Made available in DSpace on 2016-03-15T19:36:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carolina Sayuri Hattori.pdf: 7042218 bytes, checksum: 0bc43ea853ac897f08d717277994e267 (MD5) Previous issue date: 2012-02-10 / IPEN - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares / The fatigue and toughness resistance are properties that exerts a strong influence on the spring suspension performance in the vehicles. The choice of SAE 9254 steel is due to the wide utilization in the springs fabrication and to have fatigue and toughness properties. The manufacture of SAE 9254 spring steel has been made by hot rolling process and submitted to heat treatment of quenching and tempering by conventional process or by cold process with induction heat treatment. Therefore, it is important to study the performance of this steel in these two processes. This study investigated the effect of the two production process and compared hardness and fatigue mechanical properties. The hardness is compatible with the heat treatment and the microstructure present in each condition. The shot peening induced a compressive residual stress which increased the fatigue life of SAE 9254 steel. The residual stress profile from the surface of springs showed a peak in the values of compressive stress for both manufacturing processes. The maximum residual stress in the cold processed spring was higher than the hot processed spring and maintained much higher values along the thickness of the spring from the surface, resulting from manufacturing processes. The fatigue cracking of the springs, produced by both process without shot peening, started by torsional fatigue process, with typical macroscopic propagation, showing stretch marks with high plastic deformation depending on the request type that accentuates the shear stresses. / A resistência à fadiga e a tenacidade são propriedades que exercem uma grande influência no desempenho das molas de suspensão dos veículos. A escolha do aço SAE 9254 ocorreu devido à sua ampla utilização na fabricação dessas molas e por possuir propriedades de fadiga e tenacidade. A fabricação de molas do aço SAE 9254 tem sido feita pelo processo de enrolamento a quente e submetido a tratamentos térmicos de têmpera e revenimento convencional ou pelo processo a frio e têmpera e revenimento por indução. Portanto, torna-se importante estudar o desempenho desse aço nesses dois processos. Esse trabalho investigou o efeito dos dois processos de produção e comparou as propriedades mecânicas em fadiga e dureza. Os valores de dureza das molas nas diversas condições investigadas estão compatíveis com o tratamento térmico e com a microestrutura presente em cada condição. O jateamento das molas induziu a uma tensão residual compressiva que aumentou consideravelmente a resistência à fadiga do aço SAE 9254. O perfil de tensão residual a partir da superfície das molas jateadas apresentou um pico nos valores de tensão de compressão para ambos os processos de fabricação. A tensão residual máxima na mola processada a frio e jateada foi superior à da mola processada a quente e mantiveram valores bem mais elevados ao longo da espessura da mola a partir da superfície, decorrentes dos processos de fabricação. As trincas por fadiga das molas fabricadas por ambos os processos sem jateamento tiveram seu início pelo processo de fadiga torcional, com propagação macroscópica típica, apresentando sinais de estrias com elevada deformação plástica em função do tipo de solicitação que acentua as tensões de cisalhamento.

A otimização de processos e a redução de custos são os dois principais fatores que sustentam a competitividade das indústrias atualmente. Diante deste cenário, buscou-se otimizar o processo de fabricação de barras trefiladas de aço mola SAE 9254, através da eliminação do recozimento anterior ao processo de trefilação, por intermédio de um resfriamento controlado no cooling conveyor, na laminação.. Para isso, a taxa de resfriamento do fio-máquina após a laminação foi variada a fim de garantir a homogeneização da dureza ao longo das espiras, característica essa essencial para o processamento na trefila. Além da redução de custos com o recozimento, se o objetivo fosse alcançado, poder-se-ia otimizar o processo de reaquecimento deste aço na laminação. Como resultado, seria possível melhorar a qualidade superficial do fio-máquina e, por conseqüência, aumentar o rendimento metálico do produto, sem que a descarbonetação máxima e média fossem prejudicadas. Os experimentos foram desenvolvidos com base no resfriamento do fio-máquina no cooling conveyor. Durante o processamento na laminação, foi realizada uma amostragem especial a fim de mapear a variação das propriedades ao longo das espiras. Os resultados apontaram que é possível a otimização do processo de fabricação do aço mola SAE 9254, principalmente para a condição de resfriamento na laminação quando utilizado um escalonamento na velocidade de transporte do fio-máquina no cooling conveyor. Este incremento nas velocidades de deslocamento do material, feita através do escalonamento da velocidade, propicia uma alteração nos “pontos quentes” das espiras, gerando uma uniformidade maior em seu resfriamento, garantindo assim, uma homogeneidade nas propriedades mecânicas. / The process optimization and cost reduction are the two main factors that gives sustainability for today industries competitiveness. For this reason, it was attempted to optimize the manufacturing process of cold draw bars of SAE 9254 spring steel by eliminating pre-annealing of wire drawing, through a controlled cooling on the cooling conveyor, in the rolling mill process. For this, the cooling rate of wire rod after rolling process was varied to ensure the homogeneity of hardness along the coil, the essential feature for wire drawing process. In addition to reducing costs annealing, if the purpose was reached, the reheating process would be optimized in the rolling mill. As a result, it would be possible to improve the surface quality of wire rod and, consequently, increase the metallic yield of the product, without the decarburization maximum and average were damaged. The experiments were developed based on wire rod cooling thermograph in the cooling conveyor. During rolling mill processing, special sampling was performed to map the variation of properties along the coils. The results showed that it is possible to optimize the manufacturing process of the SAE 9254 spring steel, mainly for the cooling condition in the rolling process when scaling speeds in wire rod transportation was used on the cooling conveyor. This speed increase of the material transportation, through the scaling speed, provides a change in "hot spots" of the coils, generating a greater uniformity in their cooling, thus ensuring uniformity in mechanical properties.

