Análise dos mecanismos de falha que influenciam a redução da vida útil do inserto do postiço central do ferramental de injeção de alumínio HPDC High Pressure Die Casting

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dc.contributor.advisorSilva, Sidney Nicodemos da
dc.contributor.advisor-coSilva, Ernane Rodrigues da
dc.contributor.advisor-coLatteshttp://lattes.cnpq.br/7603285707049938
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/7979338384555091
dc.contributor.authorAssunção Júnior, Mansueto Luiz
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/4591709510999495
dc.contributor.refereeCorrêa, Elaine Carballo Siqueira
dc.contributor.refereeSantos, Rogério Felício dos
dc.date.accessioned2025-04-22T11:53:53Z
dc.date.available2025-04-22T11:53:53Z
dc.date.issued2015-04-29
dc.description.abstractO Brasil vem acompanhando a tendência mundial de aumento da participação do Alumínio em veículos. Atualmente, os cabeçotes dos veículos já foram substituídos em sua totalidade por Alumínio. Já no caso dos blocos, em virtude dos altos investimentos nas linhas de fundição e usinagem para troca desse componente, o processo de substituição ainda está no seu início, em função também dos problemas com a durabilidade das matrizes de injeção. No entanto, os benefícios como redução de peso e melhor performance do motor, geram como consequência menor impacto no meio ambiente. Por outro lado, tem-se que encontrar a solução tecnológica para aumento da vida útil desse ferramental de injeção de Alumínio. Algumas soluções tecnológicas vêm sendo pesquisadas na indústria, tais como o uso de aços especiais e a usinabilidade do postiço central, que farão com que essa tendência seja concretizada à medida que novos motores sejam lançados futuramente. Nesse cenário os aços especiais para trabalho a quente destinam-se ao uso em ferramental que habitualmente sofrem contato com material aquecido a temperaturas que podem ultrapassar 1.100ºC. Para que resistam a tais condições de trabalho, mantendo ainda elevada dureza e resistência aos desgastes por atrito e fadiga térmica, eles apresentam teores pré-definidos de elementos químicos que propiciam a microestrutura peculiar com grãos finos e carbonetos oriundos dos vários elementos, que, por sua vez, podem conseguir a estabilidade térmica desejada para esse processo com ciclos térmicos tão severos. Este trabalho tem como objetivo identificar a causa das falhas ocorridas no postiço central da matriz fixa do ferramental de injeção de Alumínio HPDC (High Pressure Die Casting), confeccionado em aço AISI e/ou da série H Premium para trabalhos a quente. Foram realizadas caracterizações físico-químicas por meio de ensaios metalográficos com análise fractográfica nas proximidades das fraturas, objetivando identificar os tipos de trincas (transgranular ou intergranular), por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV), com análise Espetroscopia de energia dispersiva de Raios X (EDS) e Espectroscopia Óptica (EO), e levantamento das propriedades mecânicas, utilizando ensaios de microdureza Vickers e de tração, além de análise de esforços. A análise dos resultados possibilitou concluir-se que a ferramenta apresentou, além da fadiga térmica, níveis de esforços mecânicos acima do limite de escoamento, evidenciados pelo surgimento de microtrincas, com fraturas dúcteis observadas nas regiões de início das falhas.
dc.description.abstractotherBrazil is following the global trend of increased participation of aluminum in vehicles. Currently, vehicles of the heads have already been replaced in its entirety by aluminum. In the case of the blocks, due to the high investments in the lines of casting and machining to exchange this component, the replacement process is still in its infancy, as a function of the problems with the durability of injection arrays. However, the benefits such as reduced weight and improved performance of the engine, and generates less environmental impact result. On the other hand, one has to find a technological solution to increase the useful life of aluminum injection tooling. Some technological solutions have been researched in the industry, such as the use of special steels and machinability of the central false, which will cause this trend to be realized as new engines are released in the future. In this scenario the special steels for hot work are intended for use in tooling that usually suffer Contact with hot material to temperatures that can exceed 1.100ºC. To withstand such working conditions, while still maintaining high hardness and resistance to wear by friction and thermal fatigue, they have predetermined amounts of chemicals that provide the unique microstructure with fine grains, and carbides of different elements derived, which by turn, can achieve the desired thermal stability for thermal cycles of this process with as severe. This work aims to identify the cause of the failures occurred in the central dummy fixed array of HPDC aluminum injection tooling (High Pressure Die Casting), made of AISI and / or H Series Premium for hot work. Were carried out physicochemical characterizations by metallographic tests with fractographic analysis in the vicinity of fractures in order to identify the types of cracks (transgranular or intergranular), by means of scanning electron microscopy (SEM) with energy dispersive analysis Ray Spectroscopy X (EDS) and Optical Spectroscopy (EO), and withdrawal of mechanical properties using Vickers hardness testing and traction, and analysis efforts. The results allowed to conclude that the tool presented, in addition to thermal fatigue, mechanical stress levels above the yield strength, as evidenced by the appearance of microcracks, with ductile fractures observed in the early failures regions.
dc.identifier.urihttps://repositorio.cefetmg.br//handle/123456789/1242
dc.language.isopt
dc.publisherCentro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais
dc.publisher.countryBrasil
dc.publisher.initialsCEFET-MG
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais
dc.subjectAço - Análise
dc.subjectMateriais - Fadiga
dc.subjectAço – Ferramenta
dc.subjectAlumínio
dc.subjectTensão residual
dc.titleAnálise dos mecanismos de falha que influenciam a redução da vida útil do inserto do postiço central do ferramental de injeção de alumínio HPDC High Pressure Die Casting
dc.typeDissertação

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