Influência dos processos de fabricação na distorção de eixos em aço ABNT NM 87 grau 1045 temperados por indução

As distorções geradas ao longo de processos de fabricação elevam os custos de fabricação em componentes mecânicos, pois muitas vezes os componentes têm que ser desempenados, usinados ou retificados para ajustes dimensionais. Portanto, o entendimento das causas da distorção relacionadas a cada etapa de uma rota de fabricação se torna determinante na possibilidade de minimizar as distorções de forma e dimensionais. A presente pesquisa visou o entendimento de como parâmetros importantes de diferentes etapas da rota de fabricação de eixos fabricados com aço ABNT NM 87 GRAU 1045 afetam a distorção, levando-se em conta as modificações que estes parâmetros causam nos chamados potenciais de distorção (tais como tensões residuais, geometria, microestrutura não homogênea, dentre outros). Através de um Planejamento de Experimento (DOE), realizaram-se análises geométricas, microestruturais, de dureza e de tensões residuais de diferentes etapas da rota de fabricação, variando-se parâmetros de fabricação em cada uma delas. A análise permitiu a determinação dos fatores mais importantes nas distorções finais do produto, bem como a identificação de eventos que indicaram a existência de “variações não-controladas” na rota de fabricação que atuam de forma significativa na distorção final do produto fabricado. Uma investigação de possíveis origens dessas “variações não-controladas” de processo foi então realizada para a verificação de como elas poderiam interferir na distorção. Novas análises metalográficas e de dureza foram realizadas e somadas a simulações numéricas computacionais para a determinação do impacto dessas “variações não-controladas”. O conjunto de análises permitiu a identificação de que a etapa de trefilação combinada é de maior significância para as distorções finais. Além disso, fatores como a heterogeneidade na distribuição de segregação na microestrutura do material, desalinhamentos e a não efetiva realização de pré endireitamentos anteriores ao processo de trefilação são algumas das principais “variações não-controladas” encontradas na rota de fabricação estudada.Distortions originated during manufacturing process causes elevations on manufacturing costs from mechanical components. Due to the necessity of straightening, machining or grinding to achieve geometrical patterns. Therefore, the understanding of distortion causes and its relationship with each manufacturing step is determinant to minimize geometrical and shape distortions. The presented research aims at the understanding of how important parameters of different steps of an ABNT NM 87 GRAU 1045 steel shaft manufacturing route affects distortion. Considering how changes in these parameters affects the distortion potentials (like residual stresses, geometry, non-homogeneous microstructure, among others). Based on a Design of Experiment (DoE), geometrical, microstructural, hardness and residual stresses analysis were performed after each manufacturing step with a modified parameter. This analysis showed the most significant factors in the evaluated manufacturing route. Also, the existence of “uncontrollable variations” during some manufacturing steps. An investigation of possible origins from these “uncontrollable variations” were performed to understand how they interfere on distortion with the use of new metallographic and hardness analysis combined with numerical simulations. The final analysis identified the combine drawing step as the most significant factor impacting the distortions on the studied route. Furthermore, factors as non-homogeneous microstructure segregations, misalignments and an inefficient pre-straightening before drawing are the main reasons for “uncontrollable variations” in the investigated manufacturing route

Os efeitos do processo de corte cisalhante em barras oriundas do processo de trefilação combinada

No cenário produtivo atual, torna-se cada vez mais importante avaliar o processo de fabricação como umtodo e levar em conta que cada etapa em uma rota de fabricação terá alguma influência no produto final paraassim minimizar perdas na produção. O presente trabalho visou caracterizar os efeitos do método corte cisalhante(tesoura) realizado durante o processo de trefilação combinada de barras de aço AISI 1045. Um entendimentomais aprofundado dos efeitos provocados pelo corte no material recebido do processo permitirá aavaliação da necessidade ou não de se remover a ponta cortada por cisalhamento para a fabricação de umbillet para o forjamento. Para isso, realizou-se uma caracterização microestrutural, de microdureza e tensõesresiduais com o uso de difração de raios-X. Os resultados indicam que as influências vão muito além dasdeformações de grãos observadas através de metalografia, apresentando efeitos significativos em termos detensões residuais superficiais até uma distância de aproximadamente 30 mm em relação à face cortada