A otimização de processos e a redução de custos são os dois principais fatores que sustentam a competitividade das indústrias atualmente. Diante deste cenário, buscou-se otimizar o processo de fabricação de barras trefiladas de aço mola SAE 9254, através da eliminação do recozimento anterior ao processo de trefilação, por intermédio de um resfriamento controlado no cooling conveyor, na laminação.. Para isso, a taxa de resfriamento do fio-máquina após a laminação foi variada a fim de garantir a homogeneização da dureza ao longo das espiras, característica essa essencial para o processamento na trefila. Além da redução de custos com o recozimento, se o objetivo fosse alcançado, poder-se-ia otimizar o processo de reaquecimento deste aço na laminação. Como resultado, seria possível melhorar a qualidade superficial do fio-máquina e, por conseqüência, aumentar o rendimento metálico do produto, sem que a descarbonetação máxima e média fossem prejudicadas. Os experimentos foram desenvolvidos com base no resfriamento do fio-máquina no cooling conveyor. Durante o processamento na laminação, foi realizada uma amostragem especial a fim de mapear a variação das propriedades ao longo das espiras. Os resultados apontaram que é possível a otimização do processo de fabricação do aço mola SAE 9254, principalmente para a condição de resfriamento na laminação quando utilizado um escalonamento na velocidade de transporte do fio-máquina no cooling conveyor. Este incremento nas velocidades de deslocamento do material, feita através do escalonamento da velocidade, propicia uma alteração nos “pontos quentes” das espiras, gerando uma uniformidade maior em seu resfriamento, garantindo assim, uma homogeneidade nas propriedades mecânicas. / The process optimization and cost reduction are the two main factors that gives sustainability for today industries competitiveness. For this reason, it was attempted to optimize the manufacturing process of cold draw bars of SAE 9254 spring steel by eliminating pre-annealing of wire drawing, through a controlled cooling on the cooling conveyor, in the rolling mill process. For this, the cooling rate of wire rod after rolling process was varied to ensure the homogeneity of hardness along the coil, the essential feature for wire drawing process. In addition to reducing costs annealing, if the purpose was reached, the reheating process would be optimized in the rolling mill. As a result, it would be possible to improve the surface quality of wire rod and, consequently, increase the metallic yield of the product, without the decarburization maximum and average were damaged. The experiments were developed based on wire rod cooling thermograph in the cooling conveyor. During rolling mill processing, special sampling was performed to map the variation of properties along the coils. The results showed that it is possible to optimize the manufacturing process of the SAE 9254 spring steel, mainly for the cooling condition in the rolling process when scaling speeds in wire rod transportation was used on the cooling conveyor. This speed increase of the material transportation, through the scaling speed, provides a change in "hot spots" of the coils, generating a greater uniformity in their cooling, thus ensuring uniformity in mechanical properties.

A otimização de processos e a redução de custos são os dois principais fatores que sustentam a competitividade das indústrias atualmente. Diante deste cenário, buscou-se otimizar o processo de fabricação de barras trefiladas de aço mola SAE 9254, através da eliminação do recozimento anterior ao processo de trefilação, por intermédio de um resfriamento controlado no cooling conveyor, na laminação.. Para isso, a taxa de resfriamento do fio-máquina após a laminação foi variada a fim de garantir a homogeneização da dureza ao longo das espiras, característica essa essencial para o processamento na trefila. Além da redução de custos com o recozimento, se o objetivo fosse alcançado, poder-se-ia otimizar o processo de reaquecimento deste aço na laminação. Como resultado, seria possível melhorar a qualidade superficial do fio-máquina e, por conseqüência, aumentar o rendimento metálico do produto, sem que a descarbonetação máxima e média fossem prejudicadas. Os experimentos foram desenvolvidos com base no resfriamento do fio-máquina no cooling conveyor. Durante o processamento na laminação, foi realizada uma amostragem especial a fim de mapear a variação das propriedades ao longo das espiras. Os resultados apontaram que é possível a otimização do processo de fabricação do aço mola SAE 9254, principalmente para a condição de resfriamento na laminação quando utilizado um escalonamento na velocidade de transporte do fio-máquina no cooling conveyor. Este incremento nas velocidades de deslocamento do material, feita através do escalonamento da velocidade, propicia uma alteração nos “pontos quentes” das espiras, gerando uma uniformidade maior em seu resfriamento, garantindo assim, uma homogeneidade nas propriedades mecânicas. / The process optimization and cost reduction are the two main factors that gives sustainability for today industries competitiveness. For this reason, it was attempted to optimize the manufacturing process of cold draw bars of SAE 9254 spring steel by eliminating pre-annealing of wire drawing, through a controlled cooling on the cooling conveyor, in the rolling mill process. For this, the cooling rate of wire rod after rolling process was varied to ensure the homogeneity of hardness along the coil, the essential feature for wire drawing process. In addition to reducing costs annealing, if the purpose was reached, the reheating process would be optimized in the rolling mill. As a result, it would be possible to improve the surface quality of wire rod and, consequently, increase the metallic yield of the product, without the decarburization maximum and average were damaged. The experiments were developed based on wire rod cooling thermograph in the cooling conveyor. During rolling mill processing, special sampling was performed to map the variation of properties along the coils. The results showed that it is possible to optimize the manufacturing process of the SAE 9254 spring steel, mainly for the cooling condition in the rolling process when scaling speeds in wire rod transportation was used on the cooling conveyor. This speed increase of the material transportation, through the scaling speed, provides a change in "hot spots" of the coils, generating a greater uniformity in their cooling, thus ensuring uniformity in mechanical properties.