Heterogeneidades mecânicas e microestruturais durante o processo de trefilação combinada do aço SAE 1045

Abstract

Este trabalho estuda o processo de trefilação combinada do aço SAE 1045, que consiste nas etapas de pré-endireitamento com múltiplos rolos, jateamento, trefilação, corte e endireitamento por rolos, tendo como produto final barras acabadas trefiladas. Este produto final é empregado na fabricação de hastes de amortecedores para indústria automotiva. O Objetivo do estudo é de entender como são geradas e como se comportam as principais heterogeneidades mecânicas do material processado e a influência dos parâmetros do processo e das características do material na formação e modificação dessas heterogeneidades, buscando como resultado parâmetros otimizados para o processo. Foram variados no processo três parâmetros e avaliadas a interação existente entre eles. Os parâmetros modificados foram ângulo da ferramenta de trefilação (fieira), o ângulo de endireitamento e polimento por rolos cruzados (PERC) e a colocação de revestimento de carbo-nitreto de titânio (TiCN) no núcleo da ferramenta de trefilação (fieira). Foi realizada caracterização do aço, como microestrutura, composição química e microdureza. As tensões residuais superficiais das amostras foram caracterizadas utilizando o método de difração de raios-X. Após avaliação das tensões residuais superficiais, foi analisada a variação das tensões com a profundidade através do método do furo cego (hole-drilling), A classificação das inclusões foi de acordo com o método microscópico A (“piores campos”) da norma ASTM E45-97, feita através da maior severidade encontrada analisando o material aleatoriamente através de varredura com microscópio em sua superfície. Os resultados obtidos permitiram conhecer a combinação de ângulo de fieira e de endireitamento por rolos cruzados (PERC) mais favoráveis para gerar níveis baixos de tensões residuais. Além do ângulo, foi possível verificar que a geometria das zonas da ferramenta de trefilação (fieira) influência os níveis de tensões residuais após a trefilação. O núcleo da fieira com revestimento em todos os ensaios realizados apresentou menores níveis de tensões residuais, mostrando ser uma condição importante para a otimização do processo principalmente para a redução das tensões trativas após a trefilação.

This paper studies the process of cold drawing combined SAE 1045 steel, which consists of the steps with multiple pre-straightening rolls, sandblasting, drawing, cutting and straightening by rollers, with the final product finished extruded bars. This final product is used in the manufacture of rods of shock absorbers for the automotive industry. The objective of the study is to understand how they are generated and how they behave the main mechanical heterogeneities of the processed material and the influence of process parameters and material characteristics of the formation and modification of these heterogeneities, seeking as a result the optimized parameters for the process. We varied three parameters in the process and evaluated the interaction between them. The parameters were modified angle of wire drawing tool (spinneret), the angle of straightening and polishing rolls (PERC) and the placement of coating titanium carbo-nitride (TiCN) in the core of the wire drawing tool (spinneret). We performed characterization of steel, such as microstructure, chemical composition and microhardness. The surface residual stresses of the samples were characterized using the method of X-ray diffraction. After evaluation of surface residual stresses, we analyzed the variation of stress with depth by the method of blind hole (hole-drilling), Classification of inclusions was according to the microscopic method ("worst fields") of ASTM E45 -97, made more severe by analyzing the material found randomly through scanning with microscope on its surface. The results obtained allow us to know the combination of angle stringer and straightening by rollers (PERC) more favorable to generate low levels of residual stresses. In addition to the angle, we found that the geometry of the areas of wire drawing tool (spinneret) influence the levels of residual stress after wire drawing. The core of the spinneret clad in all tests had lower levels of residual stress, proving to be an important condition for the optimization of the process mainly to the reduction of tensile stress after wire drawing.