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Alexandre Mendes Abrãohttp://lattes.cnpq.br/4498255089432603Frederico de Castro MagalhãesPaulo César de Matos Rodrigueshttp://lattes.cnpq.br/4986592370616008Vinícius Melo Cangussu2022-08-24T18:54:45Z2022-08-24T18:54:45Z2020-02-06http://hdl.handle.net/1843/44547Componentes 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.Metallic components used in engineering applications are seldomsubjected to the action of thermal and mechanical loads, which tend to reduce their lifespan. Mechanical surface treatments appear as an alternative capable of extending the service life of these materials. These processes act by plastically deforming the surface, reducing its roughness, increasing its hardness and inducing compressive residual stresses. The combination of these factors leads to an increase of material lifespan because it diminishes the nucleation and propagation of cracks, whichare responsible for material failure by fracture. Although the induction of compressive residual stress is one of the most effective factors increasing part life, the final roughness of the component plays an important role. Thus, although surface treatment processes such as shot peening and laser shock peening are used to induce compressive stresses, deep rolling not only induces compressive stress and increases surface hardness, but also promote the reduction of surface roughness. In this work, two-dimensional numerical simulation using the Finite Element Modelling (FEM) method was applied to deep rolling of hardened AISI 4140 steel (40 HRC), considering the tool a rigid element, while the part was assumed as elasto-plastic. Rolling force and feed rate were selected as input parameters which influence roughness, effective deformation, residual stress induction and effective stresses on the workpiece. Moreover, unlike other two-dimensional numerical models, the initial roughness of the part was introduced in order to verify its influence on the process. The HertzWin software was used to define the feed rate for each condition, which was based on the half contact width (b) obtained for each force separately. The analysis of the simulation results suggests the reduction of roughness, as well as the increase of effective deformation,compressive residual stress and effective stress when the rolling force is increased and the feed is reduced. The results were consistent with the literature.FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas GeraisCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorporUniversidade Federal de Minas GeraisPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecanicaUFMGBrasilENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICAEngenharia mecânicaAspereza de superfícieMétodo dos elementos finitosAçoAço - FadigaTratamento mecânico de superfícieRoleteamentoRugosidadeElementos finitosAço ABNT 4140Modelagem e análise numéricas da operação de roleteamento do aço ABNT 4140info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGORIGINALDissertação final corrigida e formatada - Vinícius Melo Cangussu.pdfDissertação final corrigida e formatada - Vinícius Melo Cangussu.pdfapplication/pdf5046483https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/44547/3/Disserta%c3%a7%c3%a3o%20final%20corrigida%20e%20formatada%20-%20Vin%c3%adcius%20Melo%20Cangussu.pdff91bc4a7901841fdb60b193aa7d6ff3eMD53LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82118https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/44547/4/license.txtcda590c95a0b51b4d15f60c9642ca272MD541843/445472022-08-24 15:54:45.647oai:repositorio.ufmg.br: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ório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oaiopendoar:2022-08-24T18:54:45Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false
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