Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3138.pdf: 2797122 bytes, checksum: da6799e838cbdb9cbde4d35e501f2ebd (MD5) Previous issue date: 2010-02-26 / The hot rolling process is a kind of industrial method used in raw material manufacturing for surgical implant pieces. The hot rolling processing has been the subject of many studies and the knowledge of this process is very well established. However, this process requires the control of several parameters such as the geometry of billets and rolling rolls, the initial and finishing deformation temperatures and strain rates, pass schedule, total reduction of rolling process and the capacity of the equipment. The most important feature of the metallurgical processing is the final quality of the produced material, since all parameters described above act upon processing and they can change the material behavior. Therefore, the best would be that all the process parameters were well known and controlled. The aim of this work was to analyze how the rolling processing parameters like temperature, deformation, strain rate and stress level vary during hot rolling of an ASTM F138 alloy billets. This analysis was conducted using a commercial software based on finite elements methods developed for hot work processing simulation. The processing data were attained from an industrial plant and two similar passes of a hot rolling schedule were simulated. The first pass promoted the change of a billet from a square geometry to an oval shape and the second from oval to round shape. The evolution and distribution of strain, strain rate, temperature and stress throughout the billets during hot rolling were determined and analyzed. The results showed that the numerical simulation was efficient to describe parameter evaluations, since the results are similar to those observed in a real rolling processing. The achieved results can be used as a data base for analysis of defects and failures upon processing and also to progressive improvement of the industrial processing. / O processo de laminação a quente é um dos processos utilizados para a fabricação de matéria-prima utilizada em peças de implantes cirúrgicos. A laminação a quente tem sido objeto de muitos estudos e o conhecimento sobre este processo parece ser bem consolidado. Todavia este processo requer o controle de muitos parâmetros, como a geometria dos tarugos e dos cilindros de laminação, a relação entre os cilindros e o tarugo, a temperatura e velocidade de laminação, plano de passes, redução total de laminação, capacidade máxima do equipamento, entre outros. O mais importante do processo acaba se tornando a qualidade final do material produzido, pois todos os parâmetros descritos acima variam, e estas variações não podem impactar negativamente na qualidade do produto final. Assim o ideal seria que todos os parâmetros de processo fossem bem conhecidos e controlados. O objetivo deste trabalho foi analisar como parâmetros do processo de laminação tais como temperatura, deformação, taxa de deformação e tensão aplicada variam durante a laminação de um tarugo da liga ASTM F138 utilizando um software comercial, desenvolvido para análises de processo de conformação com base nos métodos dos elementos finitos. Foram simulados dois passes de laminação semelhantes aos que ocorrem em um processo real, sendo o primeiro passe quadrado-oval e outro oval-redondo. Foi analisada a variação dos parâmetros ao longo do tarugo durante a laminação. Os resultados mostraram que a simulação numérica foi eficiente em avaliar os parâmetros investigados, pois os resultados obtidos são semelhantes aos encontrados em um processo real de laminação. Estes dados encontrados com a ajuda de um software de simulação servirão como base de estudos para análise de defeitos e também da melhoria contínua de processo.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 resumo.pdf: 12556 bytes, checksum: ee4bb9d2f9a84c76e74376683a7246a3 (MD5) Previous issue date: 2006-11-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / With the advent of faster and more accessible computers, engineers are substituting the traditional "trial-and-error" approach in favour of simulation tools, attending the companies desires, that is produce products with more competitiveness, efficiency, technology and reducing costs. The objective of this work is to perform a cold forming numerical simulation of a mechanical component, obtained from a low carbon bar. Because of the component geometry, the process requires some conformation stages, been not possible to reach the final configuration with just one die and a punch. Three different conformation processes are analyzed, varying the number of intermediate stages and punch geometry strategies. Two of them showed some problems in their tools during the component process production. It is used the commercial softwares Ansys® and SuperForm® to the numerical analysis process. The former was not appropriate, because it showed some problems with the remesh resource. With the latter it is reached good numerical results, that are presented and compared with the produced component final dimensions. In addition, it is studied the failure of the tools used in the real process, numerical aspects related to the element size, material properties, displacement increment and the friction behavior influence. / Com o advento de computadores cada vez mais rápidos e acessíveis, engenheiros têm substituindo o tradicional método tentativa-e-erro por ferramentas de simulação, atendendo aos anseios da indústria, que é produzir produtos com maior competitividade, mais eficientes, com maior tecnologia agregada e reduzindo custos. Este trabalho tem como objetivo realizar a simulação numérica da conformação a frio de um componente mecânico, obtido a partir de uma barra de aço de baixo carbono. Destaca-se que devido à geometria do componente, o processo necessita de várias etapas de conformação, não sendo possível atingir a configuração final com apenas uma matriz e um punção. Três processos diferentes de conformação são analisados, variando o número de etapas intermediárias e estratégias de geometrias de punções, dos quais dois apresentaram falhas nas ferramentas durante o processo de fabricação do componente. Utilizaram-se os aplicativos comerciais Ansys® e SuperForm® para as análises numéricas dos processos, sendo que o primeiro não se mostrou muito apropriado, pois apresentou problemas com o recurso do remalhamento. Com o segundo programa obteve-se bons resultados numéricos, que são apresentados e comparados com as dimensões finais dos componentes fabricados. Além disso, estuda-se a falha das ferramentas usadas no processo real, aspectos numéricos relacionados com tamanho de elemento, propriedades do material, incremento de deslocamento e influência do comportamento do atrito.

