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Guilherme Kumassaka Weisheimer 4° Ano Engenharia Mecânica Iniciação Científica no Laboratório de Fenômenos de Superfície desde janeiro de 2004. SIMULAÇÃO DO FORJAMENTO A FRIO DE CRUZETA DE PEQUENO PORTE UTILIZANDO OS AÇOS ABNT 1020 E 16MnCr5 G. K. Weisheimer, L. V. Ramos, A. Sinatora. - PowerPoint PPT Presentation
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Estudo via MEF do forjamento de uma Estudo via MEF do forjamento de uma cruzeta com os aços ABNT 1020 e cruzeta com os aços ABNT 1020 e
16MnCr516MnCr5
Guilherme Kumassaka Weisheimer
4° Ano Engenharia Mecânica
Iniciação Científica no Laboratório de Fenômenos de Superfície desde janeiro de 2004
Estudo via MEF do forjamento de uma Estudo via MEF do forjamento de uma cruzeta com os aços ABNT 1020 e cruzeta com os aços ABNT 1020 e
16MnCr516MnCr5
SIMULAÇÃO DO FORJAMENTO A FRIO DE CRUZETA DE PEQUENO PORTE UTILIZANDO OS AÇOS
ABNT 1020 E 16MnCr5
G. K. Weisheimer, L. V. Ramos, A. Sinatora
Estudo via MEF do forjamento de uma Estudo via MEF do forjamento de uma cruzeta com os aços ABNT 1020 e cruzeta com os aços ABNT 1020 e
16MnCr516MnCr5Forjamento da CruzetaForjamento da Cruzeta
Características:
• Blanque cilíndrico
L = 110mm, Ø = 30mm
• Dois punções
• Matriz em cruz, perpendicular ao blanque
Estudo via MEF do forjamento de uma Estudo via MEF do forjamento de uma cruzeta com os aços ABNT 1020 e cruzeta com os aços ABNT 1020 e
16MnCr516MnCr5
• Devido à complexidade da geometria, o estudo deste processo torna-se muito complicado sem auxílio computacional
• Método dos Elementos Finitos utilizado para aproximar o comportamento da peça durante o forjamento
Forjamento da CruzetaForjamento da Cruzeta
Estudo via MEF do forjamento de uma Estudo via MEF do forjamento de uma cruzeta com os aços ABNT 1020 e cruzeta com os aços ABNT 1020 e
16MnCr516MnCr5MateriaisMateriais
• Propriedades Mecânicas
Material Tensão de escoamento (MPa)
Limite à tração (MPa)
ABNT 1020 (Ø 19-32mm)
275 475
16MnCr5 (Ø 30mm)
590 640-930
Estudo via MEF do forjamento de uma Estudo via MEF do forjamento de uma cruzeta com os aços ABNT 1020 e cruzeta com os aços ABNT 1020 e
16MnCr516MnCr5MateriaisMateriais
• Propriedades Mecânicas
• O aço ABNT 1020 possui tensão de escoamento menor, logo é mais fácil conformá-lo mecanicamente
Material Tensão de escoamento (MPa)
Limite à tração (MPa)
ABNT 1020 (Ø 19-32mm)
275 475
16MnCr5 (Ø 30mm)
590 640-930
Estudo via MEF do forjamento de uma Estudo via MEF do forjamento de uma cruzeta com os aços ABNT 1020 e cruzeta com os aços ABNT 1020 e
16MnCr516MnCr5MateriaisMateriais
• O aço ABNT 1020 não consta no banco de dados de materiais do software
• Foi utilizado o aço DIN 1.0402 (C22)
Material Tensão de escoamento (MPa)
Limite à tração (MPa)
C22 (Ø 17-40mm)
290 470-620
ABNT 1020 (Ø 19-32mm)
275 475
16MnCr5 (Ø 30mm)
590 640-930
Estudo via MEF do forjamento de uma Estudo via MEF do forjamento de uma cruzeta com os aços ABNT 1020 e cruzeta com os aços ABNT 1020 e
16MnCr516MnCr5Modelo UtilizadoModelo Utilizado
Simulação via Método dos Elementos Finitos• Elementos Hexaédricos de 8 nós
• Comportamento elasto-plástico, análise termo-mecânica
• Modelos de 15000 e 25000 elementos
• Modelo de ¼ da cruzeta
Características do Processo• Velocidade dos punções: 15 mm/s
• Coeficiente de atrito μ = 0,3
• Temperatura ambiente: 25°C
