Substituição do processo de usinagem pelo processo de forjamento a quente na fabricação da pré-forma de brocas de furação de rochas

Este trabalho tem como objetivo mostrar a viabilidade da troca de processo de usinagem pelo processo de forjamento a quente na fabricação da cavidade interna da pré-forma de brocas de furação de rochas, onde se observa na comparação entre os processos uma menor perda de matéria prima na utilização do novo processo, o que caracteriza a viabilidade dessa mudança. Foram realizados ensaios de forjamento para fabricação da cavidade da broca. Primeiramente, se utilizou um punção cônico, com um formato conveniente para forjar essa cavidade em materiais de fácil modelamento físico, como plasticina e gesso, pois estes materiais têm o comportamento similar ao do aço durante o processo de forjamento a quente. Os resultados foram satisfatórios, à medida que a cavidade foi formada por este processo com a realização de uma única etapa, com pouca perda de material através da formação de rebarba. Em uma segunda etapa, foram feitos ensaios com cobre eletrolítico, que apresentam o comportamento ainda mais próximo ao aço no processo. Com os resultados obtidos nos ensaios com materiais de modelamento físico e a utilização da Teoria Elementar da Plasticidade para verificar a aproximação dos ensaios experimentais do cobre com cálculos matemáticos, foram obtidos melhores resultados, pois com a diminuição da altura inicial do billet se conseguiu a formação da cavidade e uma formação mínima de rebarba. A partir dos resultados obtidos nos experimentos acima, foi possível otimizar o projeto do ferramental, tornando o mesmo adequado ao forjamento a quente da peça desejada, sendo esta confeccionada em aço AISI 8640. Variando-se a altura e o volume do billet, chegou-se a uma pré-forma ideal, onde se forjou a cavidade da peça, com um mínimo de rebarba. Este fato demonstrou a economia de material em relação a quantidade utilizada no processo atual (por usinagem).The objective of this work is to show the viability of replacing machining process for hot forging process in the manufacturing of the internal cavity of drill bits of rocks, where it is observed, comparing the process, a less loss of raw material using a new process, what characterizes the viability of this change. Forging tests were done to manufacture the drill cavity. At first, a conic punch was used, with a convenient format to forge this cavity in easy physical modeling materials, as plasticine and chalk, for these materials have a similar behavior as steel during the hot forging process. The results were satisfactory, while the cavity was formed by this process with only one stage, with less loss of material through flash formation. In a second stage, tests with copper, that present a closer steel process behavior, were also done. With the results obtained in tests with physical modeling materials and in the use of the Elementary Plasticity Theory to verify the proximity of experimental copper tests with mathematical calculus, the best results were obtained, because with the reduction of the initial height of the billet, cavity formation and a minimum flash formation were got. From the results obtained in the experiments above, it was possible to optimize the tooling project making it appropriate to the hot forging of the desired workpiece, manufactured with AISI 8640 steel. Varying the billet’s height and volume, it approached to an ideal preform, where the workpiece cavity was forged, with minimum flash. This fact demonstrated the economy of material in relation to the quantity used in the current process (machining)

Substituição do processo de usinagem pelo processo de forjamento a quente na fabricação da pré-forma de brocas de furação de rochas

