Análise numérica e experimental de estampagem a quente do aço 22MnB5 em matriz não refrigerada

Abstract

Este trabalho analisa os parâmetros, temperatura de austenitização no processo de estampagem a quente do aço 22MnB5, limite de resistência a tração e distribuição e percentual de formação de martensita após estampado dos aços 22MnB5. Os experimentos foram realizados em três temperaturas diferentes de austenitização: 900°C, 1000°C e 1100°C, fixando-se o tempo de forno em 7 minutos e cronometrando-se o tempo de transporte do forno até a prensa. Durante os experimentos de conformação foram fixados termopares nas ferramentas e nos corpos de prova, a fim de se obter as temperaturas para cálculo do coeficiente de condutibilidade térmica e inserção dos valores no software de elementos finitos. Para verificar a interferência da temperatura de austenitização na resistência mecânica após a estampagem foi medido o tamanho de grão austenítico, microdureza nas peças estampadas a quente. Foi realizado o levantamento das curvas de aquecimento das ferramentas, das curvas de resfriamento e Tensão x Deformação a frio dos aços estampados a quente. As microdurezas médias das peças estampadas austenitizadas a 900°C foram de 493HV0,5, 1000°C foram de 455HV0,5 e as de 1100°C foram de 468HV0,5. Os corpos de prova com temperatura de austenitização de 900°C apresentaram 35% de martensita, os de 1000°C apresentaram 51% de martensita e os de 1100°C apresentaram 49% de martensita. Para a realização dos ensaios de tração foi realizado têmpera em matriz plana em nove corpos de prova, os ensaios foram realizados nas mesmas condições e temperaturas de aquecimento dos corpos de prova estampados. Os corpos de prova com aquecimento de 900°C apresentaram limite de resistencia a tração de 1556 MPa e 490HV0,5, aquecimento de 1000°C limite de resistencia a tração de 1392 MPa e 512HV0,5 e aquecimento de 1100°C limite de resistencia a tração de 1295 MPa e 511HV0,5. Mesmo as ferramentas não tendo sistema de refrigeração, os corpos de prova apresentaram Limites de Resistência Mecânica em conformidade com a literatura, porém não apresentaram microestrutura 100% martensitica como nos trabalhos com sistema de refrigeração nas ferramentas.

This work analyzes the parameters, of austenitization temperature in the process of hot stamping of 22MnB5 steel, increase of mechanical strength, distribution and percentage of martensite formation after stamping. The experiments were carried out at three different austenitization temperatures: 900°C, 1000°C and 1100°C, setting the oven time at 7 minutes and timing the transport time from the oven to the press. During the conformation experiments, thermocouples were fixed on the tools and specimens, in order to obtain the temperatures for calculating the thermal conductivity coefficient and inserting the values in the finite element software. In order to verify the interference of the austenitization temperature in the mechanical resistance after the stamping, the size of the austenitic grain, microhardness in the hot stamped parts was measured. The heating curves of the tools, the cooling curves and the Tension x Cold deformation of the hot stamped steels were surveyed. The average microhardnesses of the stamped parts austenitized at 900°C were 493±9HV0.5, 1000°C were 455±13HV0.5 and those at 1100°C were 468±14HV0.5. The specimens with austenitization temperature of 900°C presented 35±2% of martensite, those of 1000 ° C presented 51±3% of martensite and those of 1100 ° C presented 49±3% of martensite. For the performance of the tensile tests, tempering in flat matrix was carried out in nine specimens, the tests were carried out under the same conditions and heating temperatures as the stamped specimens. The specimens with 900°C heating had a tensile strength limit of 1556±17MPa and 490±5 HV0.5, 1000°C heating tensile strength limit of 1392±14 MPa e 512±7 HV0,5 and heating of 1100°C tensile strength limit of 1295±16 MPa e 511±8 HV0,5. Even though the tools do not have a cooling system, the specimens presented Limits of Mechanical Resistance in accordance with the literature, however they did not present a 100% martensitic microstructure as in the work with the tools' cooling system.