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Conformabilidade das Chapas
Estimação de Conformabilidade das Chapas pelo Testes de Propriedades Mecânicas e
Testes Tecnológicos
Esquema de Produção de Chapas
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 Profundo: Estampabilidade
– Combinações: Swift, Fukui, Engelhard-Test
– LRE com Diferentes Punções: Mistura sistemática
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
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
Elongação21
3
4
5
6
7
Calculo da Anisotropia
• Anisotropia media (Valor r ou Anisotropia normal) : rm = 1/4 (r0 + 2* r45 + r90)
• Anisotropia planar(Valor r, resp. p/o Orelhamento): r = 1/2 (r0 + r90 - 2* r45)
0o
45o90o
WR
= Deformação log. do Comprimento
= Deformação log. da Largura
= Deformação log. da Espessura
= Anisotropia
Valores da Anisotropia:
Relações entre as Propriedades
Compromisso entre Resistência e Conformabilidade
Diagrama do Goodwin e Keeler
Rupturas
Curva do Limite de Conformação
Deformação 1
Deformação 2
Estampagem profundo
Tensãouniforme
“Plane strain”
Estiramento biaxial
Corpos de Prova para o Teste• Corpos de Prova para Ensaio de Embutimento
com Punção hemisferical
Exemplos para Diferentes Curvas
• Diferentes Corpos de Prova • Diferentes Ensaios
Curvas de Caminhodas Deformações
Estampagem Estiramento
1 - Punção hemisférico, Provas cortadas arcos2 - Provas cortadas retas 3 - Ensaio de Tração
4 - Embutimento com diferentes Punções 5 - Embutimento hidráulico
Comparação dos Tipos de Aço Inox
• Aço Inox austenítico • Aço Inox ferrítico
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
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
Erichsen-Teste
• Erichsen-Teste:– Teste para a
Estimação de Estiramento
– Estimação do Tamanho dos Grãos da Microestrutura
FN FN
Swift-Teste
• Swift-Teste: – Teste do Limite
da Razão de Estampagem Profunda para a Estimação da Estampabilidade
– LRE (ß) = d0 / d1
(Blank/Punção)
PunçãoPrendedorChapa
MatrizBlank
Copo
Razão de Estampagem
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
• Elipse extra profunda
• Elipse profunda
• Hemisfera
• Elipse rasa
• Cilindro
Formas Geométricas dos diferentes Punções Elípticos
Variação sistemática entre Estiramento e Estampagem profundo
Resultados com Aço Carbono
• Em cima: Diâmetros iguais: tudo 200 mm
• Em baixo: Diâmetros maximais 210/220/ 230/200 mm
Resultados com Aço Inox
• Ruptura no Diâmetro 200 mm com Óleo
• Boa no Diâmetro 220 mm com Folha de Teflon
Limite de Razão de Estampagem Profunda para diferentes Materials
1,5
1,6
1,7
1,8
1,9
2
2,1
2,2
2,3
2,4
Cilindro Elipse rasa Hemisfera Elipseprofundo
Elipsemuito prof.
Punções Elipticos
Lim
ite
de
Ra
zão
de
E
sta
mp
ag
em
Aço Inox
Aço EEP
Alumínio
EstiramentoEstampagem profunda
Testes Práticos com Suporte
Limite de Razão de Estampagem Profunda para Materials do Suporte
1,5
1,6
1,7
1,8
1,9
2
2,1
2,2
2,3
2,4
Cilindro Elipse rasa Hemisfera Elipseprofundo
Elipse muitoprof.
Punções Elipticos
Lim
ite d
e R
azão
de
Est
amp
agem
St 14 ZStE 180BH
StE 280i StE 250i
ZStE 220BH DP 500
ZStE 260BH
Ferramenta no LdTM
Testes de Atrito e Desgaste
• Importância de Atrito e Desgaste na Conformação de Aços Inox e Aços com alta Resistencia 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 LdTM
Efeitos de Atrito na Superfície
Principio e Tipos do Atrito
Diferentes Áreas de Atrito
• Diferentes Demandas do Atrito na Estampagem ou Estiramento– Flange µ => 0 / 1
– Matriz µ => 0 / 1
– Fundo µ => 1 / 0
Novas Estruturas de Superfície
Exemplos para diferentes Estruturas de Superfície das Chapas
Demandas para Testes de Atrito
• O Material deve estar em Fluxo ! => Tensão acima de Tensão do Escoamento
• O Pressão deve estar no mesmo Tamanho como no Processo real !
• A Velocidade deve ser a mesma como no Processo real ! (Não na Maquina de Tração)
• Os Raios dos corpos de prova devem ser idênticos aos Raios da ferramenta de Estampagem
Máquina projetada no LdTM
Dados Técnicos da Maquina
• Força Máxima: 50 kN
• Pressão Máxima: > 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