Este trabalho tem como objetivo mostrar a viabilidade da troca de processo de usinagem pelo processo de forjamento a quente na fabricação da cavidade interna da pré-forma de brocas de furação de rochas, onde se observa na comparação entre os processos uma menor perda de matéria prima na utilização do novo processo, o que caracteriza a viabilidade dessa mudança. Foram realizados ensaios de forjamento para fabricação da cavidade da broca. Primeiramente, se utilizou um punção cônico, com um formato conveniente para forjar essa cavidade em materiais de fácil modelamento físico, como plasticina e gesso, pois estes materiais têm o comportamento similar ao do aço durante o processo de forjamento a quente. Os resultados foram satisfatórios, à medida que a cavidade foi formada por este processo com a realização de uma única etapa, com pouca perda de material através da formação de rebarba. Em uma segunda etapa, foram feitos ensaios com cobre eletrolítico, que apresentam o comportamento ainda mais próximo ao aço no processo. Com os resultados obtidos nos ensaios com materiais de modelamento físico e a utilização da Teoria Elementar da Plasticidade para verificar a aproximação dos ensaios experimentais do cobre com cálculos matemáticos, foram obtidos melhores resultados, pois com a diminuição da altura inicial do billet se conseguiu a formação da cavidade e uma formação mínima de rebarba. A partir dos resultados obtidos nos experimentos acima, foi possível otimizar o projeto do ferramental, tornando o mesmo adequado ao forjamento a quente da peça desejada, sendo esta confeccionada em aço AISI 8640. Variando-se a altura e o volume do billet, chegou-se a uma pré-forma ideal, onde se forjou a cavidade da peça, com um mínimo de rebarba. Este fato demonstrou a economia de material em relação a quantidade utilizada no processo atual (por usinagem).The objective of this work is to show the viability of replacing machining process for hot forging process in the manufacturing of the internal cavity of drill bits of rocks, where it is observed, comparing the process, a less loss of raw material using a new process, what characterizes the viability of this change. Forging tests were done to manufacture the drill cavity. At first, a conic punch was used, with a convenient format to forge this cavity in easy physical modeling materials, as plasticine and chalk, for these materials have a similar behavior as steel during the hot forging process. The results were satisfactory, while the cavity was formed by this process with only one stage, with less loss of material through flash formation. In a second stage, tests with copper, that present a closer steel process behavior, were also done. With the results obtained in tests with physical modeling materials and in the use of the Elementary Plasticity Theory to verify the proximity of experimental copper tests with mathematical calculus, the best results were obtained, because with the reduction of the initial height of the billet, cavity formation and a minimum flash formation were got. From the results obtained in the experiments above, it was possible to optimize the tooling project making it appropriate to the hot forging of the desired workpiece, manufactured with AISI 8640 steel. Varying the billet’s height and volume, it approached to an ideal preform, where the workpiece cavity was forged, with minimum flash. This fact demonstrated the economy of material in relation to the quantity used in the current process (machining)

Efeito da agitação eletromagnética nas propriedades de aços AISI 1025 forjados a quente

Este trabalho tem como objetivo avaliar o efeito do processo de agitação eletromagnética (AE) utilizado no lingotamento contínuo (LC) e nas propriedades mecânicas e metalúrgicas dos aços ABNT 1025 (com adições de manganês e silício) forjados a quente, para a confecção de flanges de tubulações industriais. As matériasprimas fornecidas foram caracterizadas através de composição química e macrografia. Compararam-se os aços provenientes de três condições de fornecimento: 1º) LC sem AE somado à laminação a quente (LQ); 2º) LC com AE; e 3º) LC sem AE. Em seguida, foram extraídos billets de seção quadrada de 120mmx120mmx58mm das três condições citadas para subsequentes forjamentos a quente e fabricação de flanges. Assim, são mostrados os resultados das propriedades obtidas e a comparação com a norma de validação ASTM A 105 (especificação padrão para forjados de aço carbono para aplicação em tubulações) utilizada nesse tipo de forjado. Através da norma, foram verificados os requisitos químicos e ensaios de tração e de dureza. As propriedades foram, também, analisadas através de metalografias (macro e micro), ensaios de impacto e ensaios não destrutivos de líquidos penetrantes. Através da teoria elementar da plasticidade, os valores requeridos para a força de forjamento da peça em estudo, durante o processo de forjamento a quente, foram estimados em caráter formativo e didático. De acordo com os fundamentos teóricos observados na revisão bibliográfica e com os resultados práticos obtidos, constatou-se a aprovação dos aços provenientes do LC com AE como alternativa aos provenientes da LQ (tradicionalmente fornecidos às forjarias) para a confecção de flanges forjados desse tipo de aço. Na análise dos forjados provenientes do LC sem AE também ocorreu a reprovação de diversos resultados, mostrando o efeito da AE como alternativa para as propriedades desse tipo de forjado.The objective of this work is to evaluate the effect of the process of electromagnetic stirring (ES) used in continuous ingot (CI) in the mechanical and metallurgic properties of 1025 ABNT hot forged steels (with the addition of manganese and silicon) for the manufacture of flanges of industrial pipes. At first, the supplied raw materials were characterized trough chemical compound and macrograph. Then, steels from the following three supplying conditions [ 1º) CI without ES plus hot rolling (HR); 2º) CI with ES; and 3º) CI without ES] were compared. Afterwards, billets were extracted from a square section measuring 120mmx120mmx58mm, from the three previous conditions, to be hot forged and to the manufacture of connection flanges. Thus, the results from these properties and the comparison with the validation norm ASTM A 105 (standard specification for steel-carbon forgings for the application in pipes) for this type of forged are shown. Through this norm, chemical requirements, tension and hardness tests were verified. The properties were also analyzed through metallographies (macro and micro), impact tests and non-destructive tests of penetrating liquids. Through the elementary plasticity theory, the demanded values for the forging force of the studied piece, during the hot forging process, were estimated as didactic and formative natures. According to the theoretical substances observed in the bibliography and to these practical results, the steels from CI with ES were approved as an alternative to the ones from HR (traditionally supplied to forging companies) to the manufacture of forged flanges of this type of steel. Moreover, in the analysis of forgings from CI without ES, the disapproval of various results also occurred, showing the effect of ES as an alternative to the properties of this type of forging

