Resumo: A estampagem tem por finalidade a fabricação de peças a partir de chapas planas. Este processo tem como um dos seus maiores usuários a indústria automobilística, que é um dos maiores mercados para aços de alta resistência e uma importante força motriz para o desenvolvimento de novos materiais e tecnologias. Desta forma, procura-se cada vez mais pesquisar a influência dos parâmetros nos processos de conformação, permitindo as indústrias conhecer melhor as variáveis e entender a estampabilidade das chapas utilizadas. Nas últimas décadas o aumento da concorrência e a crescente demanda por carros mais seguros, econômicos e menos poluentes exigiram das montadoras, siderúrgicas e comunidade científica investimentos na pesquisa de novos aços. O resultado dessas pesquisas foi o aumento significativo na utilização de aços avançados de alta resistência nos automóveis. O objetivo desse trabalho foi analisar o tipo de fratura em chapas de aço DP600 quando submetidos aos estados de tensões uniaxial, biaxial e plano de deformação, através dos ensaios de tração e estampagem (embutimento e estiramento). Para se obter o estado plano de deformação utilizou-se corpo de prova de 200mm, punção no formato cilíndrico e uma leve carga no prensa-chapas, permitindo o escoamento do material, e também com corpo de prova de 125x200mm estampado com punção hemisférico, travando totalmente a chapa; o estado biaxial de tensão obteve-se com a utilização de corpo de prova de 200x200mm, punção hemisférico e total restrição do fluxo da chapa; e através dos ensaios de tração com corpo de prova no formato “gravata” e estampagem do corpo de prova de 75x200mm, com punção hemisférico, travando totalmente a chapa foram obtidos o estado uniaxial de tensão. Foi constatado, através do MEV, que o estado de tensão teve influência no micromecanismo de fratura, principalmente no estado plano de deformação, que apresentou regiões de clivagem, portanto frágil, envoltas por alvéolos, fratura dúctil. Já nos estados uniaxial e biaxial de tração apresentaram somente alvéolos, caracterizando uma fratura dúctil clássica. Demonstrando que um material não é dúctil ou frágil, depende do estado de tensão ao qual foi submetido para provocar a fratura.

Resumo: A conformação de chapas metálicas é destaque entre os processos de fabricação, principalmente na indústria automotiva. Nas últimas décadas, o aumento da concorrência e a crescente demanda por diminuição de peso, alto desempenho e estruturas resistentes a impacto nos automóveis vêm forçando a indústria do aço, as montadoras e a comunidade científica a se concentrar em uma produção mais eficiente. Como resultado desses esforços, um aumento significativo no uso de aços avançados de alta resistência (Advanced High Strength Steel - AHSS) em automóveis foi observado na última década. Assim, é necessário entender a conformabilidade destes materiais como uma melhor forma de redução de custos e otimização dos processos. Para maior precisão durante a estampagem desses materiais, o retorno elástico tem uma influência significativa. O efeito Bauschinger também tem uma grande influência, pois os processos de dobra, desdobra e redobra são comuns durante a conformação - especialmente com matrizes que usam drawbeads para esticar a chapa. O principal objectivo do presente estudo foi analisar a influência do retorno elástico - relacionados com o efeito Bauschinger - sobre os aços de plasticidade induzida pela transformação (TRIP – Tranformation Induced Plasticity). Os ensaios levaram a uma compreensão detalhada da influência do efeito Bauschinger sobre o retorno elástico mostrando que este aumenta o ângulo de retorno elástico para o aço TRIP 800.

