Conformabilidade das Chapas Estimação de Conformabilidade das Chapas pelos Testes de Propriedades...
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Conformabilidade das Chapas
Estimação de Conformabilidade das Chapas pelos 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 Profunda: Estampabilidade
– Combinações: Swift, Fukui, Engelhardt-Test
– LRE com diferentes Punções: Mistura sistemática
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
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
Relações entre as Propriedades
Sempre Compromisso entre Resistência e Conformabilidade!
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
Curva do Limite de Conformação
Deformação 1
Deformação 2
Estampagem profunda
Tensãouniforme
“Plane strain”
Estiramento biaxial
Diagrama do Goodwin e Keeler
Rupturas
Bom
Corpos de Prova para o Teste• Corpos de Prova para Ensaio de Embutimento
com Punção hemisférico
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
Curva do Limite de Conformação para Aço EEP
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
-0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4
Deformação menor 2
De
form
açã
o m
aio
r 1
Ruptura
Estricção
Bom
CLC exp
CLC sim
Comparação dos Valores medidos com a Simulação
Curva do Limite de Conformação para Aço Inox
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
-0,3 -0,2 -0,1 0,0 0,1 0,2 0,3
Deformação menor 2
De
form
açã
o m
aio
r 1
Ruptura
Bom
CLC exp
CLC sim
Comparação dos Valores medidos com a Simulação
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
Punção
Prensa Chapa
Matriz
Prova
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 ß = d0/d1
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 máximos 210/220/ 230/200 mm
Resultados com Aço Inox
• Ruptura no Diâmetro 200 mm com Óleo
• Bom 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
Influência das Tensões pelo Valor r
• 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
1
-1
-1
1
21
R=0
R=1
R=2
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
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
Resultados dos Testes para Tramontina
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
Efeitos de Atrito na Superfície
Máquina para Teste do Atrito
Maquina no PtU Darmstadt / Alemanha
Demandas para Testes de Atrito
• O Material deve estar em Fluxo ! => 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
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
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: