UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Teses
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Tipo: Dissertação
Título: Reutilização do cavaco do aço Vanadis ®8 pelo processo de metalurgia do pó utilizando a moagem de alta energia
Autor(es): BARBEDO, Elioenai Levi
Primeiro Orientador: SILVA, Gilbert
metadata.dc.contributor.advisor-co1: GOMES, Guilherme Ferreira
Resumo: O aço ferramenta Vanadis®8 é um material fabricado por metalurgia do pó, amplamente utilizado na fabricação de matrizes, punções, ferramentas para corte e conformação a frio. Este aço de altíssimo desempenho possui em sua composição química alto teor de carbono, combinado com os elementos de liga cromo, molibdênio e vanádio, com propriedades mecânicas de alta resistência ao desgaste, alta tenacidade, grande estabilidade dimensional, sendo aplicado em ferramentas que necessitam de alta durabilidade. Além disso, o possui alto valor agregado, e quando este material é usinado, o processo gera cavacos que são vendidos como sucata para empresas que utilizam em seus processos a refusão, uma técnica custosa que degrada o meio ambiente. Sendo assim, este estudo tem como objetivo o reaproveitamento do aço Vanadis®8, utilizando a rota de metalurgia do pó. Para isso, foi realizado a obtenção dos pós pela Moagem de Alta Energia em duas fases. Na 1a fase da MAE foram adicionados carbetos de (vanádio VC e molibdênio Mo2C) durante o processo de moagem com concentração de 3%, com a finalidade de se reduzir o tamanho das partículas com distribuição mais homogênea possível dos pós. Os parâmetros utilizados foram rotação 350 rpm, relaçao massa/bola (1:15) e tempo de moagem 4, 8 e 12 horas. Foram feitas análises como: MO, MEV,DRX, Difração a Laser, tamanho médio de cristalito e grau de cristalinidade. Na 2a fase da MAE, utilizou-se o DOE fatorial e o DOE RSM para definir os parâmetros mais significativos e equacionar o modelo obtido pelas respostas dos experimentos difração a laser e peneiramento. Os intervalos dos parâmetros utilizados na 2a fase da MAE foram rotação 300–400 rpm, relação massa/bola (1:15) e tempo de moagem 12–50 horas. A análise de variância (ANOVA) dos experimentos, mostraram que para a difração a laser, os ajustes para as respostas foram inconclusivos, isto, devido ao baixo valor de R2ad j representado pelo ajuste. Para o experimento peneiramento o ajuste das respostas mostraram uma modelagem dentro dos limites aceitáveis, na qual pode-se obter o seu equacionamento. Através dos resultados foi possível concluir que a mistura do pó do V R 8 com a adição de 3% de VC foi a configuração mais eficiente para a redução das partículas, e com o DOE RSM , determinou-se que a energia dada ao processo através da rotação foi o parâmetro mais estatisticamente significativo. Além disso, foi possível notar pela modelagem DOE RSM, que com rotação e tempo máximos de 400 rpm e 50 h, o processo conseguiu transformar 78% dos pós em partículas com as mesmas características das vendidas comercialmente, enquanto que com 400 rpm e 28 horas de moagem o processo conseguiu alcançar 60% de eficiência, sendo esta configuração a mais viável economicamente.
Abstract: Vanadis®8 tool steel is a material manufactured by powder metallurgy, widely used in the manufacture of dies, punches, tools for cutting and cold forming. This high-performance steel has a high carbon content in its chemical composition combined with the alloy elements Chromium, Molybdenum and Vanadium, with mechanical properties of high wear resistance, high tenacity, excellent dimensional stability, being applied in tools that require high durability. Furthermore, Vanadis®8 has high value-added , and when this material is machined, the process generates chips that are sold as scrap to companies that use remelting in their processes, an expensive technique that degrades the environment environment. Thus, this study aims to reuse Vanadis R 8, using the powder metallurgy route. For this, it was realized the obtaining of the powders by the High Energy Milling in two phases. In the first phase of HEM, carbides of (Vanadium VC and Molybdenum Mo2C) were added during the milling process with a concentration of 3 %, in order to improve the mechanical properties. The parameters used were rotation 350 rpm, mass / ball ratio (1:15) and milling time 4, 8 and 12 hours. In order to technically determine the most efficient configuration, analyzes were made such as: MO, SEM, DRX, Laser Diffraction, average crystallite size and degree of crystallinity. In the second phase of HEM, the factorial DOE and the DOE RSM were used to define the most significant parameters and to equate the model obtained by the responses of the laser diffraction and screening experiments. The parameter ranges in the second phase of the HEM were rotation 300–400 rpm, mass / ball ratio (1:15) and grinding time 12–50 hours. The analysis of variance (ANOVA) of the experiments, showed that for the laser diffraction the adjustments for the answers were inconclusive, due to the low value of R2ad j. For the sieving experiment the adjustment of the responses showed a modeling within the acceptable limits, in which it is possible to obtain its equation. Through the results it was possible to conclude that the mixing of the powder of V®8 with the addition of 3%of VC was the most efficient configuration for the reduction of particles, and with DOE RSM, it was determined that rotation was the most significant parameter. In addition, it was possible to notice by the DOE RSM modeling, that the greater the rotation and the time, the smaller the particle size, being that in the rotation of 400 rpm and time of 50 hours of grinding, the process managed to transform 78 % of the powders in particles with the same characteristics as those sold commercially, while with 400 rpm and 28 hours of grinding the process managed to reach 60 % efficiency, this configuration being the most economically viable.
Palavras-chave: Vanadis®8
Metalúrgia do pó
Moagem de alta energia
Reciclagem de cavacos
Adição de carbetos e planejamento de experimentos superfície resposta (RSM)
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Itajubá
Sigla da Instituição: UNIFEI
metadata.dc.publisher.department: IEM - Instituto de Engenharia Mecânica
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação: Doutorado - Engenharia Mecânica
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/2310
Data do documento: 22-Fev-2021
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