Estudo via MEF do forjamento de uma Estudo via MEF do forjamento de uma cruzeta com os aços ABNT 1020 e cruzeta com os aços ABNT 1020 e
16MnCr516MnCr5ResultadosResultados
• Força de Atrito
• Força Normal
• Temperatura
• Deformação Plástica
• Deformação Elástica
Estudo via MEF do forjamento de uma Estudo via MEF do forjamento de uma cruzeta com os aços ABNT 1020 e cruzeta com os aços ABNT 1020 e
16MnCr516MnCr5
10201020 16MnCr516MnCr5
Força de atrito (N)Força de atrito (N)
Esforços na MatrizEsforços na Matriz
Estudo via MEF do forjamento de uma Estudo via MEF do forjamento de uma cruzeta com os aços ABNT 1020 e cruzeta com os aços ABNT 1020 e
16MnCr516MnCr5Esforços na MatrizEsforços na Matriz
10201020 16MnCr516MnCr5
Força de atrito (N)Força de atrito (N)
Estudo via MEF do forjamento de uma Estudo via MEF do forjamento de uma cruzeta com os aços ABNT 1020 e cruzeta com os aços ABNT 1020 e
16MnCr516MnCr5
10201020 16MnCr516MnCr5
Força de atrito (N)Força de atrito (N)
Esforços na MatrizEsforços na Matriz
Estudo via MEF do forjamento de uma Estudo via MEF do forjamento de uma cruzeta com os aços ABNT 1020 e cruzeta com os aços ABNT 1020 e
16MnCr516MnCr5Esforços na MatrizEsforços na Matriz
16MnCr516MnCr5
Força de Atrito (N)Força de Atrito (N)
Estudo via MEF do forjamento de uma Estudo via MEF do forjamento de uma cruzeta com os aços ABNT 1020 e cruzeta com os aços ABNT 1020 e
16MnCr516MnCr5
10201020 16MnCr516MnCr5
Força de atrito (N)Força de atrito (N)
Esforços na MatrizEsforços na Matriz
Estudo via MEF do forjamento de uma Estudo via MEF do forjamento de uma cruzeta com os aços ABNT 1020 e cruzeta com os aços ABNT 1020 e
16MnCr516MnCr5
10201020 16MnCr516MnCr5
Força normal (N)Força normal (N)
Esforços na MatrizEsforços na Matriz
Estudo via MEF do forjamento de uma Estudo via MEF do forjamento de uma cruzeta com os aços ABNT 1020 e cruzeta com os aços ABNT 1020 e
16MnCr516MnCr5
10201020 16MnCr516MnCr5
Força normal (N)Força normal (N)
Esforços na MatrizEsforços na Matriz
Estudo via MEF do forjamento de uma Estudo via MEF do forjamento de uma cruzeta com os aços ABNT 1020 e cruzeta com os aços ABNT 1020 e
16MnCr516MnCr5
10201020 16MnCr516MnCr5
Esforços na MatrizEsforços na Matriz
Força normal (N)Força normal (N)
Estudo via MEF do forjamento de uma Estudo via MEF do forjamento de uma cruzeta com os aços ABNT 1020 e cruzeta com os aços ABNT 1020 e
16MnCr516MnCr5
Força Normal (N)Força Normal (N)
16MnCr516MnCr5
Esforços na MatrizEsforços na Matriz
Estudo via MEF do forjamento de uma Estudo via MEF do forjamento de uma cruzeta com os aços ABNT 1020 e cruzeta com os aços ABNT 1020 e
16MnCr516MnCr5
10201020 16MnCr516MnCr5
Esforços na MatrizEsforços na Matriz
Força normal (N)Força normal (N)
Estudo via MEF do forjamento de uma Estudo via MEF do forjamento de uma cruzeta com os aços ABNT 1020 e cruzeta com os aços ABNT 1020 e
16MnCr516MnCr5
Análises em 3 cortesAnálises em 3 cortes
Planos de CortePlanos de Corte
TransversalTransversal DiagonalDiagonal LongitudinalLongitudinal
Estudo via MEF do forjamento de uma Estudo via MEF do forjamento de uma cruzeta com os aços ABNT 1020 e cruzeta com os aços ABNT 1020 e
16MnCr516MnCr5Deformação PlásticaDeformação Plástica
16MnCr516MnCr5
10201020
25 %25 %
Estudo via MEF do forjamento de uma Estudo via MEF do forjamento de uma cruzeta com os aços ABNT 1020 e cruzeta com os aços ABNT 1020 e
16MnCr516MnCr5
50 %50 %Deformação PlásticaDeformação Plástica
16MnCr516MnCr5
10201020
