Análise e comparação dos processos de estampagem a quente e estampagem a frio de um aço avançado de ultra alta resistência 22MnB5

Abstract

O presente trabalho teve como objetivo estabelecer a influência do processo de estampagem a frio (com posterior austenitização e têmpera) e estampagem a quente na força de estampagem e propriedades microestruturais do aço 22MnB5 com revestimento de Alumínio-Silício. Foram utilizadas duas condições para a estampagem a quente. Na primeira condição os corpos de prova foram aquecidos a 950°C por 15 minutos e, em seguida, estampados com a ferramenta a temperatura ambiente e na segunda condição, os corpos de prova foam aquecidos a uma temperatura de 1100°C, sendo em seguida estampados com a ferramenta na temperatura ambiente. Foi realizada a estampagem a frio dos corpos de prova com a ferramentas na temperatura ambiente e, após a estampagem, foram duas condições de austenitização. Na primeira, os corpos de prova foram aquecidos a 950°C por 15 minutos e, em seguida temperados em água. Na segunda, os corpos de prova foram aquecidos a 1100°C e, em seguida temperados em água. Nos processos descritos foi medida a força de estampagem. Ainda foram realizados cálculos analíticos para alcançar a força de estampagem para o processo a quente e a frio. Após a realização dos ensaios, foram analisadas a microestrutura e a dureza com o intuito de comparar os resultados entre si. Além disso, também foi realizada a simulação computacional do processo via software Simufact Forming, utilizada para comparação dos resultados de força de estampagem. Para o caso da estampagem a quente, também foi medida a evolução da temperatura da peça de trabalho ao longo da estampagem via simulação numérica. Os resultados de força máxima de estampagem a quente para os processos a temperatura de austenitização de 950°C e 1100°C foram iguais. Os resultados obtidos via simulação numérica e cálculos analíticos também apresentaram valores próximos de força máxima. A microestrutura final para os processos estudados foi possivelmente composta por martensita, bainita e austenita retida. Não houve diferença nos resultados de dureza média correspondente ao processo de estampagem a quente com austenitização a 950°C e 1100°C. Uma maior dureza foi encontrada nos ensaios de estampagem a frio com posterior têmpera.

This work aimed to establish the influence of the cold stamping process (with subsequent austenitization and quenching) and hot stamping on the stamping strength and microstructural properties of 22MnB5 steel with Aluminum-Silicon coating. Two conditions were used for hot stamping. First, the specimens were heated at 950 °C for 15 minutes and then stamped with the tool at room temperature. Second, they were heated to 1100 °C and were then stamped with the tool at room temperature. The cold stamping of the specimens was carried out with the tool at room temperature. After stamping, the material was subjected to two austenitization conditions. In the first, the specimens were heated at 950 °C for 15 minutes and then quenched in water. In the second, the specimens were heated to 1100 °C and then quenched in water. The stamping force was measured in the processes described above. Analytical calculations were performed to achieve the stamping force for the hot and cold process. The microstructure and hardness were analyzed after the tests were carried out to compare the results with each other. In addition, a computer simulation of the process was also performed using the Simufact Forming software to compare the stamping force results. For hot stamping, the evolution of the temperature of the workpiece during the stamping process was also measured via numerical simulation. The maximum hot stamping force results were the same for the austenitizing temperature processes of 950 °C and 1100 °C. The results obtained via numerical simulation and analytical calculations also presented values close to maximum force. The final microstructure for the processes studied was possibly composed of martensite, bainite and retained austenite. There was no difference in the average hardness results corresponding to the hot stamping processes with austenitization at 950 °C and 1100 °C. Higher hardness was obtained for the material subjected to cold stamping with subsequent quenching.