BRPI0809296B1 - Método para produzir um virabrequim, em particular para motores a diesel - Google Patents

Description

(54) Título: MÉTODO PARA PRODUZIR UM VIRABREQUIM, EM PARTICULAR PARA MOTORES A DIESEL (51) lnt.CI.: C21D 5/00; C21D 9/30; C21D 1/18; F16C 3/04 (30) Prioridade Unionista: 16/04/2007 DE 102007018230.0, 23/08/2007 EP 07 016 546.9 (73) Titular(es): THYSSENKRUPP METALÚRGICA CAMPO LIMPO LTDA.

(72) Inventor(es): SÉRGIO STAFANO GUERREIRO /3

Relatório Descritivo da Patente de invenção para: “MÉTODO PARA PRODUZIR UM VIRABREQUIM, EM PARTICULAR PARA MOTORES A DIESEL”.

Descrição [001] A invenção refere-se a um método para produzir um virabrequim, em particular para motores a diesel, onde uma peça fundida no virabrequim é produzida a partir de ferro fundido dúctil austemperado (ADI), sendo a peça fundida sujeita a tratamento térmico combinado com ferro fundido dúctil austemperado onde a peça fundida adquire alta resistência mecânica e dureza.

[002] O ferro fundido austemperado (ADI) é um ferro fundido temperado e revenido isoterm i carne nte, com baixo empenamento, com grafite esferoídal. O material é caracterizado por uma combinação favorável de resistência mecânica e alongamento, bem como alta tolerância à fadiga e comportamento de desgaste favorável. O ferro fundido com grafite esferoídal (GGG) forma a base para o ADI, sendo normalmente o derretimento feito em liga com pequenas quantidades de cobre, molibdênio, manganês e níquel. As peças fundidas usinadas são aquecidas em um forno a uma atmosfera de gás protetora para uma temperatura de austenitização de 850 a 950¾ e após ser mantida por várias horas, são temperadas a uma temperatura entre 220 e 450 °C, Nesta temperatura, uma transformação estrutural ocorre com a formação de uma estrutura tipo bainita composta de ferrita sem carboneto acicular e austenita residual estabilizada enriquecida com carbono.

[003] Como resultado das boas propriedades mecânicas - alta ductilidade, resistência à tensão, resistência a desgaste, dureza e boas propriedades de alongamento - o ferro fundido dúctil austemperado também é usado na engenharia mecânica e na indústria automotiva. É muito difícil usinar as peças fundidas após o tratamento térmico ADI e, na maioria dos casos, isto somente é possível por esmerilhagem. Por esta razão, em muitos casos, as peças fundidas precisam ser usinadas quanto ao tamanho antes do tratamento térmico. Neste caso, a distorção térmica e as alterações em volume causadas pela transformação estrutural devem ser levadas em conta. A produção é cara e há uma grande quantidade de refugo, pois não há possibilidade ou somente uma possibilidade muito limitada de usinagem

2/3 após o tratamento térmico. No caso de geometrias complexas das partes mecânicas, por exemplo, virabrequins e haste de conexão, é difícil produzir superfícies de encosto dimensionalmente estáveis para as hastes de conexão e os encostos do eixo, com tolerâncias requeridas na prática, em especial após o tratamento térmico requerido para o material fundido ADI.

[004] Começando com o método que tem as características inicialmente descritas, o objeto é alcançado de acordo com a invenção onde as superfícies que formam as superfícies de encosto para as hastes de conexão e encostos de eixo têm seu tamanho diminuído antes do tratamento térmico ADI. Após o tratamento térmico, um revestimento é aplicado às superfícies de encosto, sendo a espessura da camada combinada com a diminuição de tamanho e desvios dimensionais que resultam do tratamento térmico. Finalmente, as superfícies de encosto revestidas são acabadas por usinagem até as dimensões geométricas finais sem a necessidade de usinar as superfícies de encosto da peça fundida após o tratamento térmico.

[005] A peça fundida pode ser usinada antes do tratamento térmico ADI para diminuir o tamanho das superfícies da peça fundida que formam as superfícies de encosto.

