O conhecimento prévio das propriedades mecânicas é fundamental para especificar os parâmetros dos processos de conformação de chapas metálicas, além de viabilizar, através de softwares de simulação computacional, o projeto de ferramentas e a redução de custos inerentes ao desperdício de matéria-prima, ocasionado por rugas, orelhas e, até mesmo, estricções localizadas. Embora a maioria dos softwares possuam em sua base de dados as propriedades genéricas da maioria dos aços comerciais, é imprescindível a caracterização prévia das suas propriedades mecânicas, as quais podem ser distintas para cada lote do mesmo tipo de material, o que pode levar os profissionais de manufatura a incorrer em alguns erros de projeto. Desse modo, este trabalho tem, como objetivo, caracterizar as propriedades mecânicas de chapas metálicas de aços inoxidáveis austenítico AISI 304 e ferrítico AISI 430, com espessura de 1 mm, através de ensaio de tração normatizado, fornecendo dados corretos das variáveis de entrada aos softwares de simulação numérica. As propriedades mecânicas foram obtidas através da construção das curvas de engenharia e de escoamento através dos cálculos analíticos dos valores de tensão e de deformação, bem como através do Critério de Schaeffer e Rocha [10] durante a condição de “instabilidade em tração”, possibilitando, assim, uma avaliação do grau de verossimilhança entre os resultados fornecidos por esses métodos. Além disso, também foram avaliados a composição química e o grau de anisotropia das amostras em relação aos sentidos de laminação.
Embora sejam empregados na indústria automobilística massivamente, para fins de fabricação de veículos mais leves e resistentes, os aços avançados de alta resistência (AHSS), mais especificamente, os aços bifásicos, ou Dual Phase, possuem pouca referência na literatura quanto ao seu comportamento mecânico, sobretudo quando analisado o fenômeno de recuperação elástica, ou Springback, oriundo dos processos de conformação mecânica. Dessa forma, este trabalho tem como objetivo analisar a influência dos parâmetros de dobra, em especificamente, o efeito do deslocamento do punção no retorno elástico em tiras de aço de alta resistência. Foram realizados, assim, quatro tipos de ensaios de dobramento em matriz “V”, os quais se diferenciavam entre si em função dos deslocamentos realizados pelo punção, empregando, assim, tiras metálicas provenientes dos aços DP600 e DP780. Nesse aspecto, foram analisados o desenvolvimento da força de dobra e do retorno elástico nesses quatro processos de dobramento, com vistas a comparar aos resultados previstos pelas formulações constantes na literatura e, se atendida certa previsão nos resultados, validá-las para os processos executados, bem como para os materiais empregados. Para esses dois aços, notou-se que, a partir de 10 e até 20 mm de deslocamento, a força aplicada pelo punção tinha uma tendência a se reduzir, o que era previsto por formulação. No entanto, assim que assumida a posição de 23 mm, a força acrescia-se abruptamente, motivada em função do contato com o fundo da abertura da matriz. À medida em que o deslocamento do punção aumentava, reduzia-se, em contrapartida, os raios de dobra e os ângulos de abertura das tiras metálicas conformadas. O desenvolvimento do retorno elástico esteve, por sua vez, interligado à força aplicada, de forma que, para os processos em que o carregamento aplicado era superior, menor era a intensidade desse fenômeno.
A alta competitividade do segmento industrial e o curto tempo para desenvolvimento de novos produtos impulsiona o emprego de ferramentas de análise de processos que permitam agilizar a etapa de projeto. Nos projetos de estampagem de chapas metálicas, a simulação numérica tornou-se indispensável. Em substituição aos métodos tradicionais de tentativa e erro, o método por elementos finitos (MEF) viabiliza a otimização das variáveis inerentes ao processo. Consequentemente, é possível mitigar alguns dos seus principais problemas, como o surgimento de fratura, enrugamento e retorno elástico. Uma segunda alternativa de análise do processo, ainda mais rápida e barata, baseia-se no emprego de cálculos analíticos. Estes são capazes de prever, entre outros parâmetros, as forças envolvidas na estampagem. Este trabalho tem como objetivo avaliar o grau de assertividade de equações previstas na literatura para estimar a força máxima de estampagem a frio de peças não-axissimétricas. Para tanto, os resultados analíticos da força de estampagem de chapas de 1 mm de espessura do aço inoxidável austenítico AISI 304 foram confrontados a resultados obtidos via simulação numérica.