Resumo: No tryout de ferramentas de estampagem, mudanças são freqüentemente necessárias, desde a escolha de um novo material com melhor conformabilidade, até ajustes no design de matrizes e punções a fim de se atingir o grau de satisfação esperado para o produto. Todas essas ações, no entanto, tomam tempo e dinheiro, o que mostra a necessidade de uma melhor avaliação das chapas metálicas a serem utilizadas, como uma forma de se evitar estas perdas provocadas pelo conhecimento insuficiente das reais condições de deformação a que os materiais podem ser submetidos. Desta forma, procura-se cada vez mais desenvolver ensaios de laboratório que permitam às indústrias de estampagem conhecer melhor a estampabilidade das chapas utilizadas, e que sirvam como base de dados para o desenvolvimento de modelos computacionais cada vez mais precisos para a simulação de processos de estampagem. Levando em conta que a eficiência na fabricação de um produto estampado está no grau máximo de deformação que a chapa metálica pode ser submetida antes da sua ruptura, pode-se dizer que o levantamento da curva limite de conformação (CLC) de um aço corresponde a um método bastante eficaz para esta avaliação, sendo bastante utilizada por diversos autores em publicações recentes. Um objeto de estudo pouco investigado, porém, é a influência do prensa-chapas na estampabilidade das chapas metálicas, em especial de aços de nova geração que possuem fases duras em sua microestrutura. Com base nisso, o projeto de pesquisa em questão tem como objetivo principal a avaliação da influência da carga do prensa-chapas na estampagem do aço “Dual Phase” DP600, que se caracteriza por ser um aço de alta resistência, com sua microestrutura composta de “ilhas” de martensita dispersas em uma matriz ferrítica numa proporção aproximada de 17%. No estudo realizado, foi levantada a curva limite de conformação do aço DP600 através do ensaio de estampagem Nakazima, com “draw bead” travando totalmente o escoamento do material e, posteriormente, variando a carga do prensa-chapas. As cargas utilizadas foram de 130tf, 80tf e 58tf. Para cada valor de carga, foram medidas as deformações planares principais e comparadas a CLC obtida pelo teste de Nakazima. Pelos resultados obtidos, verificou-se um aumento na conformabilidade máxima do aço para a carga de 130tf, uma equivalência de resultados com a CLC obtida pelo método Nakazima para a carga de 80tf e uma redução na estampabilidade do material para a carga de 58tf. Pela análise da fratura das amostras em um microscópio eletrônico de varredura, contatou-se que nos ensaios com as menores cargas no prensa-chapas, acentuou-se o surgimento de pontos de fratura frágil (clivagem) nas amostras, como conseqüência da maior taxa de deformação do material, o que induziu o surgimento das “shear fractures”, ou fratura por cisalhamento. Como conclusão do trabalho, pode-se dizer que a carga do prensa-chapas é altamente significativa na conformação de aços “dual phase”, uma vez que o seu ajuste correto pode levar a um ganho considerável na conformabilidade do material, permitindo a produção satisfatória de peças com maior grau de complexidade.

Resumo

Orientadores: Vladimir Antonio Paulon, Newton de Oliveira Pinto Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2018-07-27T20:42:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lopes_Marcelo_M.pdf: 3617155 bytes, checksum: 2fe4846c751a8e4c972d6ad58e591153 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Os materiais de uso corrente na construção civil têm suas propriedades fisicas e químicas alteradas em função das caracteristicas dos materiais que os compõem e das respostas destes à ação do meio. A relação feita entre qualidade do concreto e resistência mecânica, deixa de lado um dos aspectos mais importantes que é a durabilidade. O mesmo pensamento pode se estender ao aço estrutural e às resinas. Este trabalho analisa a durabilidade do reforço mediante colagem de armadura externa na forma de chapa de aço aclimável ou patinável com adesivo à base de resina epóxi, cuja utilização engloba desde aspectos econômicos, ao diminuir o consumo de energia para fabricar materiais cimentícios, até ecológicos com a preservação de jazidas minerais. É estudado o efeito do micro ambiente na interface aço-resina-concreto em corpos de prova que simulam este tipo de ligação, os quais foram expostos a ciclos de molhagem e secagem em soluções de Ácido acético e Cloreto de Sódio, ambas à 2%. Também foi estudado o efeito do calor à SO°C, 7SoC e 100°C, e suas conseqüências sobre a estabilidade das peças. Os resultados comprovaram a ocorrência de modificações nas propriedades mecânicas tanto do aço patinável como da resina endurecida, quando submetidos a agressão de agentes químicos e efeito do calor, apesar da resina ter apresentado resultados superiores aos encontrados em estudos anteriores, no que diz respeito ao calor. Portanto, ainda deve ser estudada uma metodologia que busque aliar as propriedades destes materiais às estruturas de concreto, melhorando seu desempenho com economia e durabilidade a curto e longo prazo / Abstract: Regular materials used in construction have their properties modified due to the characteristics of the materials of which they are composed and their reactions to the environment. The relation between concrete quality and its mechanical strength leaves behind one of the most important aspects: durability. The same consideration can be made for steel and resins. The present work studies the durability of the reinforcement with extern bonded weathering steel sheet with epoxi resin adhesives. This use gathers not only economical aspects since it reduces energy consumption during cementicious materials manufacture, but also ecological aspects since mineral mines are preserved. The effect of microenvironment on the steel-resin-concrete interface is studied through specimens that simulate this bonding. The specimens were exposed to drying-wet cycles of acetic acid and sodium chloride solutions, both of 2%. The effect of heat under temperatures of 50° C, 75° C and 100° C and its consequences to the specimens stability were also studied. Results confirm the changes of the mechanical properties of both the weathering steel and the hardened resin, when subjected to chemical aggressions and heat, despite other higher results found in literature for the resins regarding heat effects. Therefore, it' s still necessary to study a methodology that joins the properties of these materials to concrete structures so that their performance is improved with management and durability in short and long terms / Mestrado / Edificações / Mestre em Engenharia Civil