Response of a DIN 18MnCrSiMo6-4 continuous cooling bainitic steel to plasma nitriding with a nitrogen rich gas composition

The use of continuous cooling bainitic steels can provide a more energy efficient manufacturing route. However, for their use in mechanical components like gears, it is necessary to improve their surface properties without impacting the core properties to guarantee reliable mechanical performance. The effect of temperature and time on the plasma nitriding response of a DIN 18MnCrSiMo6-4 steel was investigated. The plasma nitriding was performed for 3, 6 and 9 hours, at 400, 450, 500 and 550 °C, using a gas mixture composed of 76 vol.% nitrogen and 24 vol.% hydrogen. Samples were characterized before and after plasma nitriding concerning the microstructure, hardness and microhardness, fracture toughness, phase composition and residual stress states. Based on the results presented, layer growth constants (k) for different temperatures was determined. Moreover, it could be found that 500 °C gave the best results investigated here, as higher temperature took to core and surface hardness decrease. The nitrided samples with thicker compound layers presented a fracture behavior dominated by the formation of Palmqvist cracks. X-ray phase analysis indicated the formation of biphasic compound layer on the surface of all nitrided samples. The diffusion zone presented compressive residual stresses with highest values near the surface

Influence of hot forging parameters on a low carbon continuous cooling bainitic steel microstructure

Thermomechanical processing of low carbon bainitic steels is used to obtain a bainitic microstructure with good strength and toughness by continuous cooling after forging without the need of further heat treating, hence reducing manufacturing costs. However, hot forging parameters can significantly influence the microstructure in the forged material. A series of heat treating and forging experiments was carried out to analyze the effect of austenitizing time and temperature on the grain growth and the effect of forging temperature on the Prior Austenite Grain Size (PAGS) and continuously cooled microstructure. The forged microstructures were characterized by optical microscopy, microhardness tests, and X-ray diffraction. The results indicate that at 1200 ◦C austenitizing temperature abnormal grain growth takes place. Forging temperature significantly affects the PAGS and the subsequently formed microstructure. At high forging temperature (1200 ◦C), an almost fully bainitic microstructure was obtained. As the forging temperature was reduced to 1100 and 1000 ◦C, the PAGS refined, while the polygonal ferrite faction increased and the amount of retained austenite decreased. Further evaluations showed that a decrease in the forging temperature results in a higher carbon concentration in solution in the retained austenite leading to a stabilization effect

Numerical simulation of residual stresses generated in the wire drawing process for different process parameters

A trefilação de barras de aço é usualmente utilizada para conferir precisão dimensional e melhores propriedades mecânicas ao material. Por outro lado, um dos problemas do processo é o aparecimento de distorções de forma após a realização do tratamento térmico. Tais distorções estão diretamente relacionadas ao acúmulo de tensões residuais geradas durante as etapas do processo de fabricação. Em função disso, este trabalho visa avaliar a influência de parâmetros, como forma de agarre do fio-máquina, velocidade e lubrificação utilizados na trefilação de barras de aço analisando a distribuição de tensões residuais após esta etapa. A análise das tensões foi realizada através do método de elementos finitos, utilizando dois softwares de simulação numérica computacional: Simufact.formingGP e DeformTM. Através desta análise, verificou-se que a forma como a barra é tracionada ocasiona uma diferença de até 100 MPa nas tensões residuais no centro da barra, o que representa um fator importante no estudo das possíveis causas das distorções. Verificou-se também, que parâmetros como a velocidade e a homogeneidade da lubrificação modificam consideravelmente o perfil das tensões residuais no produto final.The drawing process of steel bars is usually used to check better dimensional accuracy and mechanical properties to the material. In the other hand, the major concern found in manufacturing axes through this process is the appearance of distortion of shape. Such distortions are directly linked to the accumulation of residual stresses generated during the processes. As a result, this paper aims to study the influence of process parameters such as shape of puller, speed and lubrication used in wire drawing analyzing the accumulation of residual stress after the process. The stress analysis was performed by FEM being used two simulation software: Simufact.formingGP and DeformTM. Through these analyzes, it was found that the shape of how the bar is pulled causes a reduction of up to 100 MPa in residual stresses in the center of the bar, which represents an important factor in the study of the possible causes of the distortion. As well as factors speed and homogeneity of lubrication significantly altered the profile of residual stresses in the ba

