Recuperação de eixo de comando através de aumento da dureza superficial por processo termoquímico de cementação sólida em caixa seguido por têmpera

Abstract

O motor de combustão interna está presente em diversos setores da indústria como o de geração de energia e o automobilístico. As partes móveis presentes no motor e em outros sistemas mecânicos ao longo do seu funcionamento e condições de operação estão sujeitas ao desgaste, onde podemos citar como exemplo o eixo de comando que é um dos principais componentes de um motor à combustão responsável pela sincronia de abertura e fechamento das válvulas resultando no seu correto funcionamento. A necessidade de peças de aço cada vez mais resistentes levou ao desenvolvimento de novos métodos de processamento visando atingir melhorias nas propriedades desejadas. Dentre estes métodos podemos citar a têmpera superficial e a cementação onde ambos estão relacionados com melhoria da dureza, parâmetro diretamente relacionado com a resistência ao desgaste apresentada pelas peças que fazem parte de sistemas mecânicos em movimento. O presente trabalho visa a recuperação de eixos de comando através da reconstrução da camada cementada e elevação da dureza na superfície por meio do processo termoquímico de cementação sólida em caixa sucedido pelo tratamento de têmpera. Para realização deste trabalho foi seccionada duas amostras do eixo de comando sendo uma delas foi submetida ao processo de cementação e têmpera onde após sua conclusão mediu-se a dureza superficial, o percentual dos elementos químicos presentes e obteve-se imagens da microestrutura de ambas as peças e identificou-se que o material do eixo era o aço SAE 52100 e posteriormente comparou-se os resultados obtidos. A amostra original removida do eixo não apresentava o nível de desgaste esperado para o objetivo do trabalho, e ao comparar o resultado das durezas superficiais medidas, mostrou não haver diferença considerável entre ambas as amostras. Através das imagens da micrografia, observou-se uma redução significativa da espessura da camada cementada, onde a principal causa atribuída foi a descarbonetação. Conclui-se que a cementação sólida aplicada não foi efetiva, influenciada pelo elevado teor de carbono presente na composição química do aço SAE 52100 e pelo tempo de tratamento e que a dureza obtida se deve a boa endurecibilidade relacionada aos teores elevados dos elementos de liga cromo, manganês e silício presentes no mesmo.

The internal combustion engine is present in various sectors of industry such as power generation and automotive. The moving parts present in the engine and in other mechanical systems throughout its operation and operating conditions are subject to wear, where we can cite as an example the camshaft which is one of the main components of a combustion engine responsible for synchronizing the opening and closing of valves resulting in their correct operation. The need for increasingly more resistant steel parts led to the development of new processing methods aimed at achieving improvements in the desired properties. Among these methods we can mention superficial quenching and carburizing where both are related to the improvement of hardness, a parameter directly related to wear resistance presented by the parts that are part of mechanical systems in motion. The present work aims at the recovery of camshafts through the reconstruction of the carburized layer and hardness increase on the surface through the thermochemical process of solid carburizing in a box succeeded by the quenching treatment. To accomplish this work, two samples of the camshaft were sectioned where one of them was submitted to the carburizing and hardening process where after its conclusion the surface hardness was measured, the percentage of present chemical elements and images of the microstructure of both parts were obtained where it was identified that the material of the camshaft was the SAE 52100 steel and later the obtained results were compared. The original sample removed from the camshaft not present the expected wear level for the objective of the work and when comparing the results of the measured surface hardnesses it was shown that there was no considerable difference between both samples. Through the micrograph images it was observed a significant reduction in the thickness of the carburized layer where the main cause attributed was decarburization. It is concluded that the solid carburizing applied was not effective, influenced by the high carbon content present in the chemical composition of SAE 52100 steel and by the treatment time, and that the hardness obtained is due to the good hardenability related to the high levels of chromium, manganese and silicon alloying elements present in it.