Orientador : Maria Clara Filippini Ierardi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-01T17:22:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rossini_FabianoRogerio_M.pdf: 7888725 bytes, checksum: dd34bb11d27b182b24e1f36f0c9fd3ea (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: A tecnologia de soldagem laser evoluiu de forma positiva em todo o mundo, como um processo de elevado potencial nas indústrias. A soldagem a laser é uma ferramenta poderosa na fabricação de peças complexas, constituídas de materiais de mesma ou diferentes espessuras, além da possibilidade de união de materiais diversos. As velocidades atingidas e o confinamento de energia depositada pelo feixe no material base são as principais vantagens do processo. Este método apresenta, quando comparado com outros métodos, facilidade de controle e posicionamento do feixe, ausência de atmosfera controlada, além de produtos com melhores propriedades mecânicas devido à obtenção de uma microestrutura mais refinada e homogênea. O trabalho apresenta uma análise da soldagem a laser em chapas grossas de aço baixo carbono, onde se analisa a dureza no material base, na zona termicamente afetada e no cordão de solda em duas direções, como também a microestrutura da região soldada, em relação aos parâmetros operacionais e também a caracterização e quantificação de defeitos na solda de acordo com uma norma especifica para soldagem a laser. A dureza no cordão apresentou valores maiores que no material base, mantendo-se constante na profundidade. A microestrutura resultante no cordão soldado apresentou-se grosseira e direcional no sentido de extração de calor, tendo a zona termicamente afetada dimensões mínimas com refino dos grãos quando comparados ao material base / Abstract: The laser welding technology has shown evolution in the whole world, like a potential process in modem industry. Laser welding is an efficient tool for manufacturing complex components, wich are composed by different materials and thickness. The process speed and the beam energy focusing are the main advantages in this process. When compared with other methods, this new technology presents ease beam control and positioning, no need of an inert atmosphere, besides products with better mecanical properties due to homogenous and refined microstructure. The present work presents a study of laser welding in low carbon steel plate, analyzing the superficial hardness of base material, thermal affected zone and weld, all of then both in the transversal section and through the weld depth, as well as microstructure regarding operational parameters. The weld hardness is higher than the hardness of material base, and constant along the depth. The resulting weld microstructure is coarse and aligned with heat flow. The heat affected zone has small dimensions with refined grains when compared to the base material / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Apesar da esmaltação de aços ser uma técnica de recobrimento inorgânico amplamente conhecida a aparentemente bem dominada, não são poucos os desafios técnicos que se apresentam tanto para os siderurgistas como para os esmaltadores para se produzir um produto final de qualidade aceitável. Este trabalho tem por objetivo avaliar o desempenho de recobrimento da superfície de dois aços baixo carbono, um aço do tipo I e outro do tipo II de acordo com a norma americana ASTM A424/424M. O aço do tipo I, amplamente conhecido e utilizado pela indústria esmaltadora, foi produzido por aciaria convencional do tipo BOF, laminado a frio em cadeira de laminação do tipo tandem e descarburizado. Enquanto que o aço do tipo II foi produzido por aciaria elétrica do tipo EAF, laminado a frio em cadeira de laminação duo reverso e recozido. Neste trabalho, a performance do recobrimento do substrato metálico do aço do tipo II é focada nos parâmetros qualitativos da camada esmaltada tais como sua espessura, rugosidade, aderência ao metal base e evolução gasosa resultante do processo de cura do esmalte (“firing”). Os testes de esmaltação das amostras foram realizados em uma unidade industrial esmaltadora independente utilizando-se o processo de deposição via úmido e via seco, com a aplicação de dois esmaltes comerciais distintos. As variáveis e práticas do processo de esmaltação utilizadas foram as mesmas estabelecidas para um processo produtivo normal, da preparação superficial e técnica de aplicação de esmalte ao processo de cura do esmalte num tradicional forno elétrico de passagem to tipo “U”. Para a determinação da qualidade do esmalte aderido utilizou-se o teste de queda e para a determinação da evolução gasosa utilizou-se a verificação macroscópica de dois defeitos conhecidos como “outgassing” e “fish scale”. Os resultados obtidos são avaliados em função dos parâmetros e requisitos de qualidade atribuídos pelo esmaltador. / Although enameling steel is a well-known inorganic technique which has been used for many years, there are still several technical challenges faced by both steel making industry and enamelers professionals on producing high quality enameled parts. This work presents the enameling performance evaluation of two low carbon steel grades, one categorized as type I and the other one as type II as per American standard ASTM A424/424M. The type I steel grade, which has been successfully used by enamelers for years, it has been produced through a BOF operation, being cold reduced through a tanden mill and open coil annealed. The type II steel grade has been produced by an EAF operation, being cold reduced through a duo reversing mill stand being batch annealled. On this work, the performance of the coating layer applied over the type II steel substrate has been evaluated focusing on the enamel quality parameters such as its thickness, roughness, adhesion and gassing generated along the glass cure process (firing). The enameling trials have been made at an independent enameler facility where two distinct types of commercial glasses have been selected being applied in both wet and dry methods of deposition. The enameling process variables and operational practices used for the trials were similar to those used for a regular enameling production line, from the cleaning and glass deposition techniques to the glass firing process using an open U-type electrical furnace. The quality of glass adhesion has been determined by the standard impact test and for the evolving gases determination a macroscopic analysis of “outgassing” and “fish scale” as surface defects have been considered. The achieved results are taken under the quality premises required by the enameler.