Orientador: Marcelo dos Santos Pereira / Coorientador: Marcelino Pereira do Nascimento / Coorientador: Joel Alexi / Banca: Antonio Jorge Abdalla / Banca: José Vitor Candido de Souza / Banca: Márcia Regina Baldissera Rodrigues / Banca: Edson Vasques Moreira / Resumo: Diante da necessidade da produção de novos materiais para a indústria automotiva com melhores performances aliada à preocupação com as questões ambientais, visando a redução do consumo de combustíveis fósseis, surgiram, a partir da década de 1990, os aços avançados de alta resistência (AHSS), os quais conciliam uma pequena espessura da chapa e alta resistência mecânica. Porém, a produção em massa de componentes estruturais é limitada devido aos desafios na conformabilidade e união de chapas devido ao retorno elástico, conhecido como efeito springback. O presente trabalho avaliou 10 tipos de aços amplamente utilizados pela indústria automotiva, os quais estão agrupados em aços bifásicos, aços baixo carbono, aços endurecíveis após pintura e aços com interstícios livres. Todos esses materiais foram submetidos à caracterização mecânica e microestrutural por meio de determinação de composição química, ensaios de tração, ensaios de dureza e nanodureza, ensaios de dobramento de três pontos ao ar, análises de difração de elétrons retroespalhados (EBSD) e simulação de dobramento mecânico pelo método de elementos finitos (MEF) em software ABAQUS. Com os resultados provenientes do MEF, foi possível identificar as diferenças nos perfis anisotrópicos de cada material e correlacionar cada perfil com as características cristalográficas analisadas por meio de EBSD. Assim, foi possível compreender a variação no grau de springback com base na estrutura do retículo cristalino, uma vez que as di... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In face of the need of the production of new materials for the automotive industry with better performance allied to the concern with environmental issues, aiming to reduce the consumption of fossil fuels, emerged from the decade of 1990, the advanced high-strength steels (AHSS), which reconcile a small sheet thickness and high mechanical resistance. However, the mass production of structural components is limited due to the challenges in conformability and union of sheets due to elastic return, known as springback effect. The present work has evaluated 10 types of steels are widely used in the automotive industry, which are grouped into biphasic steels, low carbon steels, bake hardening steels and interstitial free steels. All these materials were submitted to mechanical and microstructural characterization through determination of chemical composition, tensile tests, hardness Vickers tests and nanoindentation tests, sheet metal forming through three points bending in air, analyzes of electron backscatter diffraction (EBSD) and simulation of sheet metal forming by finite elements method (MEF) in ABAQUS software. With the results from the MEF, it was possible to identify the differences in anisotropic profiles of each material and correlate each profile with the crystallographic characteristics analyzed through EBSD. Thus, it was possible to understand the variation in degree of springback based on the structure of the crystal lattice, once the structural differences of cryst... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Sérgio Tonini Button / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-16T12:21:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PelacaniJunior_JoseMartinho_M.pdf: 2100152 bytes, checksum: 02d47dfc2504a38fb6ef5695fff57190 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Sendo o forjamento amplamente empregado para manufatura de componentes automotivos, este trabalho foi dedicado ao desenvolvimento, por meio de simulação numérica, do projeto para forjamento a morno de um produto denominado monobloco. Esta peça possui a dificuldade de, ao ser conformada, contemplar uma extrusão direta e reversa. Para esse desenvolvimento, primeiramente, o processo a quente foi caracterizado, visto ser o empregado atualmente na indústria. Em seguida, foram estudadas duas versões de projeto visando equilibrar os esforços nas etapas para que na sequência fossem realizadas diversas simulações, buscando a otimização dos parâmetros de geometria e de processo. Finalmente, foi exemplificado o projeto a morno de outro monobloco, através de um método e seu funcionamento comprovado novamente por meio de simulação numérica. Por fim, pode-se concluir, através de simulação numérica, a possibilidade de conformação a morno do componente empregando três etapas (extrusão direta, reversa e conformação final) com níveis de dano semelhantes ao processo realizado a quente. Além disso, o estudo das inter-relações das variáveis de geometria das etapas pode auxiliar no projeto exemplo de outra peça semelhante / Abstract: Forging process is widely used to manufacture automotive components. This work is dedicated to develop by numerical simulation, a warm forging project for a part named constant velocity joint (CVJ). As difficulty this part presents both the back and forward extrusion when it is formed. For this research, primarily, the hot process was characterized because it is the current process. Then, two different versions of a new project were studied, aiming at optimizing geometric and process parameters. Finally, as an example, one part was designed using a numerical method and the workability was verified by finite element simulation. Finally, it was possible to