[006] O revestimento é adequadamente depositado nas superfícies de encosto após o processo de tratamento térmico e antes da usinagem final das superfícies de encosto com a espessura do revestimento estando entre 100 pm e 800 pm, por exemplo, por meio do uso de um Revestimento de Spray de Plasma ou Térmico depositado nas superfícies de encosto. O revestimento será usinado à dimensão e forma finais das superfícies de encosto. Por meio de acabamento em usinagem de 20% a 80% do revestimento aplicado nas superfícies de encosto são removidos novamente. Portanto, signifieativamente menos refugo é produzido em comparação com os processos de estado da técnica, onde a própria peça fundida é usinada para se obter as superfícies de encosto.

[007] O ferro dúctil austemperado transmite alta resistência mecânica e dureza

3/3 ao virabrequim. O revestimento delgado nas superfícies de encosto é depositado após o tratamento térmico ADI e permite usinar as superfícies de encosto sem a necessidade de usinar a fundição ADI. A espessura de revestimento compensará os desvios dimensionais causados pelo tratamento térmico. Como resultado da usinagem dessas superfícies, altos requisitos com relação à qualidade de superfície das superfícies usinadas e também com relação à consistência dimensional das superfícies usinadas, podem ser mantidos. A combinação das etapas do processo de acordo com a invenção permite que os virabrequins, em especial para os motores a diesel para carga leve e carga média, sejam fabricados de maneira econômica e substancialmente com menos refugo, sendo esses virabrequins caracterizados pelas excelentes propriedades mecânicas e também pela consistência dimensional muito boa nas superfícies de encosto para as hastes de conexão e encostos do eixo.

[008] O tratamento térmico ADI da peça a ser usinada compreende o aquecimento da peça a ser usinada em uma atmosfera de gás protetora para uma temperatura de austenitização a 850 a 950°C, temperando a peça a ser usinada a uma temperatura de transformação entre 220 e 450°C e mantendo a temperatura de transformação por várias horas para a transformação isotérmica da microestrutura. A temperatura da transformação isotérmica influencia a microestrutura que está sendo formada e, dessa forma, as propriedades mecânicas da peça fundida usinada. Dureza e resistência de materiais maiores são obtidas com a diminuição da temperatura.

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Claims (5)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Método para produzir um virabrequim, em particular para motores a diesel, onde uma peça fundida do virabrequim é produzida em ferro fundido dúctil austemperado (ADI), sendo a peça fundida sujeita a tratamento térmico combinado com um ferro fundido dúctil austemperado, caracterizado pelo fato de que as superfícies, que formam as superfícies de encosto para as hastes de conexão e o encosto do eixo, têm seu tamanho diminuído antes do tratamento térmico ADI, e que após o tratamento térmico um revestimento é aplicado às superfícies de encosto, sendo a espessura da camada combinada a uma diminuição de tamanho e desvios dimensionais como resultado do tratamento térmico e que as superfícies de encosto revestidas são finalmente acabadas por usinagem para as dimensões geométricas finais sem a necessidade de usinagem nas superfícies de encosto da peça fundida após o tratamento térmico.
2. 2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a peça fundida é usinada para diminuir o tamanho das superfícies da peça fundida que formam as superfícies de encosto antes do tratamento térmico ADI.
3. 3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2 caracterizado pelo fato de que o tratamento térmico compreende o aquecimento da peça fundida usinada em uma atmosfera de gás protetora para uma temperatura de austenitização de 850 a 950°C, temperando a peça fundida usinada a uma temperatura de transformação entre 220 e 450 °C e mantendo a temperatura de transformação por várias horas para a transformação isotérmica da microestrutura.
4. 4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o revestimento é aplicado às superfícies de encosto com uma espessura de camada entre 100 pm e 800 pm após o tratamento térmico da peça fundida.
5. 5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que 20% a 80% do revestimento aplicado às superfícies de encosto é removido novamente durante o acabamento por usinagem.