Os aços bifásicos, ou Dual Phase, surgiram em virtude de uma crescente demanda da indústria automobilística em produzir veículos mais seguros, econômicos e, por conseguinte, menos poluentes, exigindo, em contrapartida, um melhoria na conformabilidade. Para galgar tais finalidades, os aços Dual Phase consolidam características antagônicas, motivadas em função da resistência mecânica elevada, proveniente da fase martensítica, aliada à ductilidade, oriunda da matriz ferrítica. Quando submetidos a processos de conformação mecânica, mais especificamente, no processo de dobra, os aços bifásicos desenvolvem deformações nas regiões trativas e compressivas do raio de dobra, o que, em virtude das suas intensidades, promovem alterações às fases martensíticas e ferríticas, constantes da microestrutura desses materiais. Nesse aspecto, este trabalho tem como objetivo analisar a influência dos parâmetros de dobra, mais precisamente, o efeito do deslocamento do punção e da força de dobra na propagação das alterações microestruturais nas tiras de aço de alta resistência. Foram realizados, assim, quatro tipos de ensaios de dobramento em matriz “V”, os quais se diferenciavam entre si em função dos deslocamentos realizados pelo punção, empregando, assim, tiras metálicas provenientes dos aços DP600 e DP780. Dessa forma, foram analisados o desenvolvimento da força de dobra e as alterações às fases martensíticas e ferríticas desses aços quando da execução dos quatro processos de dobramento, com vistas a comparar aos resultados previstos na literatura e, se atendida certa previsão nos resultados, validá-los para os processos executados, bem como para os materiais empregados. Para esses dois aços, notou-se que, a partir de 10 e até 20 mm de deslocamento, a força aplicada pelo punção tinha uma tendência a se reduzir. No entanto, assim que assumida a posição de 23 mm, a força acrescia-se abruptamente, motivada em função do contato com o fundo da abertura da matriz. No tocante às análises metalográficas realizadas, observou-se, assim como previa a literatura, a existência das duas fases constantes da microestrutura desses aços: a martensita e a ferrita. Desse modo, percebeu-se que, para aços de maior resistência, maior é a concentração da fase martensítica. Além disso, observou-se que, na região trativa do raio de dobra, os grãos de martensita e de ferrita foram alongados, ao passo que, na região comprimida, os grãos dessas fases assumiram o formato de glóbulos. Entretanto, essas alterações foram acentuadas na zona de tração, sobretudo com o maior deslocamento assumido pelo punção e, concomitantemente, ao maior carregamento aplicado.
Drawing is a manufacturing process that consists of indirect deformation by pulling the material through a tool with a conical geometry. The process is usually performed at room temperature (cold forming), so the selection of effective lubricants is critical. If lubrication is inadequate, there is a high risk that both, tool and the manufactured wire, will fail. In this study, annealed AISI 1020 steel rods were drawn and the effectiveness of three different industrial lubricants was tested. During the process, the drawing force values were recorded and used to determine the friction coefficient that developed under each lubrication condition. Numerical simulations were performed to further understand the process. Based on the experimental and numerical results, qualitative and quantitative analysis were performed for each condition. Among the different lubricants used in this study, zinc stearate showed the lowest value for drawing force, 18.8 kN, followed by Lub A and B with values of 20 kN and 20.6 kN, respectively. The numerical models showed excellent approximation to the force values determined in the tests. The values for the coefficient of friction obtained by both the numerical analysis and the empirical model indicate that zinc stearate has the highest lubricating effect among the lubricants focused on this study.
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