ATLANTIC EPIPHYTES: a data set of vascular and non-vascular epiphyte plants and lichens from the Atlantic Forest

Epiphytes are hyper-diverse and one of the frequently undervalued life forms in plant surveys and biodiversity inventories. Epiphytes of the Atlantic Forest, one of the most endangered ecosystems in the world, have high endemism and radiated recently in the Pliocene. We aimed to (1) compile an extensive Atlantic Forest data set on vascular, non-vascular plants (including hemiepiphytes), and lichen epiphyte species occurrence and abundance; (2) describe the epiphyte distribution in the Atlantic Forest, in order to indicate future sampling efforts. Our work presents the first epiphyte data set with information on abundance and occurrence of epiphyte phorophyte species. All data compiled here come from three main sources provided by the authors: published sources (comprising peer-reviewed articles, books, and theses), unpublished data, and herbarium data. We compiled a data set composed of 2,095 species, from 89,270 holo/hemiepiphyte records, in the Atlantic Forest of Brazil, Argentina, Paraguay, and Uruguay, recorded from 1824 to early 2018. Most of the records were from qualitative data (occurrence only, 88%), well distributed throughout the Atlantic Forest. For quantitative records, the most common sampling method was individual trees (71%), followed by plot sampling (19%), and transect sampling (10%). Angiosperms (81%) were the most frequently registered group, and Bromeliaceae and Orchidaceae were the families with the greatest number of records (27,272 and 21,945, respectively). Ferns and Lycophytes presented fewer records than Angiosperms, and Polypodiaceae were the most recorded family, and more concentrated in the Southern and Southeastern regions. Data on non-vascular plants and lichens were scarce, with a few disjunct records concentrated in the Northeastern region of the Atlantic Forest. For all non-vascular plant records, Lejeuneaceae, a family of liverworts, was the most recorded family. We hope that our effort to organize scattered epiphyte data help advance the knowledge of epiphyte ecology, as well as our understanding of macroecological and biogeographical patterns in the Atlantic Forest. No copyright restrictions are associated with the data set. Please cite this Ecology Data Paper if the data are used in publication and teaching events. © 2019 The Authors. Ecology © 2019 The Ecological Society of Americ

