Estudo do comportamento mecânico, tribológico e fratura da chapa de aço AISI 430 sob dobramento e estiramento

• Autor(a) principal: Valmir Dias Luiz
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/44246; https://orcid.org/0000-0001-8078-587X
• topic: Conformação de chapas metálicas; Comportamento mecânico; Fratura por cisalhamento; Tribossimulador; Ensaios de conformabilidade; Aço AISI 430; Engenharia mecânica; Chapas de metal; Fraturas; Cisalhamento; Aço

Um dos grandes desafios na área de Conformação de Chapas Metálicas (CCM) é a possibilidade de estampar peças sem que ocorra a falha do material. Tais falhas, muitas das vezes, são referidas como fraturas por cisalhamento e podem ocorrer de forma imprevisível em regiões com pequenos raios de dobramento e pouca estricção aparente em contraste com as fraturas de tração. Isso tem sido uma barreira para que ligas metálicas como os Aços Inoxidáveis Ferríticos (AIF) sejam amplamente utilizadas. Técnicas como critérios de falha, Método dos Elementos Finitos (MEF) e Curva Limite de Conformação (CLC) têm se mostrado ineficazes na previsão da fratura por cisalhamento desta classe de material. Neste contexto, a investigação experimenal é uma ferramenta muito útil. Portanto, o presente trabalho visou investigar o comportamento mecânico, tribológico e fratura da chapa de aço AISI 430 sob a condição de dobramento e estiramento. Para isso, um tribossimulador foi projetado e construído, o que possibilitou executar três diferentes tipos de ensaios de conformabilidade: ensaio de dobramento sob tensão ou BUT (Bending Under Tension), ensaio de tração de tira ou STT (Strip-Tension Test) e ensaio de fratura por tração e dobramento DBF (Draw-Bend Fracture). As principais grandezas mecânicas envolvidas foram medidas durante os ensaios experimentais, como a velocidade e deslocamento da tira metálica, o torque induzido por atrito, as forças atuantes e a variação da temperatura. Além disso, o efeito de outros parâmetros de processo, como raio e rugosidade do pino, direção e microestrutura da tira, alongamento relativo e condição de lubrificação também foram avaliados nos grupos de ensaios propostos. Os resultados do grupo 1 mostraram que os coeficientes de atrito medidos com o uso do tribossimulador apresentaram repetibilidade satisfatória e, que os valores apresentados pela tira de aço AISI 430 foram maiores no ensaio BUT e menores no STT em comparação ao aço AISI 304. Os resultados do grupo 2 mostraram que a rugosidade da ferramenta, alongamento relativo, direção de ensaio e condição de lubrificação influenciaram sintomaticamente no comportamento mecânico e tribológico da tira de aço AISI 430. A maior capacidade de deformação plana e o efeito do estriameto contribuíram para o aumento do coeficiente de atrito. Os resultados do grupo 3 revelaram que a fratura se desloca e, ao mesmo tempo, seu aspecto morfológico muda à medida que o raio de dobramento aumenta. Além disso, a deformação limite de fratura na superfície externa, na espessura e o estiramento da parede também aumentaram com o aumento do raio de dobramento, enquanto que a temperatura diminuiu e o coeficiente de atrito mudou seu comportamento a partir de uma relação raio/espessura crítica. A análise de variância indicou que a fratura por cisalhamento ocorre para raios menores, enquanto a fratura por tração para raios maiores.