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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.97.2011.tde-26092012-165649
Documento
Autor
Nome completo
Douglas Luciano da Silva Oliveira
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Lorena, 2011
Orientador
Banca examinadora
Baptista, Carlos Antonio Reis Pereira (Presidente)
Barboza, Miguel Justino Ribeiro
Pereira, Marcelo dos Santos
Título em português
Otimização do corte de pontas de um aço livre de intersticiais laminado a quente usando tesoura do tipo guilhotina
Palavras-chave em português
Aços livre de intersticiais
Corte por cisalhamento
Guilhotina
Resumo em português
A demanda da indústria automobilística por aços de boa estampabilidade, para aplicação em peças expostas motivou o desenvolvimento de várias especificações de aços livres de intersticiais (IF) na Companhia Siderúrgica Nacional. A especificação de aço "IFTi", pertencente ao grupo de aços para estampagem extra profunda especial (CSN EEPIF), com limite de resistência < 380 MPa está, dentre todos os graus de aço processados nas linhas de laminação a frio, entre os que apresentam a maior porcentagem de desvio por marca de rebarba e outros problemas relacionados ao corte. A geração de uma rebarba com altura excessiva está relacionada a um corte de má qualidade. Durante o processo de laminação a frio essa rebarba pode aumentar ainda mais de tamanho, se desprender, marcar os cilindros de trabalho e conseqüentemente aumentar os custos de produção por desvios e troca precoce de cilindros. Nas linhas de decapagem, a tesoura de pontas final é o equipamento responsável por separar as bobinas soldadas no início do processo e definir a característica de corte das pontas e caudas das mesmas, através de corte por guilhotinamento. Visando aumentar a qualidade, produtividade, diminuir as perdas durante o processo e atender às exigências dos clientes internos e externos, foi necessário desenvolver o processo de corte por guilhotina do aço IF nas tesouras de pontas final das Linhas de Decapagem Contínua 3 e 4 da CSN. Através da simulação de corte em laboratório, usando-se a mesma velocidade de avanço e ângulo de inclinação do equipamento de campo, avaliou-se a relação entre o ajuste de folga entre navalhas e o comportamento força x deslocamento no cisalhamento. Além disso, através da análise por microscopia eletrônica de varredura (MEV) foi possível observar o efeito dos varios ajustes de folga na superfície de fratura, identificando as regiões de corte citadas na literatura e sua relação com as características microestruturais e com as propriedades do material. Constatou-se que a tensão cisalhante durante o corte diminuía a medida em que a folga aumentava de forma linear para uma faixa de folga ajustada entre 6 e 12%t em amostras de aço IF-Ti com 1,5mm de espessura. Nas micrografias feitas em MEV, observou-se que as interfaces entre penetração e fratura ficaram irregulares em todos os casos, sendo uma região intermediária, com aspecto misto entre as regiões de penetração e fratura foi relacionado ao desencontro das frentes de trincas principalmente devido ao grande ângulo de fratura. Tanto os perfis de corte quanto as superfícies de fratura mostraram que a fração da região de corte diminuía com o aumento da folga, até certo ponto, quando a partir da mudança do comportamento da tensão cisalhante, voltava a aumentar. Pode-se verificar também, que a fração da região de deformação aumentava à medida que folgas maiores eram testadas e os valores atingidos eram muito superiores as deformações esperadas para as respectivas características do tipo de corte indicado pelas regiões de penetração e fratura. Os melhores resultados de corte foram obtidos na regulagem de folga entre 4 e 8%t, com rebarbas inferiores a 1,5%t, menores frações da região de deformação e interface corte/fratura mais regulares do que nas demais faixas de folga.
Título em inglês
Optimization the cut edge of a hot rolled interstitial free steel using a guillotine type shearing machine
Palavras-chave em inglês
Guillotine
Interstitial free steels
Shearing
Resumo em inglês
The automotive industry's demand for high formability steels for use in exposed body panels motivated the development of several interstitial free (IF) steels specifications at Companhia Siderurgica Nacional. The "IF-Ti" steel specification belongs to the special deep drawing steels group (CSN EEP-IF), with yield strength <380 MPa, and among all grades of steel processed in the cold rolling lines is the one with the highest amount of deviation by burr marks and other problems related to shearing. The generation of an excessive burr height is related to a poor cut quality. During the cold rolling process the burr can increase in size, break off, mark the work rolls and therefore increase production costs per deviation and early exchange of cylinders. In the pickling lines, the exit shear is the device responsible for separating the coils welded at the beginning of the process and to define the cutting head and tail characteristics, either through guillotine cutting. Aiming to increase quality, productivity, reduce losses during the process and meet the requirements of internal and external customers, it was necessary to develop the guillotine cutting process of the IF steel sheet extremities (head and tail) in the exit shears of Continuous Pickling Lines #3 and #4 at CSN. Through the cutting simulation in the laboratory, using the same forward speed and rake angle adopted in the field equipment, was evaluated the relationship between the adjustment of clearance between blades and the behavior shear force versus displacement. In addition, through the analysis by scanning electron microscopy (SEM) it was possible to observe the effect of several settings on the fracture surface, identifying the different regions cited in the literature and its relation to the microstructural characteristics and to the material properties. It was found that the shear stress during cutting reduced as the gap increased linearly to a range between 6 and 12%t in samples of IF-Ti steel with 1.5 mm thick. In the micrographs taken by SEM, it was observed that the interfaces between burnished and fracture were irregular in all cases, where an intermediate depth, with mixed aspect between the burnished and fracture depths was related to mismatch of crack fronts mainly due to the large fracture angle. Both cut profiles as the fracture surfaces showed that the burnished depth decreased with increasing the gap to some extent, since from the behavior change of shear stress, it started to increase. It was also possible to verify that the fraction of therollover depth increased as larger gaps were tested and the values achieved were much higher than expected for the rollover characteristics of the respective type of cut indicated by the burnished and fracture depths. The best cutting results were obtained for clearance adjustment between 4 and 8%, resulting in burrs below 1.5%t, smaller rollover depth and more regular burnished/fracture interface than in other clearance ranges tested.
 
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EMD11002.pdf (3.75 Mbytes)
Data de Publicação
2012-09-26
 
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