No presente Capítulo foram enunciados e simulados diferentes cenários alternativos à fase de aquecimento originalmente usada no tratamento de têmpera efetuado na F. Ramada.
No processo de otimização completa da fase de aquecimento seria imprescindível uma análise extensiva da influência da variação de parâmetros como o número de estágios, a sua temperatura e duração, e ainda a taxa de aquecimento entre eles.
No presente Capítulo não se pretendeu fazer um estudo exaustivo das várias combinações de parâmetros, ao invés disso optou-se por analisar uma pequena parcela de cada um dos parâmetros, nomeadamente foram analisados inicialmente os efeitos da exclusão de estágios intermédios (secção 6.2) de onde foi constatado que esta exclusão causa um aumento da exigência solicitação mecânica à peça a tratar, tendo sido obtidos agravamentos em todos os parâmetros comparativos considerados.
Verificou-se então, relativamente à exclusão de estágios, que a partir dos estudos efetuados não foi possível determinar se a redução do tempo de tratamento inerente aos cenários estudados não acarretaria deformações plásticas inaceitáveis. Por exemplo, a redução de cerca de 3h (21%) na fase de aquecimento conseguida a partir da implementação do cenário 1 conduz a um aumento da tensão máxima no ponto I, interior do rasgo da peça de 70% e um aumento de 4% no tempo em regime plástico para a mesma região, no caso do cenário 2 foi obtido um aumento da tensão máxima de 30% e de tempo de permanência em regime plástico de 1%, no entanto este cenário conduziu a uma redução da razão á ⁄
em 6% e a um aumento do fator de segurança mínimo em 7%.
Nos pontos III e IV ocorreu um aumento considerável do valor do tempo em regime plástico, duplicando este valor no cenário 1 para os dois pontos e aumentando no cenário 2 em 81% para o ponto III e em 54% para o ponto IV.
O facto de se desligar, a temperaturas mais baixas (ou até não a ligar), a ventoinha que está colocada na porta, poderá afetar positivamente os efeitos que conduzem à plasticidade e poderá até permitir a implementação dos cenários 1 e 2, já que os pontos simétricos aos pontos III e IV, ver Figura 5.3, por estarem longe da ventoinha, apresentam um risco menor de deformações plásticas.
Na secção 6.3 foi estudada a influência da taxa de aquecimento nos resultados de tensão para a transição entre os estágios a 850°C e a 1030°C, tratando-se esta de uma fase onde a tensão de cedência atinge valores mínimos e onde foi constatada a ocorrência de fenómenos de plasticidade nos resultados numéricos obtidos.
Com a redução da taxa de aquecimento constatou-se um alívio das tensões na generalidade dos pontos críticos estudados, assim como uma redução de 43% no tempo em regime plástico para o ponto II. No entanto esta melhoria face ao tratamento original foi conseguida a custo de um aumento de cerca de 45 minutos ao tempo total da fase de aquecimento.
Por fim, e tendo em conta o aumento de tempo total obtido por redução da taxa de aquecimento, foi estudada a diminuição do estágio a 850°C, anterior à transição alterada, com o intuito de obter o tempo total do tratamento original.
A partir da simulação da hipótese referida no parágrafo anterior foi obtida uma redução da tensão máxima, nesta secção da fase de aquecimento, de cerca de 12%, no caso do fator de segurança mínimo, este aumentou cerca de 13% no ponto I e 21% no ponto II, mantendo-se o tempo total da fase de aquecimento do tratamento original, no entanto também a razão
deformação plástica obtida por implementação deste cenário, no ponto II a referida razão diminuiu cerca de 4%
Em suma, constatou-se para já que é possível otimizar o processo estudado, não tanto pela exclusão de estágios, que implicaria um estudo numérico e experimental mais aprofundado, mas pela obtenção de uma solução de compromisso entre o tempo de permanência num determinado estágio e a taxa de aquecimento entre os diferentes estágios, de forma a diminuir as deformações plásticas da peça.
No entanto um estudo mais aprofundado da ocorrência de deformações plásticas é necessário com o intuito de as quantificar e deste modo permitir a comparação completa dos diferentes cenários estudados.
O tratamento de revenido foi realizado na F. Ramada no seguimento do tratamento de têmpera num forno de menores dimensões (diâmetro 1400 mm; e geratriz 1400 mm), e apesar de não se encontrar dentro do âmbito do presente trabalho, a existência de dados experimentais permitiu que se realizasse uma análise breve deste tratamento.
No presente Capítulo foi então realizada uma análise ao tratamento de revenido, tendo sido usados nesta os valores ajustados para os parâmetros estudados ao longo da presente dissertação, assim como foram usadas as seguintes abordagens:
Modelo térmico da fase de aquecimento – modelo 4-4 discutido na secção 4.3; Modelo térmico da fase de arrefecimento – discutido na secção 4.4;
Modelo mecânico – modelo 5-3 discutido na secção 5.4.
Não se efetuou nesta análise qualquer ajustamento de parâmetros, pretendendo-se desta forma verificar a aplicabilidade do ajustamento efetuado para a têmpera e para um dado forno aos resultados experimentais de um outro tratamento e equipamento.
Segue-se então na secção 7.1 a definição da curva de temperatura de parede do forno a implementar no Abaqus™ onde são enunciados os problemas encontrados e a sua resolução, sendo analisado, na secção 7.2 e 7.3, respetivamente o campo de temperaturas, experimental e numérica, e o campo de tensões de origem térmica existentes durante este tratamento.