Análise de desgaste de materiais aplicados em ferramentas de forjamento a frio

Abstract

A utilização de ensaios tribológicos possibilita inúmeras vantagens no desenvolvimento de projetos, principalmente em relação à seleção de materiais e técnicas de beneficiamento dos mesmos. Este trabalho busca contribuir com a exploração destas vantagens aplicando técnicas de avaliação tribológica, através da utilização experimental de um dispositivo para ensaios tribológicos do tipo pinosobre-disco (P-S-D), adaptado para possibilitar em condições de deslizamento um regime cíclico de contato superficial entre as amostras. Os materiais que compõem as amostras do tipo disco foram os aços AISI D6 e AISI H13, caracterizados de forma a reproduzir configurações especificas encontradas em ferramentas de forjamento a frio, como dureza e acabamento superficial. Os materiais utilizados como amostras do tipo pino foram os aços SAE 1020 e SAE 1045, caracterizados como billet. Com a finalidade de reproduzindo de forma controlada o sistema tribológico do processo de forjamento a frio, foi utilizado valores de parâmetros selecionáveis em reais condições de processo, visando reproduzir de maneira coesa o sistema tribológico do processo. A análise tribológica avaliou o comportamento das amostras caracterizadas como ferramental perante o desgaste. Informações como mecanismos de desgaste, taxa de degaste e coeficiente de desgaste foram obtidas, tendo como base 5 combinações de ensaios, onde foram adotadas variáveis como: material de pino (SAE 1020 e SAE 1045), tipos de lubrificantes (Lubrificante 01 e Lubrificante 02) e condições de lubrificação (ensaio lubrificado ou não-lubrificado).

The use of tribological tests allows many advantages in the development of projects, mainly in relation to the selection of materials and techniques for their improvement. This work seeks to contribute to the exploitation of these advantages by applying tribological assessment techniques, through the experimental use of a device for pinon-disc (P-O-D) tribological tests, adapted to allow under sliding conditions a cyclic regime of surface contact between the samples. The materials that make up the disctype samples are AISI D6 and AISI H13 steels, characterized in order to reproduce specific configurations found in cold forging tools, such as hardness and surface finish. The materials used as pin-type samples were SAE 1020 and SAE 1045 steels, characterized as billet. In order to reproduce in a controlled manner the tribological system of the cold forging process, selectable parameter values were used in real process conditions, aiming at cohesively reproducing the tribological system of the process. The tribological analysis evaluated the behavior of samples characterized as tooling before wear. Information such as wear mechanisms, wear rate and wear coefficient were obtained, based on 5 test combinations, where variables were adopted such as: pin material (SAE 1020 and SAE 1045), types of lubricants (Lubricant 01 and Lubricant 02 ) and lubrication conditions (lubricated or nonlubricated test).