Desenvolvimento de punção e matriz de alta resistência mecânica e ao desgaste para conformação de tampas twist off para industria de alimentos
| dc.contributor.advisor | Vatavuk, Jan | |
| dc.contributor.author | Augusto, Arnaldo | |
| dc.date.accessioned | 2024-10-15T15:23:04Z | |
| dc.date.available | 2024-10-15T15:23:04Z | |
| dc.date.issued | 2024-08-30 | |
| dc.description.abstract | 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. | |
| dc.description.sponsorship | CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível | |
| dc.identifier.uri | https://dspace.mackenzie.br/handle/10899/39596 | |
| dc.language.iso | pt_BR | |
| dc.language.iso | en | |
| dc.publisher | Universidade Presbiteriana Mackenzie | |
| dc.subject | folha metálica | |
| dc.subject | metal duro | |
| dc.subject | carboneto de tungstênio | |
| dc.title | Desenvolvimento de punção e matriz de alta resistência mecânica e ao desgaste para conformação de tampas twist off para industria de alimentos | |
| dc.type | Tese | |
| local.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/2607688973456560 | |
| local.contributor.advisorOrcid | https://orcid.org/0000-0002-9603-3338 | |
| local.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/5643804166461491 | |
| local.contributor.board1 | Oliveira, Carlos Alberto Monesi de | |
| local.contributor.board1Lattes | http://lattes.cnpq.br/8210553172241999 | |
| local.contributor.board1Orcid | https://orcid.org/0000-0002-2501-907X | |
| local.contributor.board2 | Alves Junior, Clodomiro | |
| local.contributor.board2Lattes | http://lattes.cnpq.br/7441669258580942 | |
| local.contributor.board3 | Munhoz Junior, Antonio Hortencio | |
| local.contributor.board3Lattes | http://lattes.cnpq.br/8233884614933594 | |
| local.contributor.board3Orcid | https://orcid.org/0000-0002-4550-5294 | |
| local.contributor.board4 | Nucci, José Eduardo | |
| local.contributor.board4Lattes | http://lattes.cnpq.br/2304552715794691 | |
| local.description.abstracten | The focus on wear resistance in this manufacturing process is the loss of productivity and product quality in the presence of impurities or natural tool wear. The study used as a reference the stamping of twist off lids of 0.17mm thick low-carbon steel sheets with chrome or tin coating for glass jars in the food industry. Another factor to be considered in the manufacturing process concerns the reuse of the tooling through resharpening. AISI-D6 steel has been replaced by S790 Microclean® quenched and tempered tool steel with PVD duplex coating. Despite the appreciable gain in productivity of the S790 Microclean® steel tool with duplex coating (nitriding + AlCrN PVD), it was found that it was very difficult to reuse the punches, because resharpening requires the tool to be subjected to the same treatment, after chemical removal of the coating. This operation is time-consuming and costly and for this reason a paradigm shift was made, studying the possibility of using another class of material in this application with a possibly higher wear resistance, seeking to run the lowest risk in terms of reducing mechanical resistance, in addition to considering tooling cost, maintenance and machine set-up time. Analyzing ceramics and ceramics with a low percentage of metal matrix, we opted for the carbide WC-Co, which is established in several applications. Three grades of carbide with high cobalt content were studied with granulometry control of tungsten carbides, optimized in terms of mechanical strength, with increasing cobalt contents: GD30, GD40 and GD50. Taking the mechanical and wear resistance characteristics of S790 Microclean® coated (punch) determined in a previous study, compressive strength of 3.75 GPa, hardness HRV 1129 and the roughness of S790 coated steel, the one that comes closest to the latter is GD40. Wear of GD30 was observed in the sow. The assembly of the tooling (punch) had 08 in coated S790 steel, 02 with GD40 and 02 with GD50. GD50 did not continue in the tests because it presented a high concentration of porosity. The GD40 alloy showed good behavior, after 3000 hours of work, being a great possibility for the punches. Comparing the GD40 punch with the S790 Microclean® with PVD duplex coating, it produced three times as much at a lower cost of 42.5%. Within the varied offer of carbide grades (WC-Co), after verification of the data available in the industry and some mechanical tests, it was decided to use the grade GD30 as a matrix and GD40 as a punch. | |
| local.keywords | sheet metal | |
| local.keywords | hard metal | |
| local.keywords | tungsten carbide | |
| local.publisher.country | Brasil | |
| local.publisher.department | Escola de Engenharia Mackenzie (EE) | |
| local.publisher.initials | UPM | |
| local.publisher.program | Engenharia de Materiais e Nanotecnologia | |
| local.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS |