Desenvolvimento e avaliação de um sistema de controle de temperatura para aplicação em ensaios de tração de amostras de aços avançados de alta resistência em temperaturas criogênicas

• Autor(a) principal: Neves, Ana Beatriz Marinho
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
• Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/56327
• topic: Aços Avançados de Alta Resistência; Temperatura de Transição Dúctil- Frágil; Sistema de Controle de Temperatura; Resfriamento em Diferentes Temperaturas Sub-Zero

Aços Avançados de Alta Resistência (AHSS – Advanced High Strength Steels) são amplamente utilizados na fabricação de peças do corpo de automóveis, a qual envolve operações de corte por puncionamento e estampagem de alta produtividade. A combinação de alta resistência mecânica e plasticidade dos AHSS é promovida por sua microestrutura, composta por uma matriz ferrítica de alta ductilidade e um segundo constituinte de alta dureza disperso na matriz ferrítica. Esse segundo constituinte pode ser martensita, bainita ou uma mistura de ambos, dependendo da classe do aço. Dentre os AHSS, destacam-se os aços Dual Phase (DP), Complex Phase (CP) e Transformation Induced Plasticity (TRIP). Devido à existência do segundo constituinte de alta dureza, é muito comum a ocorrência de trincas nucleadas em bordas de corte na operação de puncionamento, as quais provocam defeitos durante o processo de estampagem. Uma possível solução para mitigar esse problema está sendo estudada no Laboratório de Manufatura da UFRN e tem como hipótese a redução do encruamento das bordas de corte e suas implicações, através do puncionamento auxiliado por nitrogênio líquido. Nesse contexto, o conhecimento das temperaturas de transição dúctil-frágil desses AHSS é de grande importância. Assim, este trabalho possui como principal objetivo desenvolver e avaliar um sistema de controle de temperatura para aplicação em ensaios de tração de amostras de aços avançados de alta resistência em temperaturas criogênicas, com o propósito de determinar as temperaturas de transição dúctil-frágil dos AHSS que estão sendo estudados na UFRN. Para isso, desenvolveu-se uma bancada onde foi posicionado um corpo de prova subsize de um AHSS usado para ensaios de tração. Três bicos de descarga de nitrogênio líquido (LN2) foram posicionados no meio do corpo de prova para resfriamento em diferentes temperaturas sub-zero. A liberação da passagem de LN2 para os bicos foi realizada por uma válvula solenóide gerenciada por um sistema de controle composto por um microcontrolador e um firmware que controlará o atuador do sistema para que a temperatura do corpo de prova fique em torno do valor de referência escolhido em cada teste, Setpoint. A medição da temperatura do corpo de prova foi realizada com um termopar tipo K colado na amostra. Os resultados mostraram que mesmo empregando um sistema de controle simples, sistema ON/OFF, foi viável realizar o controle de temperatura do corpo de prova, embora tenham sido observadas variações em torno do valor de referência. No entanto, o teste proporcionou dados indicativos de que há margem para aprimoramento e refinamento do sistema, apontando para possíveis melhorias que podem ser implementadas no futuro.