• Notícias
• Midiateca
• Eventos
• Blog

Notícias

Falha prematura de um molde de injeção de alumínio

segunda-feira, 8 de agosto de 2011 11:09

No dia-a-dia da indústria, ferramentas e componentes que param de funcionar antes do previsto geram perdas econômicas e atrasos no processo produtivo. Essas falhas prematuras, causadas por mecanismos de desgaste, fadiga, corrosão ou atrito, são objeto de estudo da engenharia de superfícies, já que, geralmente, se originam na superfície dos materiais.

No Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies, mais precisamente na seção UCS (Universidade de Caxias do Sul), a falha precoce de um molde de injeção de alumínio usado por uma empresa da região da Serra Gaúcha foi o ponto de partida para um estudo que envolveu o trabalho de dois doutores e o uso de quatro instrumentos de análise. O molde tinha sido utilizado em condições normais de produção, até a detecção de defeitos nas peças injetadas. Com trincas na sua superfície, o molde teve que ser afastado da produção, tendo atingido, apenas, 16% da sua vida útil prevista.

Após levantar junto à empresa as condições de fabricação e operação da peça, os pesquisadores se submergiram na investigação das possíveis causas da formação de trincas: a microestrutura do aço, o tratamento térmico, o processo de fabricação e acabamento e o tratamento superficial (um tratamento duplex, de nitretação a plasma seguida de revestimento PVD).

"O método científico e a nossa experiência em microscopia eletrônica nos afastaram de algumas falsas pistas e nos deram as evidências necessárias para reconstruir o mecanismo de falha", afirma o professor Carlos A. Figueroa, que participou do estudo. De fato, o vilão da história foi um elemento que não tinha sido considerado inicialmente: uma pedra de enxofre utilizada para polir o molde.

Em poucas palavras, o mecanismo pode ser explicado da seguinte maneira.  Partículas de enxofre provenientes dessa pedra encontraram, na superfície rugosa do molde, poros propícios para se incrustarem. Ao se aplicar o revestimento PVD, os pontos com incrustações de enxofre ficaram com uma aderência menor ao revestimento, que acabou se desprendendo e deixando o aço exposto. Sem proteção nesses pontos, o aço ficou mais vulnerável à ação das mudanças de temperatura próprias do processo de injeção de alumínio. Assim, a fadiga térmica gerou trincas, que acharam um campo favorável à propagação na microestrutura grosseira do aço revenido do molde.

"Esses resultados reforçam a importância do tratamento de superfícies para o bom desempenho dos moldes", destaca Santiago Corujeira Gallo, que participou do estudo como pesquisador colaborador do Instituto. Os resultados do estudo foram informados à empresa e, com consentimento dela, foram apresentados num encontro nacional da cadeia de ferramentas, moldes e matrizes e publicados num periódico internacional (S. Corujeira Gallo, Carlos A. Figueroa and Israel J.R. Baumvol. Premature thermal fatigue failure of aluminium injection dies with duplex surface treatment. Materials Science and Engineering: A. Article in Press, Accepted Manuscript).

Os pesquisadores deixam uma sugestão para os fabricantes de moldes: não utilizar pedras enxofradas para polir moldes que posteriormente receberão revestimentos PVD. Ou, se não for possível evitar o uso desse tipo de pedras abrasivas, utilizar métodos de limpeza apropriados para eliminar as inclusões de enxofre antes da aplicação do revestimento.

Entenda a tecnologia: microscopia eletrônica de varredura

O microscópio eletrônico de varredura (MEV) fornece imagens tridimensionais com aumento de até 300.000 vezes, possibilitando a visualização de objetos de cerca de 10 nanômetros (1 nanômetro= 10 -9 metros).  Essas imagens, muito além de revelarem ao leigo a beleza do mundo nanomêtrico, são riquíssimas em informações técnicas—informações cujo aproveitamento é diretamente proporcional ao conhecimento do pesquisador encarregado de interpretá-las. O MEV do Instituto tem também capacidade de análise de composição química por dispersão de energia de raios X (técnica conhecida como EDS). O detector EDS trabalha em nível atômico para identificar os elementos químicos presentes nas amostras.

Fonte: Gerência de Comunicação do Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies

Palavras-chave: 2010, divulgação, engenharia de superfície, engenharia de superfícies, estudo de falha, fadiga térmica, figueroa, injeção de alumínio, Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies, molde, notícia, UCS