O PROCESSO DE ESTAMPAGEM PRESS HARDENING E SEU IMPACTO NO MEIO AMBIENTE

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Dentre várias soluções desenvolvidas ao longo dos últimos anos para este problema, um deles mostra-se mais inovador. O processo de conformação a quente, ou também chamado “Hot forming” ou “Press Hardening” é o processo de conformação que se utiliza de blanques, que são aquecidos anteriormente em um forno dentro de parâmetros controlados. Após este período, o blanque é encaminhado para a prensa de estampagem, onde é conformado. É durante este momento que a têmpera do material ocorre, pois, o resfriamento é realizado dentro da ferramenta, que é acontece com água circulando dentro da matriz. Posteriormente, acontece os processos de acabamento, onde se retira a carepa gerada pelo processo de resfriamento, além do processo de corte, tanto do perfil final, quanto da furação.

O impacto positivo deste processo na aplicação final (veículo automotor) é inquestionável, pois possibilita uma redução considerável na massa do veículo. Porém, qual é o impacto da utilização deste processo em toda a cadeia de fornecimento? Este projeto visa levantar informações, investigar e analisar dados dos impactos ambientais da produção do material AHSS (Advanced High Strength Steel) na usina de aço, e do impacto ambiental na empresa que produz as peças com a tecnologia de conformação à quente. Estas informações serão utilizadas para analisar se, realmente, existe um benefício sustentável ao se utilizar este processo.

- OBJETIVOS

- OBJETIVO GERAL

Analisar, através de fatos e dados, o impacto ambiental em toda a cadeia produtiva, da produção de aços AHSS para conformação à quente e da produção de componentes automotivos com este processo especial. Com estas informações, verificar se o impacto positivo da utilização desta tecnologia em veículos automotores é alto o suficiente para que este processo seja considerado sustentável.

- OBJETIVOS ESPECÍFICOS

- Revisar bibliografia sobre Press Hardening;

- Revisar bibliografia sobre AHSS;

- Buscar material junto às montadoras automotivas sobre os desafios atuais da indústria automobilística na questão da sustentabilidade;

- Buscar material junto às usinas sobre AHSS;

- Buscar material junto às fornecedoras de sistemas Press Hardening sobre detalhes técnicos do processo;

- Realizar encontros periódicos com o professor orientador;

- Compilar as informações, dando base para o projeto em questão;

- Comparar o impacto positivo de utilizar componentes produzidos por este processo em veículos automotores e o impacto negativo gerado na cadeia de produção para produção destes componentes;

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- EMBASAMENTO TEÓRICO

- PALAVRAS-CHAVE:

Press Hardening; conformação a quente; AHSS; hot forming; sustentabilidade;

- TEORIA DE BASE:

Devido à demanda por redução de massa dos veículos, das melhorias na segurança dos veículos, a necessidade de fabricar componentes estruturais com aços de alta resistência é aparente. O processo denominado Press Hardening foi desenvolvido e patenteado por uma empresa sueca (Plannja), que usou o processo para lâminas de serras e lâminas de cortadores de grama. Em 1984 Saab Automobile AB foi a primeira fabricante de veículos que aprovou um componente de aço boro endurecido para o veículo Saab 9000 (Berglund, 2008). O número de peças produzidas aumentou de 3 milhões de peças / ano em 1987 para 8 milhões de peças / ano em 1997. Desde o ano de 2000, mais peças estampadas à quentes têm sido utilizados nos carros e o número de peças produzidas / ano subiu para aproximadamente 107 milhões de peças / ano em 2007 (Aspacher, 2008).

Mundialmente a engenharia de mobilidade vem sendo condicionada por exigências de legislação, visando uma maior segurança e uma maior redução de peso dos veículos, visando a redução de emissão de CO2. Podem ser citados os para-choques, pilares A/B/C, reforços de teto, de assoalho e barras de impacto laterais dianteiras e traseiras (Figura 1) como os componentes de segurança veicular mais importantes no desempenho durante colisões e que utilizam a conformação a quente como processo de fabricação.

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Figura 1: Componentes automotivos fabricados pelo processo Press Hardening (Arcelor Mittal, 2014)

Os maiores níveis de resistência mecânica em peças de chapas são obtidos com o processo de Press Hardening, onde o blanque previamente aquecido é conformado e resfriado dentro da ferramenta.

Press Hardening difere do processo convencional em todas as etapas do desenvolvimento de um estampado (simulação, projeto de ferramental, layout da linha, equipamentos e insumos de produção).

Atualmente existem duas variantes principais para esta tecnologia: processo direto e o processo indireto.

No processo de estampagem a quente direto (Figura 2), um blanque é aquecido em um forno, transferido para a prensa de conformação e, posteriormente, formada e temperada em uma ferramenta fechada, onde acontece o resfriamento.

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Figura 2: Processo direto de Press Hardening (Altan 2006)

O aquecimento do blanque no processo direto dura um tempo que varia de 5 a 10 minutos, até que o mesmo atinja uma temperatura de 900ºC, para que possa se desenvolver uma estrutura austenítica. Após, ocorre a transferência para a prensa. Neste processo, o material deve apresentar temperatura em torno de 650 à 850ºC.

O resfriamento acontece em simultâneo ou logo após a estampagem de conformação, utilizando matrizes de ferramenta refrigeradas à água, transformando a estrutura em estrutura martensítica. A taxa de resfriamento deve estar na ordem de 50 a 70 ºC.

O processo de estampagem a quente indireta (figura 3) é caracterizado pela utilização de uma peça com conformação a frio quase completa, que está sujeita apenas a uma operação de têmpera e de calibração na prensa após austenitização. (Merklein et al., 2008).