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

• Autor(a) principal: Vinícius Melo Cangussu
• Data de Publicação: 2020
• Outros Autores: Alexandre Mendes Abrão, Frederico de Castro Magalhães, Berend Denkena, Bernd Breidenstein, Kolja Meyer
• Tipo de documento: Artigo
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: https://doi.org/10.1590/S1517-707620200002.1065; http://hdl.handle.net/1843/57012; https://orcid.org/0000-0002-3859-4559; https://orcid.org/0000-0003-2015-4077; https://orcid.org/0000-0003-2406-4407; https://orcid.org/0000-0001-9763-6248; https://orcid.org/0000-0001-8899-9100; https://orcid.org/0000-0003-1384-5961
• topic: Aço ABNT 4140; Comportamento Mecânico; Simulação Numérica; Roleteamento; Engenharia Mecânica; Aço inoxidável

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 são capazes de prolongar o tempo em serviço desses materiais. Esses processos atuam deformando plasticamente a superfície, promovendo o aumento da sua dureza e a indução de tensões residuais de compressão. A combinação desses fatores aumenta a vida da peça pois reduz a taxa de nucleação e propagação de trincas responsáveis por levar o material à falha por fratura. 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 superficial, como também promove a redução da rugosidade. Neste trabalho, uma simulação numérica bidimensional utilizando o método dos elementos finitos (Finite Element Method -FEM) foi aplicada ao roleteamento do aço ABNT 4140 endurecido (40 HRC), definindo a ferramenta como um elemento rígido, enquanto que o material da peça apresentou um comportamento elasto-plástico. A força e o avanço de roleteamento foram escolhidos como parâmetros de entrada cuja influência sobre a rugosidade e as tensões residuais foi analisada. Diferentemente de outros modelos numéricos bidimensionais, a rugosidade inicial da peça foi introduzida a fim de verificar a sua influência no processo. As simulações numéricas ocorreram entre a distância de dois picos de rugosidade, definida pela marca de avanço do torneamento prévio (0,2 mm). O software HertzWin foi utilizado para definir o avanço para cada condição, sendo este baseado na largura da linha de contato obtido para cada força separadamente. Os resultados numéricos sugerem a redução da rugosidade e o aumento da tensão residual de compressão a partir do aumento da força e da redução do avanço de roleteamento.