Efeito da agitação eletromagnética nas propriedades de aços AISI 1025 forjados a quente

Este trabalho tem como objetivo avaliar o efeito do processo de agitação eletromagnética (AE) utilizado no lingotamento contínuo (LC) e nas propriedades mecânicas e metalúrgicas dos aços ABNT 1025 (com adições de manganês e silício) forjados a quente, para a confecção de flanges de tubulações industriais. As matériasprimas fornecidas foram caracterizadas através de composição química e macrografia. Compararam-se os aços provenientes de três condições de fornecimento: 1º) LC sem AE somado à laminação a quente (LQ); 2º) LC com AE; e 3º) LC sem AE. Em seguida, foram extraídos billets de seção quadrada de 120mmx120mmx58mm das três condições citadas para subsequentes forjamentos a quente e fabricação de flanges. Assim, são mostrados os resultados das propriedades obtidas e a comparação com a norma de validação ASTM A 105 (especificação padrão para forjados de aço carbono para aplicação em tubulações) utilizada nesse tipo de forjado. Através da norma, foram verificados os requisitos químicos e ensaios de tração e de dureza. As propriedades foram, também, analisadas através de metalografias (macro e micro), ensaios de impacto e ensaios não destrutivos de líquidos penetrantes. Através da teoria elementar da plasticidade, os valores requeridos para a força de forjamento da peça em estudo, durante o processo de forjamento a quente, foram estimados em caráter formativo e didático. De acordo com os fundamentos teóricos observados na revisão bibliográfica e com os resultados práticos obtidos, constatou-se a aprovação dos aços provenientes do LC com AE como alternativa aos provenientes da LQ (tradicionalmente fornecidos às forjarias) para a confecção de flanges forjados desse tipo de aço. Na análise dos forjados provenientes do LC sem AE também ocorreu a reprovação de diversos resultados, mostrando o efeito da AE como alternativa para as propriedades desse tipo de forjado.The objective of this work is to evaluate the effect of the process of electromagnetic stirring (ES) used in continuous ingot (CI) in the mechanical and metallurgic properties of 1025 ABNT hot forged steels (with the addition of manganese and silicon) for the manufacture of flanges of industrial pipes. At first, the supplied raw materials were characterized trough chemical compound and macrograph. Then, steels from the following three supplying conditions [ 1º) CI without ES plus hot rolling (HR); 2º) CI with ES; and 3º) CI without ES] were compared. Afterwards, billets were extracted from a square section measuring 120mmx120mmx58mm, from the three previous conditions, to be hot forged and to the manufacture of connection flanges. Thus, the results from these properties and the comparison with the validation norm ASTM A 105 (standard specification for steel-carbon forgings for the application in pipes) for this type of forged are shown. Through this norm, chemical requirements, tension and hardness tests were verified. The properties were also analyzed through metallographies (macro and micro), impact tests and non-destructive tests of penetrating liquids. Through the elementary plasticity theory, the demanded values for the forging force of the studied piece, during the hot forging process, were estimated as didactic and formative natures. According to the theoretical substances observed in the bibliography and to these practical results, the steels from CI with ES were approved as an alternative to the ones from HR (traditionally supplied to forging companies) to the manufacture of forged flanges of this type of steel. Moreover, in the analysis of forgings from CI without ES, the disapproval of various results also occurred, showing the effect of ES as an alternative to the properties of this type of forging

Influence of the Grain-Flow Orientation after Hot Forging Process Evaluated through Rotational Flexing Fatigue Test

The hot forging process brings significant advantages in terms of improved mechanical properties of the part compared with other processes, such as casting or machining. The metal flow in the forging process leads to texture modifications and can be macroscopically visualized by the so-called grain-flow orientation (GFO). This study showed the effect of GFO on fatigue life by using a rotational flexing fatigue test. The tests that were performed using SAE 1045H steel material, at rolling and transverse directions, showed the influence of GFO on the specimens’ mechanical properties compared with the reference samples taken from the machined rolled bar. The experimental results showed that the forged samples with the GFO in the main deformation direction presented a higher fatigue life than the other tested configurations