Aspectos da melhoria da estampabilidade de chapas de aço baixo teor de carbono.

Autor: André Sereno Lopes
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2006
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Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPUniversidade de São PauloUSP.
Druh dokumentu: masterThesis
Popis: O processo de conformação de chapas planas, estampagem, consiste na obtenção de peças conforme o projeto do processo e do produto. Faz-se necessária uma margem de segurança para que as variações de processo e do material possam ser absorvidas e o sucesso seja alcançado no processo de produção do componente. O presente trabalho mostra aspectos de estampabilidade de uma chapa de aço de baixo teor de carbono, o material mais utilizado no processo de estampagem. Estes aspectos são descritos e demonstrados como influenciam no processo de estampagem. No caso prático apresentado, evidencia-se que com a aplicação dos conhecimentos científicos de comportamento mecânico do material obtém-se uma melhoria no desempenho do processo e, conseqüentemente, na redução de custos e no aumento de competitividade. Como objetivo principal, tem o presente trabalho estudar a influência da redução a frio de acabamento do processo de relaminação no coeficiente de encruamento e mostrar como este estudo teve participação na solução e aplicação de uma peça-exemplo. Conseqüentemente há como objetivos secundários o estudo da influencia do tamanho de grão no coeficiente de encruamento, o desenvolvimento da textura cristalográfica antes e após a conformação da peça-exemplo e demonstrar a importância da utilização do método de elementos finitos no processo de conformação por estampagem para determinação dos tipos de conformação predominante no processo. Para realização do trabalho foram utilizados dois aços de baixo teor de carbono com composição química semelhantes porem com processos de fabricação diferenciados. Atenção especial foi dada a redução aplicada na laminação de acabamento de ambos os aços, através do uso de medidores de espessura e redução através de raios-X. Os aços foram caracterizados antes da conformação da peça-exemplo quanto a orientação cristalográfica através de difração de raios-X e EBSD, quanto as propriedades mecânicas através de ensaios mecânicos de tração e quanto a microestrutura e tamanho de grão através de metalografia. Foi realizada uma simulação de estampagem da peça-exemplo através de elementos finitos afim de determinar o tipo de conformação predominante na região mais solicitada da peça-exemplo. A peça exemplo foi conformada na pratica e caracterizada a distribuição das deformações através da medições da rede circulo previamente impressa na superfície da chapa na região mais solicitada conforme previamente determinado através da simulação. A orientação cristalográfica da região mais solicitada também foi caracterizada. Os resultados mostram a influencia de uma pequena variação na redução, 0,73% e 0,34%, aplicada na laminação de acabamento no coeficiente de encruamento. Para confirmação de que a redução aplicada foi a principal influenciadora no resultado o coeficiente de encruamento foi calculado através de equações disponíveis na literatura que correlacionam composição e tamanho de grão com o coeficiente de encruamento. A textura preferencial dos dois aços também foi avaliada através de figuras de função de orientação da distribuição e o comportamento dos dois aços foi relativamente semelhante, onde o aço com melhor desempenho demonstrou um aumento na componente {223} também conhecida como γ'. O estudo através de elementos finitos mostra que região mais solicitada da peça tem conformação predominada por estiramento. Por fim é mostrada a melhor distribuição das deformações na peça-exemplo produzida com aço de maior coeficiente de encruamento. Concluindo o trabalho permitiu a avaliação da influencia da redução aplicada na laminação de acabamento de aços de baixo teor de carbono nas propriedades mecânicas do aço e também o resultado deste comportamento mecânico na peça-exemplo adotada.Também permitiu avaliar a evolução da textura cristalográfica dos dois aços escolhidos antes e após a conformação da peça-exemplo.
The forming process of plain sheets, stamping, consists on the obtainment of parts according to the project of the process and the product. A safety margin becomes necessary so that the process variations and of the material can be absorbed and the success is reached in the process of production of the component. The present paper shows aspects of formability of a steel sheet of low carbon content, the most used material in the stamping process. These aspects are described and demonstrated how they influence the stamping process. In the presented case, it is proven that with the application of the scientific knowledge of mechanical behavior of the material an improvement in the performance of the process is reached and, consequently, the reduction of costs and the increase of competitiveness. As main objective, the present work study the influence of the cold reduction applied on skin pass of the cold rolling process on the strain hardening coefficient and to show how this study had participated on the solution and application of an part. Consequently it has as secondary objective the study of influences of the size of grain in the coefficient of strain hardening, the development of texture before and after forming of the part and to demonstrate the importance of the use of the method of finite elements in the forming process for determination of the predominant types of forming in the stamping process. For accomplishment of this paper two steel of low carbon content had been used with similar chemical composition but with differentiated rolling processes of manufacture. Special attention was given to the reduction applied in the skin pass of both steel, through the use of measurers of thickness and reduction through x-ray. The steel had been characterized before the stamping of the part above crystallographic texture through x-ray diffraction and EBSD, above mechanical properties through mechanical tensile tests and above microstructure and size of grain through metallography. A simulation of stamping process of the part through finite elements was carried out with the objective of determine the type of predominant forming in the most requested region of the part. The part was formed in mechanical presses and characterized the distribution of the deformations through the measurements circle grids, previously printed in the surface of the sheet, in the region most requested as previously determined through the simulation. The crystallographic orientation of the most requested region was also characterized. The results show influence of a small variation in the rolling reduction, 0.73% and 0.34%, applied in the skin pass on the strain hardening coefficient. For confirmation that the pplied skin pass was the main influence in the strain hardening coefficient result, was calculated hrough available equations in literature that correlate composition and grain size with the strain hardening coefficient. The preferential texture of two steel was also evaluated through figures of orientation function distribution and the behavior of two steel was relatively similar, where the steel with better performance demonstrated an increase in the {223} component also known as γ'. The study through finite elements shows that the more requested region of the part has forming predominated for stretching. Finally the best distribution of the deformations in the part produced with steel of higher coefficient of train hardening is shown. Concluding the work allowed the evaluation of influences of the skin pass on the rolling of steel of low carbon content in the mechanical properties of the steel and the result of this mechanical behavior in the adopted part. Also it allowed to evaluate the evolution of the crystallographic texture of two steel chosen before and after.
Databáze: Networked Digital Library of Theses & Dissertations
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