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Materiais e Processos de Fabricação de Fixadores Automotivos
Jan 03,2024
O desenvolvimento da tecnologia do processo de aperto dos fixadores automotivos e dos próprios fixadores roscados baseia-se nas necessidades de confiabilidade da conexão e leveza estrutural, sendo resultado do avanço no design de conexões roscadas, no processo e na tecnologia de materiais. A chave para as uniões parafusadas é controlar a força de pressão axial dos parafusos. Para alcançar o controle preciso da força axial dos parafusos, é necessário garantir diversos aspectos, como o projeto e a seleção dos fixadores, o controle do coeficiente de atrito, e o uso correto dos métodos de aperto.
O material dos fixadores de automóveis
A maioria dos aços para parafusos de alta resistência são aços médios em carbono e aços-liga médios em carbono, todos utilizados após tratamento térmico de têmpera e revenimento. Após o tratamento térmico (têmpera e revenimento), sua microestrutura é martensita revenida + carboneto. Após o ultra-refinamento da austenita antes da têmpera, comprovou-se que suas propriedades mecânicas podem ser melhoradas. Comparado ao tradicional tratamento térmico de grão fino do aço, quando a austenita é refinada para menos de 10 μm, todas as propriedades mecânicas são significativamente aprimoradas. No caso do aço para parafusos de alta resistência, apenas melhorar a resistência e tenacidade ou apenas refinar o grão não consegue atender plenamente às exigências de aplicação. Por exemplo, quando a resistência à tração da maioria dos aços estruturais de liga é elevada para 1200 MPa, ocorrerá fratura retardada; portanto, aumentar ainda mais a resistência resultará na perda do valor de uso e causará maior insegurança. Do ponto de vista prático, melhorar a resistência à fadiga e a vida útil sob fadiga é um tema particularmente importante e mais desafiador para aprimorar a resistência à fratura retardada.
A melhoria do desempenho antifadiga dos fixadores automotivos está relacionada à melhoria da limpeza do aço carbono, especialmente à mudança no tamanho e na distribuição dos óxidos. Trata-se de um desafio complexo para o processo metalúrgico em forno elétrico utilizado na produção desse tipo de aço, o que exige a cooperação de todas as partes. Aumentar a resistência à fratura retardada não só está ligado ao refinamento do grão, como também à estrutura do aço e ao estado das fronteiras de grão. Pesquisas científicas mostram que, quando os grãos de austenita são refinados para 2 μm, a fratura retardada não é melhor do que com grãos maiores. A fratura retardada é essencialmente um fenômeno de fragilização por hidrogênio, que geralmente se desenvolve na forma de fratura intergranular, tornando-se, portanto, suscetível de ser atrasada durante o uso — uma fratura friável por hidrogênio. A resistência do aço secundário endurecido desenvolvido é 200-400 MPa superior à do aço temperado e revenido comum, o que pode ser explicado pelo trabalho a frio do aço. Quando a amostra de aço é carregada até seu limite de escoamento, a carga é rapidamente removida. Na carga secundária, a resistência do aço aumenta visivelmente, mas a plasticidade e a tenacidade exibidas são todas reduzidas.
Além disso, por meio da observação microscópica, a distribuição da rede atômica do aço trefilado a frio é mais ordenada e regular do que a original, o que também evidencia a melhoria no seu desempenho de resistência. Ao adotar tratamento térmico por aquecimento elétrico e tratamento térmico cíclico para o tratamento térmico de grãos finos de austenita, utiliza-se como referência o efeito de grãos finos observado em aços estrangeiros. Utilizando a segregação nas fronteiras dos grãos de austenita, as fronteiras das fases atômicas são reforçadas por difração de elétrons de baixa energia e cálculos da temperatura nas fronteiras dos grãos.
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