5.3.1-tratamentos termicos isotermicos em moldes e matrizes

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Tratamentos Térmicos isotérmicos
 e nitretação em moldes e matrizes
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 Faculdade Assis Gurgacz 
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Os moldes e matrizes são empregados em diversas aplicações na industriais, principalmente na indústria metal-mecânica: 
Conformação de polímeros e no próprio aço para matrizes de forjamento a quente e conformação a frio de chapas .
 Moldes para processamento de plástico, principalmente no processo de injeção.
Molde e Matrizes- Definição
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 Na maioria dessas aplicações são empregados aços ferramenta. Após receber tratamento térmico. 
Esses materiais obtêm as propriedades necessárias à sua aplicação. 
 Os tratamentos térmicos de superfície, um bom acabamento e, muito importante, para que a resistência mecânica deve ser elevada, para que nas bordas cortantes da matriz não percam o fio de corte em pouco tempo de uso, e nos moldes injeção não ocorra “amassamento” e ao mesmo tempo não “frature”, ou seja, não sofra trincas.
Molde e Matrizes- Definição
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PRODUTO FINAL
MOLDE
MOLDE
MÁQUINA
MÁQUINA
MÁQUINA
MÁQUINA
MÁQUINA
MÁQUINA
MÁQUINA
MATÉRIA PRIMA
Processo 
 de 
 injeção
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Tratamento isotérmico -aplicação 
Tratamento térmico
E nitretação
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Matrizes de corte e dobra
Tratamento térmico
E nitretação
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Prensa excêntrica 2500k
Matriz
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CONFORMAÇÃO MECÂNICA
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 Alterar as microestruturas e como consequência as propriedades mecânicas das ligas metálicas e assim obter uma combinação ideal para 
 RESISTÊNCIA MECÂNICA E TENACIDADE .
 Finalidade do Tratamento isotérmico
 em molde e matrizes
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Os tratamentos isotérmicos baseiam-se nesse fato e, em geral, consistem na austenitização, seguida de um resfriamento rápido até uma determinada temperatura, onde a peça permanece até a transformação da austenita se completar.
Finalidade do Tratamento isotérmico
 em molde e matrizes
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 Tratamentos Isotérmicos
 
Martêmpera ou têmpera interrompida é um tratamento composto de austenitização seguido de resfriamento brusco até temperatura ligeiramente acima da faixa de formação de martensita, visando equalizar a temperatura do material e resfriamento adequado até a temperatura ambiente.
 Indicado para aços ligados por que reduz o risco de empenamento das peças, visando a obtenção da martensita.
Tratamento isotérmico
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Martêmpera ou têmpera interompida
As curvas em S ou os diagramas TTT nos mostram que a cada temperatura, ocorre a formação de determinado constituinte.
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Martêmpera - Definição
O principal objetivo da martêmpera é reduzir a possibilidade de trincas e empenamentos oriundos da transformação martensítica em tempos diferentes ao longo da peça. 
    Exemplos de aços que podem ser utilizados na martêmpera são ABNT 4130, 4140, 4150, 4340, 5140, 6150, 8640 e 52100.
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Austêmpera
O processo chamado de austêmpera, consiste basicamente no aquecimento das peças até a austenitização completa seguido de resfriamento rápido até uma temperatura acima da temperatura de transformação martensítica, numa faixa entre 200 e 400o C, mantendo-se a esta temperatura até que o material se transforme totalmente .
 A estrutura resultante neste caso será totalmente bainítica
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 Austêmpera - Tranformação
Após a transformação o material pode ser resfriado até a temperatura ambiente.
 A velocidade de resfriamento deve ser de maneira que impeça a transformação de qualquer quantidade de austenita em outro produto e o tempo de permanência no banho deve ser suficiente para que toda a austenita se transforme em bainita.
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Austêmpera - Resfriamento 
O meio de resfriamento mais utilizado é uma mistura de sais fundidos que pode ser composto por nitrito e nitrato de sódio e nitrato de potássio. Pode ser também adicionada uma pequena quantidade de água 
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Nitretação em moldes e matrizes
 A modificação da superfície de moldes e matrizes por processos de nitretação, construídos em aço ferramenta previamente temperados .
 Melhorar o desempenho da superfície implica em melhor qualidade de produto final e, sobretudo, incremento da vida útil .
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Nitretação
O endurecimento superficial é obtido pela ação do Nitrogênio (difusão).
Temperatura de nitretação:
		 500-600C
As peças são resfriadas ao ar ou em salmora
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Obter alta dureza superficial
Obter elevada resistência ao desgaste
Melhorar a resistência à fadiga, à corrosão e
 ao calor 
Propicia um menor empenamento das peças,
 já que é realizado a temperaturas mais baixas
Não necessita de tratamento térmico posterior
Processo de nitretação permite:
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O tratamento térmico (como têmpera e revenido) se desejado deve ser realizado antes da nitretação
A nitretação promove um aumento nas dimensões da peça. 
Depois da nitretação só é possível retificar. Não é possível usinar porque a superfície é muito dura.
Considerações gerais:
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*A gás
*Líquida ou em banho de sal
*Por Plasma
Processos de nitretação:
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Este processo é usado especialmente para aços ligados (Cr, Al, Mo,...).
Tempo de processo: é longo (48-72 horas ou mais)
O tratamento é realizado em fluxo de Amônia (NH3).
A camada nitretada atinge 0,8 mm e dureza de 1000-1100 vickers.
 Nitretação a gás
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Mecanismo da nitrtação a gás
2NH3  2N + 3H2
	O Nitrogênio produzido combina-se com a ferrita formando nitretato de ferro ou forma nitretos complexos, de alta dureza, com os elementos de liga do aço.
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O MEIO NITRETANTE É UMA MISTURA DE SAIS: NaCN, Na2CO3, KCN, KCNO, KCl.
Tempo de nitretação: no máximo 2 horas
Temperatura de nitretação: 500-580 C
A camada nitretada é menos espessa que na nitretação à gás
Nitretação Líquida
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EX:Banhos
Banho simples: NaCN, KCN. 
A nitretação líquida é usada também em aços baixo Carbono (em peças de menor solicitação)
Nitretação Líquida
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- Banho Tenifer- Tufftride: KCN, KCNO fundido em um cadinho de titânio + aeração para promover a oxidação do KCN, produzindo C + N.
Forma uma estrutura de carbonetos e nitretos na superfície (8-16 mícrons) + zona de difusão do Nitrogênio (370-450 mícrons).
A zona de difusão contribui para um aumento da resistência à fadiga.
Este processo pode ser usado para aço comum, baixo carbono, aços-liga.
É bastante usado na indústria automobilística e de ferramentas: engrenagens, pinos, eixos, brocas, fresas, matrizes, etc
Nitretação Líquida
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A peça é colocada num forno com vácuo
Aplica-se um potencial entre as paredes do forno e a peça (500-1000 Volts)
Gás Nitrogênio é introduzido na câmara e é ionizado
Os íons são acelerados em direção a peça (pólo negativo)
O impacto dos íons gera calor suficiente para promover a difusão
O forno atua como eletrodo e como câmara de vácuo e não como fonte de calor.
Nitretação Por plasma procedimento
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O processo é rápido
Baixo consumo de gases
Baixo custo de energia 
Fácil automatização
Necessita de pouco espaço físico 
É aplicável a vários materiais
Produz peças de alta qualidade
Nitretação à plasma - LAMEF - UFRGS
Nitretação Por plasma
Vantagens
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Nitretação 
.Nitretação de uma filete de rosca.
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 FIM
Acadêmicos: Valdeir P. dos Santos 
Reginaldo aparecido.
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