Este documento descreve a falha prematura de moldes de injeção de alumínio com tratamento de superfície duplex devido à introdução de inclusões de enxofre durante o polimento final. O enxofre acumulou-se em irregularidades de superfície deixadas pelo processo de eletroerosão e causou desprendimento local do revestimento protetor de CrN, expondo o substrato e iniciando trincas por fadiga térmica.

1. FALHA PREMATURA EM MOLDES DE INJEÇÃO DE
ALUMÍNIO COM TRATAMENTO DE SUPERFÍCIES DUPLEX
S. Corujeira Gallo, S. S. Tomiello, R. Gaboardi, C.A. Figueroa
Plasmar Indústria Metalúrgica Ltda.
Universidade de Caxias do Sul, Laboratório de Engenharia
de Superfícies e Tratamentos Térmicos (LESTT).

2. INJEÇÃO DE ALUMÍNIO
Processo de injeção: Alumínio:
Alta produtividade • Resistência à corrosão
• Condutividade térmica
Exatidão dimensional
• Condutividade elétrica
Resistência mecânica
• Baixo peso
Montagem simplificada
Elementos de liga: Temperatura de injeção: Quantidade de tiros:
Si, Mg, Zn, Cu 700ºC – 760ºC >100.000

3. MATERIAIS PARA MOLDES
Aço para trabalho a quente: AISI H
Tratamento térmico
Têmpera em ar ou óleo a partir de 815°C
Revenimento duplo entre 540°C e 650°C
Processo de fabricação (condição superficial e tensões residuais)
Engenharia de superfícies
Nitretação (plasma)
Revestimentos PVD (TiAlN, CrN, etc)
Duplex (nitretação + revestimento PVD)

4. PROCESSO DE FABRICAÇÃO
Aço para trabalho a quente tipo AISI H11
Usinagem de desbaste
Tratamento térmico (têmpera e revenimento duplo)
Usinagem de acabamento
Eletroerosão (EDM)
Polimento
Tratamento duplex (nitretação + CrN)
Retirada de produção após 25.190 tiros (trincas)

5. ESTUDO DO CASO
POSSIVEIS CAUSAS DA FALHA
Microestrutura
Eletroerosão
Tratamento de superfícies

6. MICROGRAFIAS (MO)

7. MICROGRAFIAS (MEV)

8. DIFRATOGRAMA (DRX) PERFIL DE MICRODUREZA

9. INICIO DAS TRINCAS

10. INICIO DAS TRINCAS

11. INICIO DAS TRINCAS

12. DEFEITOS SUB SUPERFICIAIS

13. FONTE DO ENXOFRE
PEDRA
ENXOFRADA
PARA
POLIMENTO

14. ANALISE DA PEDRA ENXOFRADA
COMPOSIÇÃO (EDX)
MICROGRAFIA (MEV)

15. MECANISMO: INICIO E PROPAGAÇÃO DE TRINCAS

16. CONCLUSÕES
• A origem da falha foi atribuída às inclusões de enxofre introduzidas na
superfície da peça durante o polimento final com uma pedra enxofrada.
• A rugosidade superficial gerada pelos processos de manufatura (EDM)
permitiu a acumulação de material macio (enxofre) durante o polimento.
• A baixa aderência do revestimento de CrN sobre as inclusões de enxofre
produziu áreas com desprendimento do revestimento protetor, expôs o
material do substrato e criou pontos de concentração de tensões para
nucleação de trincas.
• A microestrutura do aço de base, consistente em uma camada de difusão
(nitretação) e uma microestrutura de martensita revenida grosseira,
facilitou a propagação das trincas por fadiga térmica.

17. OBRIGADO PELA ATENÇÃO
NOVO SITE!
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