Têmpera Por Laser Em Aços Ferramenta

Abstract

O objetivo deste trabalho centrou-se no desenvolvimento de um processo de tratamento térmico de superfícies, por têmpera a laser, e na otimização dos parâmetros e procedimentos necessários para a realização do mesmo. O trabalho foi efetuado com recurso a uma tecnologia recentemente instalada na empresa TEandM. A têmpera a laser foi utilizada com a finalidade de aumentar a dureza superficial da zona tratada e, consequentemente, a sua resistência à deformação plástica e ao desgaste. No âmbito desta dissertação foram testados, experimentalmente, diferentes procedimentos de têmpera, para superfícies planas e para arestas. Os tratamentos foram efetuados através de passagens singulares ou múltiplas, com o intuito de identificar qual das metodologias poderia permitir obter o melhor compromisso de resultados em aplicações industriais. Quando se utilizaram passagens múltiplas, foram testadas diferentes percentagens de sobreposição entre passagens sucessivas. Os materiais das superfícies a tratar foram dois aços ferramenta com designação DIN X40CrMoV 5 1 (W. Nr. 1.2344) e DIN 40 CrMnNiMo 8-6-4 (W. Nr. 1.2738). Estes materiais foram selecionados como substratos pelo facto de possuírem uma ampla aplicabilidade em ferramentas de grande porte, em que os tratamentos térmicos por métodos convencionais (em fornos) são inviáveis ou mesmo impossíveis. As ferramentas tratadas destinam-se à indústria dos moldes de injeção, de conformação plástica, e ainda, à indústria de corte de materiais metálicos.As superfícies tratadas foram analisadas com recurso a técnicas de metalografia, e a medições de dureza, com o objetivo, não só, de aferir a sua qualidade, como também, de associar as suas propriedades aos parâmetros e procedimentos de tratamento. As análises efetuadas permitiram concluir que é possível executar com sucesso o tratamento térmico, por têmpera a laser, das superfícies de ambos os materiais estudados. Foram também estabelecidas metodologias para efetuar, de forma bem-sucedida, o tratamento de têmpera em arestas, assim como o tratamento de superfícies através de passagens múltiplas.

This research purpose was the development of a surface heat treatment process by laser surface hardening and process optimization. Using TEandM’s (Technology, Engineering and Materials) recently available technology for surface heat treatment, intended to increase local superficial hardness and consequently it’s resistance to plastic deformation and to wear. In this dissertation were experimentally tested different types of flat surfaces and edge quenches, through singular and multiple tracks with different overlapping percentages of steel, with the intent of identifying which methodology could obtain the best results in industrial applications. The materials used in surface treatment were designated as DIN X40 CrMoV5 1 (W. Nr. 1.2344) and DIN 40 CrMnNiMo 8-6-4 (W. Nr. 1.2738). The laser hardening process was used with the intent to determine which methodology allows the best result compromise for industrial applications. These two steels were selected because of their ample industrial applicability for heavy machinery in injection moulding, plastic forming and cut industries, where heat treatments by conventional methods (in furnaces) is impracticable or even impossible. The different surface treated specimens were analysed through laboratory techniques, through metallography micro hardness measuring control equipment, and optical microscopy in order to relate the previously defined laser treatment parameters with the final material’s mechanical properties. The analyses performed concluded that it is possible to successfully execute heat treatment of both studied materials. Furthermore, successful methodologies for edge and overlap heat treatments were also found.