ACABAMENTOS DE MODERNOS MATERIAIS SIDERÚRGICOS DIRIGIDOS PARA DETERMINADAS APLICAÇÕES

29.11.2019 | Engenharia

A seleção clássica de materiais baseada em suas propriedades centrais não é suficiente para atender as demandas de diversas aplicações. Pois, ainda que apresentem propriedades semelhantes como, por exemplo, igual resistência à tração, os materiais siderúrgicos se distinguem muito em determinados detalhes, sobretudo os relacionados às etapas do processamento. Justamente na conhecida área de alta resistência, os acabamentos dos materiais com idênticos níveis de resistência podem apresentar características bastante distintas quanto à habilidade de junção, à capacidade de dobramento ou à isotropia. Todos os potenciais inerentes a esse aspecto podem ser explorados por meio de materiais modernos com acabamentos orientados para a posterior aplicação. Isso se torna possível com uma antecipada inclusão da Waelzholz, como empresa fornecedora de materiais, no desenvolvimento do produto. O resultado são materiais com propriedades customizadas tanto em relação à aplicação final como para os processos de fabricação do cliente. 

 

Hoje em dia, os critérios tempo e grau de liberdade são essenciais para o desenvolvimento de produtos. “Os curtos ciclos de vida dos produtos aumentam a pressão sobre todas as etapas da cadeia de criação de valor, desde a fabricação do aço, passando pela produção de tiras relaminadas indo até o produto final pronto”, explica Dr. Michael Hellmann, da Assistência Técnica e Desenvolvimento da Waelzholz. Tendo em vista esse cenário, a demanda está cada vez mais voltada para materiais que ofereçam um desempenho ajustado perfeitamente tanto em relação à aplicação final como também aos diversos processos de fabricação no âmbito de cada passo da criação de valor. Isso exige um intenso trabalho em conjunto do fabricante com o fornecedor de material já desde a fase inicial da criação do produto.

 

Mais que as especificações clássicas

Durante a seleção do material, muitas vezes, considera-se as especificações clássicas tais como retorno elástico, resistência ao desgaste, à corrosão, habilidade de magnetizar ou uma relação de peso favorável. Dr. Hellmann elucida por que em vários projetos isso não é suficiente: “As tradicionais propriedades apenas representam a ponta do iceberg. Elas são os fatores que imediatamente são reconhecidos como relevantes. Porém, por trás dessas especificações, frequentemente, encontram-se outras exigências que, em parte, logo na fase de desenvolvimento, mas por vezes também somente após o lançamento em série adquirem importância”. Para ser possível identificar exatamente esses elementos por último citados e orientar o material em relação a eles, a Waelzholz desenvolveu um método que consiste de três etapas:

1. Pedido de desenvolvimento
2. Comportamento de processamento
3. Teste de série

 

1.  Pedido de desenvolvimento: inclusão antecipada assegura grau de liberdade

Repetidamente, inicia-se um pedido de desenvolvimento com especificações padrão, clássicas, necessárias para determinada aplicação. O diagrama da figura no 1 que representa a tensão em correlação com a resistência evidencia que essas propriedades apenas refletem uma parcela das possibilidades dos materiais adequados. Dr. Hellmann expõe: “Nesse diagrama está representado nosso conjunto de materiais consoante às especificações referentes ao limite de escoamento e à resistência à tração na faixa de 150 – 1.700 MPa com um alongamento de 10 – 60 %. Ao todo, resultam 280 variantes de materiais que são oferecidos pela Waelzholz”. Significativas para nossa observação são, sobretudo, as interseções relacionadas às propriedades do material. Elas demonstram que diversas variantes de material são apropriadas para amplitudes idênticas de limites de escoamento e resistência à tração. Isso significa que é necessário encontrar outros critérios de diferenciação. “Nesse contexto, dispomos de um imenso potencial relacionado à integração de outros fatores na escolha do material para, assim, abranger perfeitamente o perfil completo de exigências”, afirma Dr. Hellmann. Sob essa visão holística, quanto mais cedo o fornecedor de materiais for incluído no processo de desenvolvimento, mais grau de liberdade poderão ser conquistados.

