Um projeto do Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) de São Paulo em parceria com o Laboratório de Fenômenos de Superfície (LFS) da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (Poli-USP) deverá facilitar, em muito, o desenvolvimento de materiais para a fabricação de cilindros de laminação, de matrizes de forjamento e de moldes de injeção para peças de alumínio.
Baseado no uso da modelagem computacional 3D, o projeto é cofinanciado pelo Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social (BNDES) e pela siderúrgica Gerdau, que participa dele por um motivo bastante prático. Além de aços tradicionais e especiais, a siderúrgica produz, na unidade de Pindamonhangaba (SP), cilindros de laminação e, na unidade de Charqueadas (RS), aços para fabricação de outras ferramentas, como matrizes de forjamento e moldes de injeção de alumínio. Certamente, deverá ser uma das primeiras companhias a aproveitar em seus centros de desenvolvimento os resultados das pesquisas do IPT e do LFS.
O projeto visa, em termos conceituais, permitir a realização de simulações computacionais e experiências tecnologicamente mais avançadas no que diz respeito à previsão da durabilidade das ferramentas utilizadas em cada um dos processos industriais em foco. Isso exigiu algumas providências. Para alimentar e validar o sistema de modelagem, o laminador de tiras a quente do Centro de Tecnologia em Metalurgia e Materiais do IPT foi modernizado, enquanto a prensa de forjamento e a injetora de alumínio já se encontram em fase de instalação e testes. A etapa de implantação deve ser encerrada em março de 2015 e o projeto, em 2016.
“Esse trabalho é uma inovação em nível mundial e estamos realizando sua divulgação em congressos no Brasil e no exterior“, explica a pesquisadora do IPT Ana Paola Villalva Braga. “O projeto permitirá desenvolver de uma forma muito mais simples e rápida os materiais a serem usados na fabricação das ferramentas, pois com a modelagem 3D será possível gerar, a partir de dados de material e condições de uso, uma previsão dos danos que a ferramenta será capaz de suportar e, assim, estimar a sua vida útil”.
Danos similares – De acordo com Braga, a opção pela pesquisa conjunta das três ferramentas (cilindro de laminação, matriz de forjamento e molde de injeção de alumínio) é explicável por elas apresentarem danos similares ao longo de seu uso, e por todas elas admitirem o trabalho de prospecção através da modelagem 3D. Essa modelagem, a ser feita, em três dimensões, pela equipe do LFS, incluirá a microestrutura do material, com as respectivas leituras da geração e propagação de danos, assim como a validação delas por ensaios em escala laboratorial e piloto.
Os ensaios em escala piloto têm sido realizados no IPT, por enquanto apenas no laminador, já modernizado, e em breve na prensa de forjamento e na injetora de alumínio. Ao mesmo tempo, os equipamentos do IPT também auxiliarão na validação dos modelos produzidos pelo LFS. Diga-se que essa “dobradinha” entre as duas entidades no estudo de materiais já vem de longe. O Centro de Tecnologia em Metalurgia e Materiais do IPT e o LFS vêm trabalhando juntos há nada menos do que 20 anos no desenvolvimento de ligas resistentes ao desgaste, principalmente para uso em cilindros de laminação para trabalhos a quente.
A modernização do laminador de tiras a quente do IPT foi uma tarefa complexa. Instalada na década de 1970, a máquina já havia passado por algumas atualizações, mas para o atual projeto era preciso um upgrade maior, pois os danos ao cilindro a serem estudados serão progressivos, havendo a necessidade de laminar, no mínimo, 2 mil placas em cada experimento. Após a reforma, o sistema pode ser alimentado com pouco menos do que 200 placas de aço por dia. Antes da reforma, a alimentação era manual e envolvia muito trabalho humano.
Os pesquisadores optaram pela automação da alimentação e da operação de todo o sistema. Agora, ele é capaz de levar as placas ao forno de indução, aquecê-las, levá-las ao laminador (um par de cilindros), operar a redução da espessura em cinco passes reversíveis, com sincronização do sistema de refrigeração de ferramentas e depois descartá-las. Também foi ampliada a capacidade de captação e registro de dados da máquina, da ferramenta e do material durante o processo.
O laminador foi reformado e modernizado juntamente com o forno de indução de placas, permitindo que esta célula de laminação (laminador e forno) passasse a trabalhar de maneira autônoma e que os dados do processo fossem continuamente registrados. “Podem ser tomados, agora, dados de temperatura, força e velocidade no material laminado, no cilindro de laminação e no laminador, ao mesmo tempo e em cada passe, desde a primeira até a última placa laminada pelo par de cilindros“, diz Braga, acrescentando que na atual configuração o laminador tem capacidade de processar chapas de até 30 mm de espessura.
Fonte: Ipesi