Estudo comparativo entre processos de revenimento

Este trabalho apresenta um estudo comparativo entre dois processos de revenimento, procurando caracterizar diferenças entre o produto final para ambos os processos realizados pela empresa GKN Driveline do Brasil Ltda. (GDB), localizada no bairro Parque São Sebastião na cidade de Porto Alegre, Rio Grande do Sul. O componente analisado é chamado de Junta Fixa (J.F.), parte do semi-eixo automotivo que é acoplada junto ao motor e serve para transferir o torque do motor para o semi-eixo em um veículo automotivo com tração dianteira. As juntas são produzidas com aço SAE 1050 e passam por processo de têmpera por indução, com a finalidade de aumentar sua dureza superficial para resistir ao desgaste, e posteriormente são tratadas através dos seguintes processos de revenimento: indução ou em forno contínuo de passagem. Para atingir os objetivos propostos, foram realizados ensaios de fadiga e torção, assim como uma caracterização metalográfica, através de micrografias, perfis de microdurezas e análises químicas. Também foi feita uma análise de falha nas peças ensaiadas em fadiga. De acordo com os resultados obtidos serão apresentadas conclusões e propostas de trabalhos futuros a respeito do assunto.This paper presents a comparative study between two tempering process, aiming at the characterization of the differences in the final product for both processes carried out in the company GKN Driveline of Brasil Ltda (GDB), located in the district of Parque São Sebastião, Porto Alegre, Rio Grande do Sul. The component to be analyzed is called Fixed Joint (F.J.), and it is part of an automotive driveshaft that links the motor and serves to transfer the torque from the motor to the driveshaft in a motor vehicle with front wheel drive. These joints are manufactured with SAE 1050 steel and are surface induction hardened, aiming to increase its surface hardness to resist wear, and afterwards they are tempered by one of the two methods: induction tempering or continuous oven tempering. To achieve these proposed objectives, fatigue and torsion tests were carried out, as well as a characterization through optical and scanning electronic metallography, micro hardness testing and chemical analysis. A fracture analysis was also done for the parts tested in fatigue. According to the results obtained, conclusions and proposal for future studies on the subject are presented

Estudo comparativo entre processos de revenimento

Este trabalho apresenta um estudo comparativo entre dois processos de revenimento, procurando caracterizar diferenças entre o produto final para ambos os processos realizados pela empresa GKN Driveline do Brasil Ltda. (GDB), localizada no bairro Parque São Sebastião na cidade de Porto Alegre, Rio Grande do Sul. O componente analisado é chamado de Junta Fixa (J.F.), parte do semi-eixo automotivo que é acoplada junto ao motor e serve para transferir o torque do motor para o semi-eixo em um veículo automotivo com tração dianteira. As juntas são produzidas com aço SAE 1050 e passam por processo de têmpera por indução, com a finalidade de aumentar sua dureza superficial para resistir ao desgaste, e posteriormente são tratadas através dos seguintes processos de revenimento: indução ou em forno contínuo de passagem. Para atingir os objetivos propostos, foram realizados ensaios de fadiga e torção, assim como uma caracterização metalográfica, através de micrografias, perfis de microdurezas e análises químicas. Também foi feita uma análise de falha nas peças ensaiadas em fadiga. De acordo com os resultados obtidos serão apresentadas conclusões e propostas de trabalhos futuros a respeito do assunto.This paper presents a comparative study between two tempering process, aiming at the characterization of the differences in the final product for both processes carried out in the company GKN Driveline of Brasil Ltda (GDB), located in the district of Parque São Sebastião, Porto Alegre, Rio Grande do Sul. The component to be analyzed is called Fixed Joint (F.J.), and it is part of an automotive driveshaft that links the motor and serves to transfer the torque from the motor to the driveshaft in a motor vehicle with front wheel drive. These joints are manufactured with SAE 1050 steel and are surface induction hardened, aiming to increase its surface hardness to resist wear, and afterwards they are tempered by one of the two methods: induction tempering or continuous oven tempering. To achieve these proposed objectives, fatigue and torsion tests were carried out, as well as a characterization through optical and scanning electronic metallography, micro hardness testing and chemical analysis. A fracture analysis was also done for the parts tested in fatigue. According to the results obtained, conclusions and proposal for future studies on the subject are presented

Influência dos procedimentos de corte sobre as distribuições de tensões residuais em barras redondas trefiladas de aço ABNT 1045