 

Gama de materiais

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Figura 1: Representação do alongamento em função da resistência

 

2. Comportamento de processamento planejado e reprodutibilidade

Exemplo aço para molas: Na fabricação de molas, muitas vezes, o aço relaminado é conformado por meio de complexos processos em várias etapas de estampagem e conformação. Dr. Hellmann narra: “Devido às complicadas disposições das ferramentas, não se pode recorrer a uma técnica de processamento que permita uma reação às mudanças das propriedades do material. Por conseguinte, é importante haver um comportamento de processamento planejável bem como uma segurança em relação à reprodutibilidade”. Para garantir isso, a Waelzholz realiza testes e simulações que muito se aproximam do processamento final, nos quais diferentes conceitos de materiais e acabamentos são testados. “No caso do aço mola, entre outros, um ensaio de dobramento com determinação do comportamento de retorno da mola comprovou estar próximo da prática (figura no 2 ). Realizamos esse ensaio de material em diversos lotes de produção e analisamos amostras aleatórias ao longo de todo o comprimento de um rolo”, relata o especialista em materiais. A figura no 3 à direita, mostra o comportamento de retorno de mola de dois materiais: ambos apresentam uma dispersão muito estreita ao longo das amostras aleatórias. Com isso está assegurado um comportamento de processamento planejável com elevada reprodutibilidade.

 

Determinação do efeito mola

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Figura 2: Esquema do funcionamento do teste de dobra

 

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Figura 3: Exemplo de dois materiais com uma dispersão muito baixa do comportamento de retorno elástico

 

3.  Aprimoramento das combinações de propriedades na produção em série

Na terceira etapa, o foco está orientado para a avaliação da uniformidade da produção em série. Dr. Hellmann elucida: “De maneira integrada à produção em série, controlamos a uniformidade da tolerância ao longo da extensão e da largura de cada rolo de laminação. Nesse sentido, nossos equipamentos de alta sensibilidade já nos dão sinais, indicando quando um parâmetro tende a se mover em direção a um limite de tolerância estando, porém, ainda nitidamente distante do mesmo. Assim, podemos, com muita antecipação, interferir tecnicamente no processo com ajustes precisos”. Em combinação com inúmeros testes das propriedades mecânicas bem como controles estatísticos ao longo de toda a extensão do rolo, assegura-se a qualidade da série e potenciais de aprimoramento podem ser identificados antecipadamente. Dr. Hellmann ainda acrescenta: “Uma vantagem substancial para nós, tanto na fase de desenvolvimento quanto na de fabricação em série, são nossos métodos de medição abrangentes. Em nossos próprios laboratórios, dispomos de todos os importantes métodos de ensaios desde o exame macro até o microscópico por meio de um microscópio eletrônico de varredura”

 

Controle integrado na fabricação em série

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Figura 4: Exemplo da verificação integrada no processo com uma gravação contínua da espessura da tira de um dos laminadores

 

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Figura 5:
À esquerda: Os resultados de um teste das propriedades mecânicas ao longo do comprimento da tira de um rolo microligado de alta resistência de produção em série
À direita: Uma avaliação estatística de longo prazo com o software CAQ referente às especificações mecânicas desse material

 

Parcerias de desenvolvimento bem-sucedidas

“Nos últimos dez anos, a Waelzholz quase triplicou a cota de materiais desenvolvidos. Mais de 85 % desses produtos surgiram do trabalho em conjunto diretamente com nossos clientes”, conta Dr. Hellmann. Parcerias de desenvolvimento com elevado grau de interligações conduzem a soluções de materiais que, para o respectivo cliente, atendem perfeitamente todo seu perfil de exigências desde o processamento até sua aplicação. Assim, nasce um real valor agregado. E, Dr. Hellmann prossegue: “Nossos clientes desenvolvem produtos adequados para o futuro e nos entusiasmam com suas ideias. Nós os ajudamos a executá-las por meio do nosso know-how de materiais. E, graças às nossas unidades localizadas em quatro continentes, nossa competência em materiais encontra-se disponível internacionalmente exatamente onde os clientes a precisam: no local”.

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