Modelagem e análise numéricas da operação de roleteamento do aço ABNT 4140

• Autor(a) principal: Vinícius Melo Cangussu
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/44547
• topic: Tratamento mecânico de superfície; Roleteamento; Rugosidade; Elementos finitos; Aço ABNT 4140; Engenharia mecânica; Aspereza de superfície; Método dos elementos finitos; Aço; Aço - Fadiga

Componentes metálicos utilizados em diversas aplicações sofrem frequentemente a ação de cargas térmicas e mecânicas que reduzem o seu tempo de vida. Os tratamentos mecânicos de superfície surgem como alternativa capaz de prolongar o tempo em serviço desses materiais. Esses processos atuam deformando plasticamente a superfície, promovendo a redução da rugosidade, o aumento da sua dureza e a indução de tensões residuais de compressão. A combinação desse fatores favorece o aumento da vida do material pois reduz a taxa de nucleação e propagação de trincas superficiais, responsáveis por levar o material à falha por fadiga. Embora a indução de tensão residual de compressão seja um dos fatores mais efetivos no aumento da vida dos materiais, a rugosidade final do componente tem grande relevância neste aspecto. Assim, apesar de processos de tratamento de superfície como o jateamento de granalha e o laser shock peening (LSP) serem utilizados para induzir tensões compressivas, o roleteamento não só induz tensão de compressão e aumenta a dureza da superfície, como também promove a redução da rugosidade. Neste trabalho, uma simulação numérica bidimensional utilizando o método dos elementos finitos (Finite Element Modelling -FEM) foi aplicada ao roleteamento do aço ABNT 4140 endurecido (40 HRC) considerando a ferramenta como um elemento rígido, enquanto o material da peça foi assumido como elasto-plástico. A força de roleteamento e o avanço foram escolhidos como parâmetros de entrada cuja influência sobre a rugosidade, a deformação efetiva eas tensões residuais e efetivas na peça foi analisada. Além disso, diferentemente de outros modelos numéricos bidimensionais, a rugosidade inicial da peça foi introduzida a fim de verificar a sua influência no processo. O software HertzWin foi utilizado para definir o avanço para cada condição com basena espessura da linha de contato obtida para cada força separadamente. A análise dos resultados após a simulação numérica sugere a redução da rugosidade, o aumento da deformação efetiva e o aumento da tensão residual de compressão e da tensão efetiva a partir do aumento da força de roleteamento e da redução do avanço. Os resultados mostraram-se coerentes com a literatura.