1 Influência da porcentagem de grafita no desgaste abrasivo de um ferro fundido mesclado usado em...

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Influência da porcentagem de Influência da porcentagem de

grafita no desgaste abrasivo de grafita no desgaste abrasivo de

um ferro fundido mesclado usado um ferro fundido mesclado usado

em cilindros de laminaçãoem cilindros de laminação

Téc. Leandro J. de PaulaTéc. Leandro J. de Paula

M.E. Marcio Matos do SantosM.E. Marcio Matos do Santos

Dr Amilton SinatoraDr Amilton Sinatora

22

SUMÁRIOSUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO INTRODUÇÃO

2.2. OBJETIVOOBJETIVO

3.3. MATERIAIS E MÉTODOSMATERIAIS E MÉTODOS

4.4. RESULTADOSRESULTADOS

5.5. CONCLUSÕESCONCLUSÕES

33

Ferro Fundido MescladoFerro Fundido Mesclado

• Bom compromisso entre:Bom compromisso entre:

Resistência ao desgasteResistência ao desgaste

Condutividade térmicaCondutividade térmica

TenacidadeTenacidade

INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO

MM33CCVCVC Matriz Matriz MartensíticaMartensítica

GrafitaGrafitaNbCNbC

PerlitaPerlita

44

JUSTIFICATIVAJUSTIFICATIVAMestrado Márcio Matos (2005):Mestrado Márcio Matos (2005):

Materiais - Microestrutura:Materiais - Microestrutura:

652652±9±9642642±13±13

Ferro fundido nodular Ferro fundido nodular Aço AISI 1060Aço AISI 1060

FoFo Nodular - %Vol. grafita: 10,5 FoFo Nodular - %Vol. grafita: 10,5 ++ 0,6% 0,6%

Número de nódulos por mmNúmero de nódulos por mm2: 2: 368 368 ++ 23 23

55

JUSTIFICATIVAJUSTIFICATIVA

Taxa de Desgaste - [10-5 kg/m]

Material Lixa - Al2O3 Seco Lubrificado

Aço#80 [192 um] 4,16 + 0,07 4,23 + 0,09

#220 [66 um] 2,71 + 0,08 2,93 + 0,04

Ferro Fundido#80 [192 um] 4,45 + 0,16 4,54 + 0,07

#220 [66 um] 2,70 + 0,06 2,93 + 0,07

Mestrado Márcio Matos (2005):Mestrado Márcio Matos (2005):

Condições de ensaio:Condições de ensaio:

Força nominal : 20 NForça nominal : 20 N

Pressão nominal: 2,83 MPaPressão nominal: 2,83 MPa

Velocidade tangencial : 0,08 m/sVelocidade tangencial : 0,08 m/s

Trajetória espiral : 40 mm à 15 mm Trajetória espiral : 40 mm à 15 mm

Distância total percorrida: 6,0 Distância total percorrida: 6,0 ++ 0,1 m 0,1 m

66

OBJETIVOOBJETIVO

Estudar, por meio de ensaios laboratoriais, a influência da grafita na resistência ao desgaste de cilindros de laminação utilizados nas últimas cadeiras ( LTQ ).

Identificar os mecanismos de desgaste.

Avaliar o efeito dos carbonetos no desgaste.

77

MATERIAIS MATERIAIS

C.Q CI77VS (18848) CI77VS (21851)

C 2.96 2.94

Si 1.95 1.75

Mn 0.95 0.97

Cr 1.70 1.75

Ni 4.61 4.46

Mo 0.45 0.44

Cu 0.01 0.01

Ti 0.01 0.01

V 1.44 1.40

Nb 0.48 0.46

Co 0.02 0.02

W 0.09 0.09

Ferro Fundido MescladoFerro Fundido Mesclado

88

MATERIAISMATERIAIS

Cilindro laminador ( LTQ )Cilindro laminador ( LTQ )

99CI77VS (18848) (25) CI77VS (21851) (20)

MicroestruturaMicroestrutura

1010CI77VS (18848) (25) CI77VS (21851) (20)

1111

CARACTERIZAÇÃO METALOGRÁFICACARACTERIZAÇÃO METALOGRÁFICA

CI77VS ( 18848 ) CI77VS ( 21851 )

Macrodureza

( 20 Kgf )640 ± 20 HV 647 ± 33 HV

Microdureza da Matriz

( 100gf )602 ± 21 HV 623 ± 17 HV

Microdureza do Carboneto (100gf ) 1168 ± 48 HV 1051 ± 96 HV

Fração Volumétrica de Grafita 100x - 30 campos 3,7 ± 0,2 1,8 ± 0,1

Fração Volumétrica de M3C 500x - 30 campos

33,0 ± 0,7 33,0 ± 1.6

1212

Tribômetro Multi Axial TE-79

Pino-sobre-disco

Célula de carga

Disco

Peso

Pino

EQUIPAMENTOEQUIPAMENTO

1313

Carga 4,6NCarga 4,6N

Pressão nominal 0,65Pressão nominal 0,65 MPaMPa

Espiral 40 mm para 5 mmEspiral 40 mm para 5 mm

Lixa AlLixa Al22OO33 #320 pano (Total – 10 lixas) #320 pano (Total – 10 lixas)

Assentamento Lixa AlAssentamento Lixa Al22OO33 #600 #600

MATERIAIS E MÉTODOSMATERIAIS E MÉTODOS

Condições de ensaioCondições de ensaio

1414

Perda de massa (Intervalo de pesagem - 2 lixas)Perda de massa (Intervalo de pesagem - 2 lixas)