Os Aços Avançados de Alta Resistência ou AHSS (do inglês Advanced High Strength Steels) apresentam muitas vantagens mecânicas em relação aos aços convencionais. Seu uso crescente na indústria automotiva deve-se principalmente à sua capacidade de possibilitar a redução de peso e, ao mesmo tempo, o aumento da segurança aos ocupantes do veículo em caso de colisões. No entanto, apresentam maiores dificuldades no que se refere à conformabilidade (maiores níveis de solicitação e desgaste das ferramentas, menor deformabilidade plástica, etc). Assim, alguns testes para avaliar a conformabilidade destes materiais ganham maior importância. É o caso do Teste de Expansão de Furos, cuja propriedade medida é a Razão de Expansão de Furos (REF). Neste trabalho investiga-se o processo de expansão de furos para o aço avançado de alta resistência (AHSS) martensítico DOCOL 190M, sob as seguintes condições de processo: duas formas de obtenção do furo (jato d’água e usinagem); duas geometrias distintas de punções (cônico de 60º e elíptico); diversos diâmetros do furo inicial; com e sem o uso de lubrificante; com acabamento diferenciado da borda do furo; e expansão com deslocamento do punção em etapas. Os experimentos demonstram que a expansão de furos possui uma estreita relação com a geometria do punção utilizado para a expansão, bem como com o diâmetro do furo inicial, acabamento da borda e condições de lubrificação. A partir dos resultados experimentais de expansão de furos foi possível realizar a calibração de um software de simulação computacional em relação ao dano crítico do material no momento da fatura na borda do furo. / Advanced High Strength Steels (AHSS) offer many mechanical advantages over conventional steels. Its increasing use in the automotive industry is mainly due to its ability to reduce weight and, at the same time, increase occupant safety in the event of collisions. However, they present greater difficulties with respect to the formability (higher levels of solicitation and wear of the tools, lower plastic formability, etc). Thus, some tests to evaluate the formability of these materials come to have greater importance. This is the case of the Hole Expansion Test, whose measured property is the Hole Expansion Ratio (REF). This work investigates the hole expansion process for a martensitic advanced high-strength steel (AHSS), DOCOL 190M, under the following process conditions: two ways of obtaining the hole (water jet and machining); two different geometries of punctures (conical of 60º and elliptical); various diameters of the initial hole; with and without the use of lubricant; with differentiated finishing of the hole edge; and expansion with punch displacement in steps. The experiments demonstrate that the hole expansion has a close relationship with the geometry of the punch used for the expansion, as well as the initial hole diameter, edge finish and lubrication conditions. From the experimental hole expansion results it was possible to carry out the calibration of a computational simulation software in relation to the critical damage of the material at the moment of hole edge rupture.

O presente trabalho estuda a variação do diâmetro inicial e diâmetro final de um furo puncionado feito em uma chapa de aço ASTM A-36 com 12,7 mm de espessura. São propostas três geometrias diferentes de punção fabricados em aço AISI D2 e AISI S1 com diâmetro inicial 20 mm e final 22 mm. Os punções foram fabricados para realizarem o processo de puncionamento e brochamento com penetrações de avanço (asf) de 0,2 mm, 0,5 mm e 1 mm. O objetivo principal é reduzir a conicidade dos furos puncionados atualmente através do método convencional. As folgas entre punção e matriz (w) utilizadas foram de 3,1%, 7,8% e 15,7% da espessura da chapa de testes respectivamente. Para avaliação do desempenho de cada ferramenta, todos os furos puncionados foram medidos e tabelados. Entre os resultados encontrados, constatou-se que os punções com brochamento apresentam melhores valores que os convencionais em todos parâmetros analisados. As regiões de cisalhamento (Zc) e região de ruptura abrupta (Zr) também sofreram influência direta em função da geometria utilizada. / The present work studies the variation of the initial diameter and final diameter of a punched hole made in an ASTM A-36 steel sheet with 12.7 mm of thickness. Three different punches geometries are proposed and manufactured from AISI D2 and AISI S1 steel with initial diameter 20 mm and final diameter 22 mm. The punches were manufactured to carry out the punching and broaching process with feed penetrations (asf) of 0.2 mm, 0.5 mm and 1 mm. The main objective is to reduce the conicity of the punched holes currently through the conventional method. The clearance between punch and die (w) used were 3.1%, 7.8% and 15.7% of the thickness of the test plate respectively. To evaluate the performance of each tool, all punched holes were measured and tabulated. Among the results, it was observed that the punches with a broaching showed better values than the conventional ones in all analyzed parameters. The regions of shear (Zc) and region of abrupt rupture (Zr) also had a direct influence in function of the geometry used.

Aços de alta resistência e baixa liga (HSLA) tem sido amplamente empregados na indústria nos últimos anos, em especial na indústria automotiva, com a finalidade de reduzir peso dos produtos sem prejudicar características importantes como a resistência. O aço LNE 380 vem sendo aplicado na fabricação de peças mais robustas e que passam por processos de dobra. Dessa forma, esse estudo tem como objetivo principal determinar as deformações máximas causadas pelas tensões de tração em chapas do aço de alta resistência e baixa liga NBR 6656 LNE 380 submetidas ao processo de dobramento. Chapas de 6,35mm de espessura foram inicialmente analisadas por meio de ensaios de tração para verificar as propriedades mecânicas do aço. Os ensaios de tração apresentaram uma tensão de escoamento de 469±8MPa e tensão máxima de resistência de 539±3MPa. O ensaio de dobramento semiguiado foi utilizado para detectar o nível de deformação na região externa das chapas, ocasionado pelos esforços de tração durante o processo, bem como seu retorno elástico. No ensaio de dobramento utilizaram-se três raios de punçãovariando o deslocamento do mesmo para se obter diferentes raios de dobra. As máximas deformações relativa e verdadeira foram medidas na região externa da dobra, e posteriormente comparadas com resultados teóricos a fim de validar equações indicadas na bibliografia. Os valores teóricos variaram conforme o raio do punção, diferente do observado nos ensaios, onde a deformação permaneceu a mesma para todos os três raios utilizados. A maior deformação, calculada e medida, refere-se ao ensaio realizado com o menor raio de punção, assim como o maior Fator de Retorno Elástico. Verificou-se que no ensaio de dobramento, para o aço LNE 380, nas condições pré-definidas, a variação do raio do punção não interferiu de forma significativa nos resultados, uma vez que, as deformações e retorno elástico medido obteram valores próximos para diferentes raios. / High Strength Low Alloy (HSLA) steels have been widely used in the industry in the last years, especially in the automotive industry, in order to reduce weight products without impairing important characteristics such as strenght. The LNE 380 steel has been applied in the manufacture of more robust parts and that go through bending process. Therefore, this study has as main objective to determine the maximum deformation caused by the tensile stresses in sheets of High Strength Low Alloy steel NBR 6656 LNE 380 submitted to bending process. Sheets of 6,35mm thick were initially analyzed by tensile tests to verify the mechanical properties of the steel. The tensile tests showed a yield stress of 469±8 and maximum tensile strength of 539±3. The semi-guided bending test was used to detect the level of deformation in the external fibers of the sheets, caused by tensile stresses during the process, as well as their springback. Three punch radii were used in the bending test varying their displacement to achieve different bending radii. The maximum relative and true deformations were measured in the outer region of the bend, and subsequently compared with theoretical results in order to validate equations used in the bibliography. The theoretical values varied according to the punch radius that was different from those observed in the tests, where the deformation remained the same for all three radii used. The largest deformation calculated and measured refers to the test performed with the smallest punch radius, as well as the largest springback fator. It was observed that in the bending process, for the LNE 380 steel, under the pre-defined conditions, the variation of the punch radius did not interfein the results significally, since the values of deformation and springback measured were similar for different radii.