Otimizacao do processo de reuso do cavaco do aco Vanadis ® 8 pela rota da metalurgia do pó, utilizando a moagem de alta energia

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: BARBEDO, Elioenai Levi
• Orientador(a): SILVA, Gilbert
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Itajubá
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação: Doutorado - Engenharia Mecânica
• Departamento: IEM - Instituto de Engenharia Mecânica
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Vanadis ® 8; Metalurgia do pó; Moagem de alta energia; Reciclagem de resíduos metálicos; Metodologia superfície resposta (RSM); Algoritmo multiobjetivo de Lichtenberg
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA
• Link de acesso: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4220

Os aços ferramenta fabricados por metalurgia do pó, como o Vanadis ® 8, destacam-se por suas excelentes propriedades mecânicas, sendo aplicados em ferramentas de corte, punções e matrizes. Entretanto, os cavacos obtidos pela usinagem desse material são vendidos como sucata para empresas que utilizam a refusão, um método ineficiente devido ao resfriamento não homogêneo, que promove a formação grosseira de carbetos e compromete as propriedades de microestrutura do material. Assim, este trabalho teve como objetivo utilizar um novo algoritmo de otimização chamado de algoritmo multiobjetivo de Lichtenberg para encontrar os melhores parâmetros dos processos de moagem de alta energia (MAE) e sinterização, a fim de reaproveitar e viabilizar um produto reciclado. A metodologia de superfície de resposta, uma técnica estatística utilizada para modelar e otimizar processos, foi empregada para gerar metamodelos com as equações. Os parâmetros utilizados na moagem foram 300-400 rpm, uma relação massa-bola de 1:15 e 12-50 horas. Para validar o modelo foram realizadas análises de caracterização microestrutural como: microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios X (DRX) e difração a laser. As respostas analisadas foram tamanho e distribuição das partículas e consumo de energia do moinho. O metamodelo apresentou um erro global de 6,82% em relação à experiência de confirmação. Os resultados para moagem mostraram que é possível economizar até 26 horas de processo com a otimização e obter pós com excelente qualidade para processos posteriores como a compactação e sinterização. Na sinterização, foram utilizados parâmetros de 1200-1300 ◦C e 1-2 horas. As respostas avaliadas foram densidade aparente, consumo de energia do forno e microdureza. As equações geradas a partir dos metamodelos apresentaram ajustes satisfatórios com R2(adj) de 81,17% para densidade aparente, 91,58% para consumo de energia e 85,94% para microdureza permitindo a identificação de variáveis de temperatura e tempo de sinterização otimizadas. O metamodelo para sinterização apresentou um erro global de 7,2% em relação ao experimento de validação. Após tratamento térmico de têmpera e duplo revenimento, as amostras recicladas atingiram uma dureza média de 96,9% em comparação ao material comercial, evidenciando bom desempenho, mesmo com diferenças microestruturais resultantes do processo de reciclagem. No ensaio de compressão, as amostras recicladas apresentaram 66,84% do módulo de elasticidade do material comercial. O ineditismo deste trabalho está na integração do novo algoritmo multiobjetivo de Lichtenberg com uma abordagem inovadora de reciclagem de aços ferramenta fabricados por metalurgia do pó com alto valor agregado.