização dos punções, pois a reafiação obriga a se submeter a ferramenta ao mesmo
tratamento, após remoção química do revestimento. Esta operação é demorada e onerosa e por
este motivo se partiu para uma quebra de paradigma, estudando-se a possibilidade de utilização
de outra classe de material nesta aplicação com uma resistência ao desgaste eventualmente
superior, procurando correr o menor risco em termos de redução de resistência mecânica, além
de considerar custo de ferramental, manutenção e tempo de set-up de máquina. Analisando
cerâmicos e cerâmicos com baixa porcentagem de matriz metálica, optou-se pelo metal duro
WC-Co, consagrado em várias aplicações. Estudaram-se três classes de metal duro de elevado
teor de cobalto com controle de granulometria dos carbonetos de tungstênio, otimizado em
termos de resistência mecânica, com teores de cobalto crescentes: GD30, GD40 e GD50.
Tomando-se as características mecânica e de resistência ao desgaste do S790 Microclean®
revestido (punção) determinadas em estudo anterior, resistência à compressão de 3,75 GPa,
dureza HRV 1129 e a rugosidade do aço S790 com revestimento, o que mais se aproxima do
último é o GD40. O desgaste do GD30 foi observado na matriz. A montagem do ferramental
(punção) contou com 08 em aço S790 revestido, 02 com GD40 e 02 com GD50. O GD50 não
prosseguiu nos testes por apresentar elevada concentração de porosidade. A liga GD40
apresentou bom comportamento, após 3000 horas de trabalho, sendo uma ótima possibilidade
para os punções. Comparando o punção em GD40 com relação ao S790 Microclean® com
revestimento duplex PVD, o mesmo produziu o triplo com um custo inferior de 42,5%. Dentro
da variada oferta de classes de metal duro (WC-Co) após verificação dos dados disponíveis na
indústria e alguns testes mecânicos optou-se pela utilização da classe GD30 como matriz e
GD40 como punção.
Descrição
Palavras-chave
folha metálica , metal duro , carboneto de tungstênio