Falha prematura em moldes de injeção de alumínio com tratamento de superfícies duplex

FALHA PREMATURA EM MOLDES DE INJEÇÃO DE ALUMÍNIO COM TRATAMENTO DE SUPERFÍCIES DUPLEX

S. Corujeira Gallo, S. S. Tomiello, R. Gaboardi, C.A. Figueroa

Universidade de Caxias do Sul, Laboratório de Engenhariade Superfícies e Tratamentos Térmicos (LESTT).

Plasmar Indústria Metalúrgica Ltda.

INJEÇÃO DE ALUMÍNIO

Processo de injeção:Alta produtividadeExatidão dimensionalResistência mecânicaMontagem simplificada

Alumínio:• Resistência à corrosão• Condutividade térmica• Condutividade elétrica• Baixo peso

Elementos de liga:Si, Mg, Zn, Cu

Temperatura de injeção:700ºC – 760ºC

Quantidade de tiros:>100.000

MATERIAIS PARA MOLDES

Aço para trabalho a quente: AISI HTratamento térmico

Têmpera em ar ou óleo a partir de 815°CRevenimento duplo entre 540°C e 650°C

Processo de fabricação (condição superficial e tensões residuais)Engenharia de superfícies

Nitretação (plasma)Revestimentos PVD (TiAlN, CrN, etc)Duplex (nitretação + revestimento PVD)

PROCESSO DE FABRICAÇÃO

Aço para trabalho a quente tipo AISI H11Usinagem de desbasteTratamento térmico (têmpera e revenimento duplo)Usinagem de acabamentoEletroerosão (EDM)PolimentoTratamento duplex (nitretação + CrN)Retirada de produção após 25.190 tiros (trincas)

ESTUDO DO CASO

POSSIVEIS CAUSAS DA FALHAMicroestruturaEletroerosãoTratamento de superfícies

MICROGRAFIAS (MO)

MICROGRAFIAS (MEV)

DIFRATOGRAMA (DRX) PERFIL DE MICRODUREZA

INICIO DAS TRINCAS

INICIO DAS TRINCAS

INICIO DAS TRINCAS

DEFEITOS SUB SUPERFICIAIS

FONTE DO ENXOFRE

PEDRA ENXOFRADA

PARA

POLIMENTO

ANALISE DA PEDRA ENXOFRADA

MICROGRAFIA (MEV)

COMPOSIÇÃO (EDX)

MECANISMO: INICIO E PROPAGAÇÃO DE TRINCAS

CONCLUSÕES

• A origem da falha foi atribuída às inclusões de enxofre introduzidas na superfície da peça durante o polimento final com uma pedra enxofrada.

• A rugosidade superficial gerada pelos processos de manufatura (EDM) permitiu a acumulação de material macio (enxofre) durante o polimento.

• A baixa aderência do revestimento de CrN sobre as inclusões de enxofre produziu áreas com desprendimento do revestimento protetor, expôs o material do substrato e criou pontos de concentração de tensões para nucleação de trincas.

• A microestrutura do aço de base, consistente em uma camada de difusão (nitretação) e uma microestrutura de martensita revenida grosseira, facilitou a propagação das trincas por fadiga térmica.

OBRIGADO PELA ATENÇÃO

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