Tecnologia em Metalurgia, Materiais e Mineração
https://tecnologiammm.com.br/article/doi/10.4322/tmm.2014.020
Tecnologia em Metalurgia, Materiais e Mineração
Artigo Original

SUSCEPTIBILIDADE À FADIGA TÉRMICA DE MATRIZES FECHADAS PARA FORJAMENTO A QUENTE

SUSCEPTOBILITY TO THERMAL FATIGUE OF CLOSED DIE HOT FORGING DIES

Magalhães, Frederico de Castro; Figueiredo, Roberto Braga; Aguilar, Maria Teresa P.; Pertence, Antonio Eustáquio de M.; Campos, Haroldo Béria; Cetlin, Paulo Roberto

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Resumo

As forjarias vem procurando, constantemente, aços ferramentas que proporcionem um melhor rendimento produtivo, por meio da maximização da vida útil das matrizes, reduzindo assim, os custos de produção. Essa vida útil é expressa pelo número de peças forjadas (ciclo de produção), antes de ser rejeitadas pela presença de algum mecanismo de falha, que venha alterar as dimensões e/ou a geometria do produto final ou até mesmo ocasionar a quebra das matrizes. Dentre esses mecanismos destaca-se a fadiga térmica, ocasionada pelo aquecimento e resfriamento cíclicos a que as matrizes são submetidas. Baseado no estudo de Maim e Norstrom [1], este trabalho teve como objetivo desenvolver uma sub-rotina para o aplicativo numérico DEFORM 2D, que utiliza o método dos elementos finitos, capaz de prever regiões propícias a fadiga térmica. A modelagem numérica empregando coeficientes adequados para os fenômenos de transmissão de calor levou a resultados semelhantes aos experimentais, permitindo a validação da sub-rotina proposta.

Palavras-chave

Forjamento a quente, Fadiga térmica, Elementos finitos, Aço H13.

Abstract

Hot forging dies providing high productive performance reduce production costs. The lifetime of the dies is expressed by the number of forgings (production cycle) produced before being rejected by the presence of a failure mechanism, associated with unacceptable dimensions and or geometry of the end product or even breakage of the dies. One of the failure mechanisms of hot forging dies is thermal fatigue, caused by cyclic heating and cooling. A subroutine, based on the work of Maim and Norstrom [1], was developed for the DEFORM 2D numerical software, using the finite element method, in order to predict die regions susceptible to thermal fatigue. The use of adequate coefficients for the description of the heat transfer phenomena allowed the validation of the proposed subroutine.

Keywords

Hot forging, Thermal fatigue, Finite elements, H13 steel

Referências



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