Análise teórica e numérica do processamento não isotérmico de materiais via a técnica de prensagem em canais equiangulares

• Autor(a) principal: Queiroz, Anderson Vergílio de
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF)
• Texto Completo: http://app.uff.br/riuff/handle/1/26837
• topic: Prensagem em canais equiangulares; Método dos elementos finitos; Método do limite superior; Acoplamento termomecânico; Liga (Metalurgia); Liga de alumínio; Método dos elementos finitos; Engenharia Metalúrgica; Prensagem em canais equiangulares; Produção intelectual; Equal-­channel angular pressing; Finite elements method; Upper bound method; Thermal­-mechanical coupling

A técnica de prensagem em canais equiangulares caracteriza­se por atribuir níveis elevados de deformação plástica, em condições de cisalhamento simples, aos materiais processados em razão de considerável refinamento microestrutural observado. As amostras, na forma de tarugos maciços, são forçadas a se deslocar no interior de uma matriz composta por dois canais transversais idênticos interceptados a um ângulo Φ geralmente igual a 90º e, justamente na região de ligação entre tais canais, o material é deformado permanentemente por cisalhamento. Neste contexto, considerando­se as propriedades termomecânicas de uma liga de alumínio Al 7050, obtidas por compressão a quente e ajustadas pelo modelo de encruamento de Peirce, foram propostos modelos analíticos bidimensionais baseados no método do limite superior e combinados à equação do calor adiabático, capazes de fornecer previsões consistentes de força de prensagem, deformação plástica efetiva e temperatura final da amostra após um único passe e para distintas configurações geométricas do ferramental e velocidades de processamento. Buscando validar as soluções analíticas, foi proposto um modelo numérico de elementos finitos, aproximado à condição de deformação plana, por meio do programa comercial Ansys 14.0. Assim, adotando­se uma matriz com canais interceptados a 90º e desprovida de raios de adoçamento, avaliou­se a evolução térmica do sistema peça­ferramental considerando­se o ferramental e a amostra a 300ºC. A velocidade de prensagem foi mantida constante e igual a 10 mm/s e empregou­se a condição de lubrificação ideal. Ainda, o critério de plasticidade de von Mises foi utilizado nos modelos analíticos e numéricos para a descrição do comportamento plástico da liga Al 7050. A partir dos modelos analíticos propostos, foi possível observar, de forma consistente, o aumento da carga de prensagem, deformação plástica efetiva e temperatura final do corpo­de­prova para em razão ora do aumento da velocidade de prensagem ora da geometria da matriz ( Φ ≤ 90º e inclusão do raio interno de adoçamento). Por outro lado, houve um decréscimo destas previsões para 90º ≤ Φ ≤ 135º e na presença de raios externos de adoçamento. Por fim, o modelo numérico construído permitiu observar a distribuição das deformações plásticas efetivas e temperatura ao longo da superfície deformada do tarugo e possibilitou a validação das soluções analíticas propostas em termos de previsões máximas de carga de prensagem, deformação plástica efetiva e temperatura final. Assim, foi possível concluir que os modelos analíticos e numérico propostos no presente trabalho foram capazes de reproduzir o comportamento termomecânico macroscópico de metais processados a quente por um único passe de prensagem, em especial a liga Al 7050.