Fechamento de vazios utilizando o dispositivo de forjamento de quatro bigornas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Oliveira, Paulo Augusto Morais de, 1968-
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/7355
Resumo: Orientador: Paula Fernanda da Silva Farina
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spelling Fechamento de vazios utilizando o dispositivo de forjamento de quatro bigornasVoid closure using the four die forging deviceForjamentoForgingOrientador: Paula Fernanda da Silva FarinaDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecânicaResumo: Na indústria, entre os principais desafios, a garantia da qualidade dos produtos fabricados e o aumento da produtividade sempre estão em destaque. Neste contexto está inserida a fabricação de barras forjadas a quente por meio de prensas de matrizes abertas, na qual o dispositivo de forjamento de quatro bigornas (4DFD ¹) aumenta a produtividade em forjarias de matrizes abertas devido ao menor número de passes para atingir a bitola objetivada, porém produz menor deformação efetiva no produto bruto forjado, quando comparado ao forjamento convencional com duas bigornas planas. Esta situação provoca o questionamento sobre como o fechamento de vazios, comumente presentes nos lingotes convencionais de partida, se comporta em relação ao processo 4DFD. Assim, esta dissertação tem como objetivo estudar o fechamento de vazios em barras conformadas a quente do aço AISI 4145 por meio do forjamento em uma prensa hidráulica de matriz aberta de 3.000 toneladas, utilizando o processo 4DFD e comparando-o ao processo convencional de duas bigornas planas. Foram realizados estudos utilizando modelos numérico e experimental. No modelo numérico realizou-se simulações pelo método de elementos finitos nos dois processos de forjamento estudados, partindo de uma barra com um furo artificial na linha central, para avaliar comparativamente a evolução do fechamento do vazio durante a conformação plástica em relação à redução da área do vazio, tensão hidrostática, deformação efetiva, deformação de von Mises, deformação total direcional Y e Z, fluxo do material e o parâmetro Q-valor, que mensura o comportamento do fechamento do vazio. No modelo experimental reproduziu-se em escala industrial cada simulação do modelo numérico e, para avaliar o comportamento do fechamento do vazio na prática, analisou-se cada barra bruta de forja por meio de ensaios dimensional, ultrassom, metalográficos e medições do tamanho, área e formato dos vazios em duas posições pré-definidas, com graus de reduções da bitola forjada iguais a 2:1 e 4:1. Concluiu-se que o processo 4DFD apresentou a mesma capacidade para o fechamento de vazios, quando comparado ao processo convencional de forjamento com duas bigornas planas, o que foi validado pela aderência entre os modelos numérico e experimental. ¹ 4DFD é uma sigla do inglês "Four Die Forging Device" e significa "dispositivo de forjamento de quatro bigornas" que pode ser acoplado em prensas de matrizes abertas no lugar das bigornas convencionaisAbstract: In the industry, among the main challenges, the quality assurance of the manufactured products and the increase in productivity are always highlighted. In this context the manufacture of hot forged bars through open die presses is inserted, where the Four Die Forging Device (4DFD) increases productivity in open die forging shops due to the smaller number of passes to reach the target dimension but produces less effective strain in the forged rough product, when compared to conventional forging with two flat dies. This situation raises questions about how the closing of voids, commonly present in conventional ingots, will behave in relation to the 4DFD process. Then, this dissertation aims to study the closing of voids in hot-forged bars of AISI 4145 steel through forging in a 3,000-ton hydraulic open die press, using the 4DFD during the process and comparing it to the conventional forging with two flat dies. Studies were carried out through numerical and experimental models. In the numerical model, simulations were carried out by the finite elements method in each forging process, starting from a bar with an artificial hole in the center line, to comparatively evaluate the evolution of the void closure during the plastic conformation in relation to the reduction of the area of the void, hydrostatic stress, effective strain, von Mises strain, Y and Z directional total strain, material flow and the Q-value parameter, which measures the void closing behavior. In the experimental model, each simulation of the numerical model was reproduced on an industrial scale and, to evaluate the behavior of void closing in practice, each forged bar was analyzed through dimensional, ultrasonic, metallographic tests and measurement tests of the size, area and shape of the voids in two pre-defined positions, with forged area reduction degrees equals to 2:1 and 4:1. Through the analysis of the simulations and experiments results, it was concluded that the 4DFD presented the same capacity for closing voids, when compared to the conventional forging process with two flat dies, even with lower number of passes and lower effective strain, which was validated by the adherence between the numerical and experimental modelsMestradoMateriais e Processos de FabricaçãoMestre em Engenharia Mecânica[s.n.]Farina, Paula Fernanda da Silva, 1978-Soyama, JulianoSouza, Eduardo Netto deUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia MecânicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASOliveira, Paulo Augusto Morais de, 1968-20222022-11-18T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (127 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/7355OLIVEIRA, Paulo Augusto Morais de. Fechamento de vazios utilizando o dispositivo de forjamento de quatro bigornas. 2022. 1 recurso online (127 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/7355. 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