Análise da integridade superficial e subsuperficial em inconel 718 após roleteamento convencional e a quente

Abstract

O roleteamento, tradução livre de “roller burnishing”, é um processo associado à fabricação de peças metálicas, sem remoção de material, que se beneficia do mecanismo de deformação plástica para melhorar vários aspectos mecânicos da peça, como aumento da tensão residual de compressão, aumento da dureza, resistência ao desgaste e diminuição da rugosidade superficial. Para tanto, emprega uma ferramenta de maior dureza que a peça, executando um movimento de avanço. A ferramenta pode ser estática ou dotada de movimento de rotação. O objetivo principal deste trabalho foi avaliar os efeitos superficiais e subsuperficiais do roleteamento, produzido por uma ferramenta em forma de rolo, com rotação livre, em peças de Inconel 718 na temperatura ambiente e sob aquecimento a 310 °C efetuado por um conjunto de resistências de quartzo montadas em torno da peça. A ferramenta adotada foi um rolamento de zircônia, a qual foi mantida sob um carregamento constante de 500 N, sendo executados quatro passes repetidos sobre uma peça cilíndrica previamente torneada. Para ambas as condições de temperaturas ensaiadas, e após cada passe de roleteamento, foram realizadas medidas de rugosidade, desvio de circularidade, nanodureza e tensão residual na superfície da peça. Em adição, foram feitas imagens da microestrutura por meio de microscopia eletrônica de varredura com posterior observação dos efeitos da deformação plástica usando a técnica EBSD. Como resultado, constatou-se que o roleteamento diminuiu tanto a rugosidade média aritmética (Ra) quanto o desvio de circularidade, em relação a peça inicial vinda do torneamento. Observou-se, ainda, que a tensão residual mudou do estado de tração para compressão. Ademais, o roleteamento convencional promoveu um aumento de dureza em cerca de 20% em relação à peça torneada, e de aproximadamente 30 % com auxílio do aquecimento. Na mesma direção, o roleteamento convencional diminuiu a rugosidade superficial em cerca de 60% em relação à peça torneada, enquanto a operação com aquecimento alcançou aproximadamente 75%.

Roller burning, translation of “roller burnishing”, is a process associated with the manufacture of metallic parts, without removing material, which takes advantage of the plastic deformation mechanism to improve various mechanical aspects of the part, such as increasing residual compressive stress, increased hardness, wear resistance and decreased surface roughness. To do so, use a tool that is harder than the part, executing a forward movement. The tool can be static or equipped with rotational movement. The main objective of this work was to evaluate the surface and subsurface effects of rolling, produced by a roller-shaped tool, with free rotation, on Inconel 718 parts at room temperature and under heating to 310 °C carried out by a set of resistance resistors. quartz mounted around the piece. The tool adopted was a zirconia bearing, which was kept under a constant load of 500 N, with four repeated passes being carried out over a previously turned cylindrical part. For both temperature conditions tested, and after each rolling pass, measurements of roughness, circularity deviation, nanohardness and residual stress were carried out on the surface of the part. In addition, images of the microstructure were taken using scanning electron microscopy with subsequent observation of the effects of plastic deformation using the EBSD technique. As a result, it was found that rolling reduced both the arithmetic mean roughness (Ra) and the circularity deviation, in relation to the initial part coming from the turning. It was also observed that the residual stress changed from the state of tension to compression. Furthermore, conventional rolling promoted an increase in hardness of around 20% in relation to the turned part, but approximately 30% with the aid of heating. In the same direction, conventional rolling reduced the surface roughness by approximately 60% in relation to the turned part, while the heated operation achieved approximately 75%.