Conformabilidade das Chapas

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Conformabilidade das Chapas

• Estimação de Conformabilidade das Chapas pelos
  Testes de Propriedades Mecânicas e Testes
  Tecnológicos

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Esquema de Produção de Chapas
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Estimação de Conformabilidade

• Testes Práticos (Teste no Processo real)
• Diretamente, mas sem Sistemática, somente Sim ou
  Não
• Muito Extenso, sem Quantificação de Materiais
• Propriedades Mecânicas (Valores Certos)
• Tensões e Deformações Re, Rm, AG, A50
• Valores de Anisotropia r e Encruamento n
• Testes Tecnológicos (Imitação do Processo)
• Erichsen-Test Estiramentabilidade
• Limite da Razão de Estampagem Profunda
  Estampabilidade
• Combinações Swift, Fukui, Engelhardt-Test
• LRE com diferentes Punções Mistura sistemática

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Testes Práticos

• Resultado diretamente no mesmo Processo
• Somente Sim ou Não
• Muito Extenso e Tempo
• Interrupção da Produção
• Sem Sistemática
• Sem Quantificação certa dos diferentes Materiais
• Nova Peça - novos Testes

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Propriedades Mecânicas

• Tensões de Escoamento Re e de Ruptura Rm, Razão
  das Tensões, Curva de Encruamento
• Deformações Homogêneas e Ruptura,
• Valor do Encruamento Estiramento
• Valor da Anisotropia Estampabilidade
• Combinação da Anisotropia e do Encruamento
• Combinação de Todos os Valores

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Relações entre as Propriedades
Sempre Compromisso entre Resistência e
Conformabilidade!
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Curva do Limite de Conformação

• Diferentes Razões das Tensões/Deformações -
  Diferentes Limites de Conformação
• Condições Experimentais
• Descrição das Curvas
• Comparação entre Aço Carbono e Aço Inox
• Comparação com a Simulação
• Possibilidades no LdTM

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Curva do Limite de Conformação
Deformação j1
Deformação j2
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Diagrama do Goodwin e Keeler
Rupturas
Bom
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Corpos de Prova para o Teste

• Corpos de Prova para Ensaio de Embutimento com
  Punção hemisférico

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Exemplos para Diferentes Curvas
1 - Punção hemisférico, Provas cortadas
arcos 2 - Provas cortadas retas 3 - Ensaio de
Tração
Curvas de Caminho das Deformações
4 - Embutimento com diferentes
Punções 5 - Embutimento hidráulico
Estampagem
Estiramento

• Diferentes Corpos de Prova

• Diferentes Ensaios

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(No Transcript)
13
(No Transcript)
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Comparação dos Tipos de Aço Inox

• Aço Inox austenítico

• Aço Inox ferrítico

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Análise de Conformação

• Aplicação de uma Malha na Superfície da Chapa
• Medição dos Círculos ou Quadrados
• Cálculo das Deformações
• Comparação com os Limites dos Materiais

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Testes Tecnológicos

• Erichsen-Teste Teste de Estiramento
• Swift-Teste/Teste do Limite de Razão de
  Estampagem Profunda Estampabilidade
• Combinações
• Olsen LRE com Punção Hemisférica
• Fukui LRE com Matriz Cônica
• Engelhardt Estampagem até o Máximo de Força,
  depois Fixação de Flange até Ruptura

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Erichsen-Teste
FN

• Erichsen-Teste
• Teste para a Estimação de Estiramento
• Estimação do Tamanho dos Grãos da Microestrutura

FN
Punção
Prensa Chapa
Prova
Matriz
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Swift-Teste

• Swift-Teste
• Teste do Limite da Razão de Estampagem Profunda
  para a Estimação da Estampabilidade
• LRE (ß) d0 / d1 (Blank/Punção)

Punção
Prendedor Chapa
Matriz
Blank
Copo
Razão de Estampagem ß d0/d1
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Novo Teste Tecnológico

• Severidade do Teste LRE por diferentes Punções
  Elípticos
• Balanço entre Estiramento e Estampagem
• Sensibilidade das Propriedades dos Materiais
• Resultados com Aço Carbono e Aço Inox
• Diagrama de Comparação
• Possibilidades no LdTM

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Formas Geométricas dos diferentes Punções
Elípticos

• Elipse extra profunda
• Elipse profunda
• Hemisfera
• Elipse rasa
• Cilindro

Variação sistemática entre Estiramento e
Estampagem profundo
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Resultados com Aço Carbono

• Em cima Diâmetros iguais tudo 200 mm
• Em baixo Diâmetros máximos 210/220/ 230/200 mm

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Resultados com Aço Inox

• Ruptura no Diâmetro 200 mm com Óleo

• Bom no Diâmetro 220 mm com Folha de Teflon

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(No Transcript)
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Influência das Tensões pelo Valor r
s1
R2

• Aumenta as Tensões de Tração transmitíveis no
  Estiramento no Fundo das Peças
• Diminui as Tensões de Tração-Compressão
  necessárias para a Conformação na Flange

1
R0
-1
s2
1
1
R1
-1
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Testes Práticos com Suporte
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Maquina e Ferramenta no LdTM

• Punções com Diâmetro 50 mm
• Instrumentada para Medição de Força, Deslocamento
  e Prensa Chapa
• Força máxima 20t
• Prensa Chapa 5,5t

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Resultados dos Testes para Tramontina
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Testes de Atrito e Desgaste

• Importância de Atrito e Desgaste na Conformação,
  especialmente de Aços com alta Resistência e Aços
  Inox pelo alto Encruamento e altas Tensões
• Ferramentas e Superfícies especiais alta
  Dureza (Cromo, Ampco) super polido
• Lubrificantes com Aditivos ou Plásticos para
  alta Pressão
• Testes de Atrito e Desgaste no futuro no LdTM

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Efeitos de Atrito na Superfície
30
Máquina para Teste do Atrito
Maquina no PtU Darmstadt / Alemanha
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Demandas para Testes de Atrito

• O Material deve estar em Fluxo ! gt Tensão
  acima da Tensão de Escoamento
• A Pressão deve estar na mesma Magnitude como no
  Processo real ! (Mesma Relação Tensão/Raio)
• A Velocidade deve ser a mesma que no Processo
  real ! (Não na Maquina de Tração)
• Os Raios dos Corpos de Prova devem ser idênticos
  aos Raios da Ferramenta de Estampagem

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Máquina projetada no LdTM
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Dados Técnicos da Maquina

• Força Máxima 50 kN
• Pressão Máxima gt 400 N/mm²
• Velocidade Máxima 600 mm/s
• Largura de Tira Máxima 50 mm
• Raio dos Cilindros 5/10/15 mm
• Raio dos Blocos 5/10/15 mm ou variável
  2 . . . 30 mm

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Curva de Escoamento

• 1 Modulo de Young (Lei de Hooke)
• 2 Tensão de Escoamento
• 3 Limite de Resistência
• 4 Alongamento na Força máxima (Along.
  uniforme)
• 5 Alongamento total na Força máxima
• 6 Alongamento de Ruptura
• 7 Alongamento total de Ruptura

Tensão
3
2
1
Elongação
4
5
6
7
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Calculo da Anisotropia
Valores da Anisotropia
Deformação log. do Comprimento

• Anisotropia media (Valor r ou Anisotropia
  normal) rm 1/4 (r0 2 r45 r90)
• Anisotropia planar (Valor Dr, resp. p/o
  Orelhamento) Dr 1/2 (r0 r90 - 2 r45)

Deformação log. da Largura
Deformação log. da Espessura
Anisotropia