Reduzir custos com aumento na qualidade do produto, esses conceitos apesar de parecerem conflitantes são a base para o desenvolvimento industrial atualmente. Os conceitos desenvolvidos através das teorias da “engenharia de distorção”, que leva em consideração o processo de fabricação como um todo e que cada etapa tem alguma influencia no produto final, aparecem como uma possível solução para parte destes problemas. Neste ponto o projeto de pesquisa “Investigação e aperfeiçoamento de um processo de manufatura desde a trefilação a frio até o endurecimento por indução” (“Investigation and improvement of a manufacturing process chain from cold drawing processes to induction hardening”), fruto da colaboração internacional Brasil-Alemanha no projeto BRAGECRIM, tem como objetivo identificar os efeitos de diferentes etapas de fabricação na distorção de barras de aço ABNT 1045. O presente trabalho se insere dentro desta rota de fabricação ao analisar os efeitos de dois tipos diferentes de corte, cisalhante e abrasivo, com relação aos portadores de potenciais de distorção. Os resultados indicam que as influencias, dependendo do processo de corte, vão muito além do que a deformação de grão visível através de metalografias. Apresentando efeitos significativos, em termos de tensões residuais, até uma distância de aproximadamente 25 mm em relação à superfície cortada.Reduce costs with increased product quality, although these concepts appear to be in conflict, currently they are the basis for industrial development. The concepts developed through theories of "Distortion Engineering", which takes into account the manufacturing process as a whole and that each step has some influence on the final product, appears as a probable solution to this problem. At this point the research project "Investigation and improvement of the manufacturing process chain from cold drawing processes to induction hardening", the result of an international collaboration between Brazil and Germany called BRAGECRIM, aims to identify the effects of different manufacturing steps on the distortion of ABNT 1045 steel bars. The present work fits within the analyzed manufacturing route aiming to characterize the effects of two different types of cutting, shearing and abrasive, with respect to carriers of potential distortion. The results indicate that the cutting method influences, depending on the cutting process, goes beyond the grain deformation, visible through metallographic pictures, and a possible distortion. Presenting significant effects, in terms of residual stresses, at a distance of approximately 25 mm from the cut surface

Influência dos procedimentos de corte sobre as distribuições de tensões residuais em barras redondas trefiladas de aço ABNT 1045

Reduzir custos com aumento na qualidade do produto, esses conceitos apesar de parecerem conflitantes são a base para o desenvolvimento industrial atualmente. Os conceitos desenvolvidos através das teorias da “engenharia de distorção”, que leva em consideração o processo de fabricação como um todo e que cada etapa tem alguma influencia no produto final, aparecem como uma possível solução para parte destes problemas. Neste ponto o projeto de pesquisa “Investigação e aperfeiçoamento de um processo de manufatura desde a trefilação a frio até o endurecimento por indução” (“Investigation and improvement of a manufacturing process chain from cold drawing processes to induction hardening”), fruto da colaboração internacional Brasil-Alemanha no projeto BRAGECRIM, tem como objetivo identificar os efeitos de diferentes etapas de fabricação na distorção de barras de aço ABNT 1045. O presente trabalho se insere dentro desta rota de fabricação ao analisar os efeitos de dois tipos diferentes de corte, cisalhante e abrasivo, com relação aos portadores de potenciais de distorção. Os resultados indicam que as influencias, dependendo do processo de corte, vão muito além do que a deformação de grão visível através de metalografias. Apresentando efeitos significativos, em termos de tensões residuais, até uma distância de aproximadamente 25 mm em relação à superfície cortada.Reduce costs with increased product quality, although these concepts appear to be in conflict, currently they are the basis for industrial development. The concepts developed through theories of "Distortion Engineering", which takes into account the manufacturing process as a whole and that each step has some influence on the final product, appears as a probable solution to this problem. At this point the research project "Investigation and improvement of the manufacturing process chain from cold drawing processes to induction hardening", the result of an international collaboration between Brazil and Germany called BRAGECRIM, aims to identify the effects of different manufacturing steps on the distortion of ABNT 1045 steel bars. The present work fits within the analyzed manufacturing route aiming to characterize the effects of two different types of cutting, shearing and abrasive, with respect to carriers of potential distortion. The results indicate that the cutting method influences, depending on the cutting process, goes beyond the grain deformation, visible through metallographic pictures, and a possible distortion. Presenting significant effects, in terms of residual stresses, at a distance of approximately 25 mm from the cut surface