Taxa de desgaste (g/lixa)Taxa de desgaste (g/lixa)

Coeficiente de AtritoCoeficiente de Atrito

Microscopia Eletrônica de VarreduraMicroscopia Eletrônica de Varredura

MATERIAIS E MÉTODOSMATERIAIS E MÉTODOS

Medição e análise dos resultadosMedição e análise dos resultados

1515

Perda de massa do CI77VS (18848)

y = 0,2069x + 0,0381

R2 = 0,9997

y = 0,2143x + 0,0429

R2 = 0,9994

y = 0,2114x + 0,6762

R2 = 0,9987

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 50 100 150 200

Distância percorrida [m]

Pe

rda

de

ma

ss

a [

mg

]

CI77VS 18848 Grafita 100x Carboneto 500xPino 1 1.6+ 0.1 33.2+ 1.6Pino 2 3.4+ 0.2 35.0+ 1.7Pino 3 1.9+ 0.3 34.7+ 2.6

RESULTADOSRESULTADOS

1616

Perda de massa do CI77VS (21851)

y = 0,2135x - 0,0762

R2 = 0,9999

y = 0,2238x - 0,1143

R2 = 0,9998

y = 0,2104x - 0,1619

R2 = 0,9998

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 50 100 150 200Distância percorrida [m]

Pe

rda

de

ma

ss

a [

mg

]

CI77VS 21851 Grafita 100x Carboneto 500xPino 1 3.1+ 0.2 33.6+ 1.3Pino 2 2.4+ 0.2 32.4+ 1.6Pino 3 2.6+ 0.3 33.1+ 1.8

RESULTADOSRESULTADOS

1717

RESULTADOS

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

Distância Percorrida [m]

Per

da

de

mas

sa [

mg

]

CI77VS (18848) CI77VS (21851)

Y= 0,2159x – 0,1175

Y= 0,2109x – 0,2524

1818

CI77VS 18848

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0 20 40 60 80 100 120

Tempo [s]

Co

efic

ien

te d

e A

trit

o

P2 P3 P1

COEFICIENTE DE ATRITOCOEFICIENTE DE ATRITO

1919

CI77VS 18848

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0 20 40 60 80 100 120

Tempo [s]

Co

efic

ien

te d

e A

trit

o

P2 P3 P1

COEFICIENTE DE ATRITOCOEFICIENTE DE ATRITO

2020

CI77VS 21851

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0 20 40 60 80 100 120

Tempo [s]

Coe

ficie

nte

de A

trito

P3 P2 P1

COEFICIENTE DE ATRITOCOEFICIENTE DE ATRITO

2121

CI77VS 21851

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0 20 40 60 80 100 120

Tempo [s]

Coe

ficie

nte

de A

trito

P3 P2 P1

COEFICIENTE DE ATRITOCOEFICIENTE DE ATRITO

2222

COEFICIENTE DE ATRITOCOEFICIENTE DE ATRITO

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0 20 40 60 80 100 120

Tempo [s]

Coe

ficie

nte

de A

trito

CI77VS 21851 P1 Grafita 3,1%

CI77VS 18848 P1 Grafita 1,6%

2323

COEFICIENTE DE ATRITOCOEFICIENTE DE ATRITO

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0 20 40 60 80 100 120

Tempo [s]

Coe

ficie

nte

de A

trito

CI77VS 21851 P1 Grafita 3,1%

CI77VS 18848 P1 Grafita 1,6%

2424

Carboneto de Carboneto de NióbioNióbio

Carboneto de Carboneto de VanádioVanádio

Carboneto de Carboneto de Ferro (MFerro (M33C)C)

MECANISMO DE DESGASTEMECANISMO DE DESGASTE

2525

Carboneto de Carboneto de NióbioNióbio

Carboneto de Carboneto de VanádioVanádio

MECANISMO DE DESGASTEMECANISMO DE DESGASTE

Deformação Deformação PlásticaPlástica

MicrocorteMicrocorte

2626

MECANISMO DE DESGASTEMECANISMO DE DESGASTE

Recobrimento da Recobrimento da grafitagrafita

Recobrimento da Recobrimento da grafitagrafita

2727

CONCLUSÕESCONCLUSÕES

As frações volumétricas de grafita estudadas não As frações volumétricas de grafita estudadas não

influenciaram significativamente o desgaste dos influenciaram significativamente o desgaste dos

cilindros de laminação utilizados nas últimas cadeiras.cilindros de laminação utilizados nas últimas cadeiras.

Os mecanismo de desgaste predominantes nas ligas Os mecanismo de desgaste predominantes nas ligas foram : Microcorte e deformação plástica.foram : Microcorte e deformação plástica.

Não houve variação significativa do coeficiente de Não houve variação significativa do coeficiente de

atrito em todas as ligas.atrito em todas as ligas.

Os carbonetos de Nb e V protegem a matriz, evitando Os carbonetos de Nb e V protegem a matriz, evitando seu desgaste prematuro.seu desgaste prematuro.

2828

OBJETIVOOBJETIVO

Estudar, por meio de ensaios laboratoriais, a influência da grafita na resistência ao desgaste de cilindros de laminação utilizados nas últimas cadeiras ( LTQ ).

Identificar os mecanismos de desgaste.

Avaliar o efeito dos carbonetos no desgaste.

2929

FIMFIM