Revestimentos superficiais alternativos para aumento da vida útil de coquilhas de aço H13 utilizadas na fundição da liga AlSi12Cu4Ni2Mg

dc.contributor.advisor1Afonso, Conrado Ramos Moreira
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2176215981291453
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0001-7505-8467
dc.contributor.authorBandeira Neto, Guilherme
dc.contributor.authorlatteshttps://lattes.cnpq.br/2334309752110172
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0000-0002-2071-7637
dc.date.accessioned2025-05-29T17:18:32Z
dc.date.issued2020-06-19
dc.description.abstractThis work was evaluated using options for protective coating which improved the hot working H13 steel mold availability in casting manufacturing of AlSi12Cu4Ni2Mg alloy. To reach this goal, the coating must be resistant to wear and to an aluminum soldering process. This takes place through aluminum diffusion from a solidified aluminum alloy in the direction of H13 steel matrix. Process cycle is a sequence of pouring melted aluminum into the mold, followed by solidification time, extraction of the finished part and the closing of the mold. In test performances, a tile of the mold, the pin, was chosen as a specimen because it has constant contact with a cast aluminum alloy, supporting additional efforts like extraction under solidified material. The tested coatings were nitrocarburized, duplex (plasma nitriding process, multilayered based-CrAlN/CrTiN coating applied by cathodic arc) and boronized. The coated pins were assembled in a same permanent mold to become susceptible to the same productive variables as in the GDC (gravity die casting) process. To understand the evaluation of the surface degradation, one specimen was segregated for each coating in different conditions, comprising of one condition with pins which did not have worked, a second condition of pins which have worked 40,000 cycles and a third condition with a maximum lifespan of nitrocarburized and duplex coating. The specimens were characterized by Vickers microhardness, optical microscopy (OM), X-ray diffraction (XRD), Scanning electron Microscopy (SEM), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) and back-scattered electrons (BSE). As a conclusion, the Duplex based-CrAlN/CrTiN coating deposition by the cathodic arc in AISI H13 nitrided steel increased the mold working life within a 24% minimum, compared to the actual standard coating nitrocarburized coating. Boronized coating had an acceptable performance but to increase working life, it is necessary to adjust their production process.eng
dc.description.resumoNeste trabalho foram avaliadas alternativas de revestimento protetivo sobre moldes permanentes fabricados em aço H13 que apresentassem maior vida útil na fundição de ligas AlSi12Cu4Ni2Mg. Para atingir o objetivo, a camada proposta deve ser resistente ao desgaste e ao processo de soldagem, este que ocorre pela difusão do ferro da matriz de aço H13 em direção ao alumínio solidificado. Para realização dos testes práticos, os pinos do molde (coquilha) foram utilizados como corpos de prova porque contêm contato constante com alumínio fundido, suportando esforços adicionais de extração sob solidificação de liga. Entende-se como ciclo produtivo o processo de vazar metal no canal do molde até o preenchimento do mesmo, seguindo pelo processo de solidificação, extração da peça fundida e fechamento do molde. Os revestimentos testados foram nitrocarbonetação, revestimento duplex (composto de nitretação a plasma e arquitetura multicamada base CrAlN/CrTiN produzida por arco catódico) e boretação. Os pinos foram montados em um mesmo molde e expostos às mesmas variáveis produtivas no processo de fundição por gravidade de ligas de alumínio em ciclos constantes. Para comparação, foi reservada uma amostra de cada revestimento, sem sofrer interação com o alumínio, sendo um exemplar após 40.000 ciclos e um exemplar após final de vida útil (112.000 ciclos). Os corpos de prova foram caracterizados por ensaio de microdureza Vickers, microscopia óptica (MO), difração de raios-X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV) em conjunto com a espectroscopia dispersiva em energia de raios-X (EDS). Concluiu-se que o revestimento Duplex por deposição de camada base CrAlN/CrTiN via arco catódico sobre o aço AISI H13 nitretado possui, no mínimo, uma vida útil 24% maior comparado ao revestimento nitrocarbonetado, revestimento atual padrão utilizado, sem considerar a vantagem de uma nova deposição. A camada boretada mostrou-se eficiente, porém necessita de ajustes de processo para aumentar sua vida útil com segurança.
dc.description.sponsorshipNão recebi financiamento
dc.identifier.citationBANDEIRA NETO, Guilherme. Revestimentos superficiais alternativos para aumento da vida útil de coquilhas de aço H13 utilizadas na fundição da liga AlSi12Cu4Ni2Mg. 2020. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2020. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/22134.por
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/22134
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM
dc.relation.urihttps://doi.org/10.1016/j.surfin.2025.106248
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectRevestimento
dc.subjectBoretação
dc.subjectArco Catódico
dc.subjectRevestimento Duplex
dc.subjectCrAlN/CrTiN
dc.subjectAISI H13
dc.subjectFundição de alumínio
dc.subjectMolde Permanente
dc.subjectNitrocarbonetação
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
dc.titleRevestimentos superficiais alternativos para aumento da vida útil de coquilhas de aço H13 utilizadas na fundição da liga AlSi12Cu4Ni2Mg
dc.title.alternativeImproving H13 steel mold life applying surface coatings for AlSi12Cu4Ni2Mg cast alloyeng
dc.typeDissertação

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