ESTUDO COMPARATIVO DO EFEITO DA NITRETAÇÃO EM FERRAMENTAS DE ESTAMPAGEM FABRICADAS EM AÇOS AISI M2 E D2 UTILIZADAS NA INDÚSTRIA DE FABRICAÇÃO DE PREGOS

Abstract

RESUMO: A crescente necessidade de aumentar a produtividade do setor industrial, impulsiona o desenvolvimento de novos aços e novos tratamentos que possam melhorar o desempenho e a vida útil de ferramentas de corte, conformação e estampagem. Tratamentos de superfície assistidos por plasma destacam-se nesse contexto. Trabalhos anteriores têm demostrado que esses revestimentos são eficientes no aumento da dureza, na resistência ao desgaste e na resistência a corrosão de diversos tipos de aços. O processo de conformação e estampagem corresponde a 38% do custo com ferramental e cerca de 12% do custo total da fabricação de pregos comuns com cabeça. Nesse sentido, amostras e ferramentas de aços AISI M2 e D2 termicamente tratadas foram submetidas aos processos de nitretação a plasma convencional, em gaiola catódica e tratamento duplex com o objetivo de avaliar o efeito desses tratamentos em ferramentas de conformação buscando a viabilidade da aplicação do método no setor industrial com a redução do custo de fabricação. Ensaios de microdureza Vickers, análise por MEV e Difração de Raios-X (DRX) possibilitaram identificar propriedades mecânicas, camada de compostos e as fases presentes. O desempenho das ferramentas baseou-se na quantidade produzida em kg. A ferramenta de aço D2, apenas temperada e revenida, não foi eficiente para redução de custo. Apesar de elevadas microdurezas superficiais, as ferramentas com deposição de TiN (Duplex) não tiveram desempenho satisfatório. O uso da nitretação a plasma se mostrou viável para os dois aços, destacando-se o fato de que as ferramentas de aço D2 nitretadas a 480ºC por 3 horas, obtiveram os maiores ganhos de produtividade em relação a ferramenta não nitretada. A aplicação da nitretação convencional na ferramenta de aço M2 a 480ºC por 4 horas possibilitou a redução de seu custo em 26% e redução de 3,5% sobre o custo total de produção de pregos, obtendo o melhor custo-benefício. ABSTRACT: The increasing need to increase productivity in the industrial sector drives the development of new steels and new treatments that can improve the performance and life of cutting, forming and stamping tools. Plasma assisted surface treatments stand out in this context. Previous research has shown that these coatings are effective in increasing hardness, wear resistance and corrosion resistance of various types of steels. The forming and stamping process corresponds to 38% of the cost of tooling and about 12% of the total manufacturing cost common head nails. In this sense, samples and tools of heat treated AISI M2 and D2 steels were submitted to conventional plasma nitriding processes, in cathodic cage and duplex treatment in order to evaluate the effect of these treatments in forming tools seeking the feasibility of applying the method in the industrial sector by reducing the manufacturing cost. Vickers microhardness tests, SEM analysis and X-ray Diffraction (XRD) made it possible to identify mechanical properties, layer of compounds and the phases present. Tool performance was based on quantity produced in “kg”. The quenched and tempered D2 steel tool was not efficient for cost reduction. Despite their high surface microhardness, TiN (Duplex) deposition tools did not satisfactory performance. The use of plasma nitriding was viable for both steels, highlighting the fact that D2 steel tools nitrided at 480ºC for 3 hours, obtained the highest productivity gains compared to the non-nitrided tool. The application of conventional nitriding on the M2 steel tool at 480ºC for 4 hours reduced its cost by 26% and reduced 3,5% on the total cost of nail production, obtaining the best cost-benefit.