Estudo via MEF do forjamento de uma Estudo via MEF do forjamento de uma cruzeta com os aços ABNT 1020 e cruzeta com os aços ABNT 1020 e
16MnCr516MnCr5
75 %75 %Deformação PlásticaDeformação Plástica
16MnCr516MnCr5
10201020
Estudo via MEF do forjamento de uma Estudo via MEF do forjamento de uma cruzeta com os aços ABNT 1020 e cruzeta com os aços ABNT 1020 e
16MnCr516MnCr5
100 %100 %Deformação PlásticaDeformação Plástica
16MnCr516MnCr5
10201020
Estudo via MEF do forjamento de uma Estudo via MEF do forjamento de uma cruzeta com os aços ABNT 1020 e cruzeta com os aços ABNT 1020 e
16MnCr516MnCr5
25 %25 %Temperatura (°C)Temperatura (°C)
16MnCr516MnCr5
10201020
Estudo via MEF do forjamento de uma Estudo via MEF do forjamento de uma cruzeta com os aços ABNT 1020 e cruzeta com os aços ABNT 1020 e
16MnCr516MnCr5
50 %50 %Temperatura (°C)Temperatura (°C)
16MnCr516MnCr5
10201020
Estudo via MEF do forjamento de uma Estudo via MEF do forjamento de uma cruzeta com os aços ABNT 1020 e cruzeta com os aços ABNT 1020 e
16MnCr516MnCr5
75 %75 %Temperatura (°C)Temperatura (°C)
16MnCr516MnCr5
10201020
Estudo via MEF do forjamento de uma Estudo via MEF do forjamento de uma cruzeta com os aços ABNT 1020 e cruzeta com os aços ABNT 1020 e
16MnCr516MnCr5
100 %100 %Temperatura (°C)Temperatura (°C)
16MnCr516MnCr5
10201020
Estudo via MEF do forjamento de uma Estudo via MEF do forjamento de uma cruzeta com os aços ABNT 1020 e cruzeta com os aços ABNT 1020 e
16MnCr516MnCr5Deformação ElásticaDeformação Elástica
10201020 16MnCr516MnCr5
25 %25 %
Estudo via MEF do forjamento de uma Estudo via MEF do forjamento de uma cruzeta com os aços ABNT 1020 e cruzeta com os aços ABNT 1020 e
16MnCr516MnCr5Deformação ElásticaDeformação Elástica
10201020 16MnCr516MnCr5
50 %50 %
Estudo via MEF do forjamento de uma Estudo via MEF do forjamento de uma cruzeta com os aços ABNT 1020 e cruzeta com os aços ABNT 1020 e
16MnCr516MnCr5Deformação ElásticaDeformação Elástica
10201020 16MnCr516MnCr5
75 %75 %
Estudo via MEF do forjamento de uma Estudo via MEF do forjamento de uma cruzeta com os aços ABNT 1020 e cruzeta com os aços ABNT 1020 e
16MnCr516MnCr5Deformação ElásticaDeformação Elástica
10201020 16MnCr516MnCr5
100 %100 %
Estudo via MEF do forjamento de uma Estudo via MEF do forjamento de uma cruzeta com os aços ABNT 1020 e cruzeta com os aços ABNT 1020 e
16MnCr516MnCr5Deformação ElásticaDeformação Elástica
10201020 16MnCr516MnCr5
Estudo via MEF do forjamento de uma Estudo via MEF do forjamento de uma cruzeta com os aços ABNT 1020 e cruzeta com os aços ABNT 1020 e
16MnCr516MnCr5Deformação ElásticaDeformação Elástica
10201020 16MnCr516MnCr5
Estudo via MEF do forjamento de uma Estudo via MEF do forjamento de uma cruzeta com os aços ABNT 1020 e cruzeta com os aços ABNT 1020 e
16MnCr516MnCr5Deformação ElásticaDeformação Elástica
10201020 16MnCr516MnCr5
Estudo via MEF do forjamento de uma Estudo via MEF do forjamento de uma cruzeta com os aços ABNT 1020 e cruzeta com os aços ABNT 1020 e
16MnCr516MnCr5Deformação ElásticaDeformação Elástica
10201020 16MnCr516MnCr5
Estudo via MEF do forjamento de uma Estudo via MEF do forjamento de uma cruzeta com os aços ABNT 1020 e cruzeta com os aços ABNT 1020 e
16MnCr516MnCr5
• Força normal, força de atrito e temperaturas maiores para o aço 16MnCr5 : maiores esforços
• Deformações plásticas parecidas, maior para ABNT 1020
• Deformações elásticas maiores para o 16MnCr5
ConclusõesConclusões