conclude the possibility of warm forging process by three stages, verified by numerical simulation. The proposed process has maintained in the same damages level of the hot process. Beyond it, the relationship of geometric parameters could help the design of another similar part / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Paulo Roberto Mei / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-21T10:29:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cambiucci_AntonioFernando_M.pdf: 22676343 bytes, checksum: 219931524e5121689e62bc3bc4c13298 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Este trabalho estudou o comportamento do aço rápido M2 durante a laminação a quente. Para tanto foi efetuada a caracterização qualitativa e quantitativa dos carbonetos existentes antes e imediatamente após as deformações verdadeiras sofridas pelo material através da laminação a quente. Nesta caracterização foram empregadas técnicas de microscopia ótica e eletrônica de varredura, difração de raio-X e metalografia quantitativa. Também foram medidas as cargas de laminação correspondentes a cada ensaio e as tensões de escoamento foram calculadas usando o modelo de Sims. Foram, então determinadas as equações das curvas das tensões de escoamento versus deformação verdadeira para cada temperatura de ensaio, visando assim, facilitar o dimensionamento de equipamentos industriais e melhorar o desempenho do processo de laminação do aço rápido M2. Foram também correlacionados os aspectos dessas curvas com as microestruturas. Cada amostra laminada foi examinada procurando-se correlacionar os fenômenos de encruamento e amolecimento (representados pela curva tensão de escoamento versus deformação verdadeira) com a microestrutura da mesma / Abstract: In this work, the behaviour of M2 high speed steel during hot rolling, was studied. Both qualitative and quantitative characterization was undertaken of the carbides present before and immediatelyafter true strains sufferedby the material due to hot rolling. For this characterization the techniques of optical and scanning electron microscopy, X-ray diffraction and quantitative metallography were used. The loads corresponding to each test and the flow stresses were calculated using Sims model. Equations were derived from plots of flow stress versus true strain for each test temperature, with the aim of allowing projection of the dimensions of industrial equipment and to improve the design of the rolling of M2 high speed steel. The shapes of these curves were also correlated with the microstructure of the steel. Each sample was examined to allow correlation of the hardening and softening phenomena (represented by the curves offlow stress versus true strain) with its microstructure / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Ana M. M. Nazar, Ricardo E. Medrano / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-22T01:43:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sagradi_DeboraPulino_D.pdf: 12577810 bytes, checksum: a9c00a427e30de3148040672fc53ed66 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Não informado / Abstract: Superplasticity is the ability of certain materials to deform homogeneously with high elongations (several hundreds or thousands percent) at elevated temperatures and low strain rates. This subject of scientific and teclinological interest is not well slablished yet. The purpose of present work is to characterize and to study the superplastic behavior of a 22.5%Cr-6.4%Ni-3.0%Mo-0.16%N duplex stainless steel. Therefore, samples from sheets of the material were examined at 950°C and 98CFC by means of tensile, strain rate change and stress relaxation tests. Moreover, microstructures and cavitation process under main conditions were also analyzed. Tensile tests provided informations about elongation and deformation homogeneity. On the other hand, the strain rate change and stress relaxation tests were more suitable to determine the strain rate sensitivity. The superplastic behavior analysis was based on whole results from elongation, strain rate sensitivity and deformation uniformity. According to these criteria, the material exhibits superplastic deformation at 980X with strain rates ranging from 10 s" to ! 0' s". Under these conditions the deformation was homogeneous (without necking), the strain rate sensitivity coefficient attained 0.7 and elongation achieved 900%. During deformation: (i) the initial microstructure composed of oriented phases change to an equiaxed stable structure and (ii) cavitation process occurs. These observations suggest the grain boundary sliding as the main superplastic deformation mechanism. Key Words: super-plasticity, duplex stainless steel, tensile test, strain rate change test, stress relaxation / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientadores: Ana Maria M. Nazar, Ricardo E. Medrano / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-22T10:50:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sagradi_Marcello_M.pdf: 11321510 bytes, checksum: 9e4a5b3b4d657979e73fcaff4ac13ac4 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Materiais superplásticos podem sofrer altos níveis de deformação de maneira homogênea quando submetidos a condições de processamento específicas (alta temperatura e baixa taxa de deformação). Os aços inoxidáveis duplex podem ser superplásticos, contudo isto só é possível para materiais com estrutura refinada, ou seja, é necessário que o tamanho de grão seja inferior a 10 µm. O objetivo deste trabalho é desenvolver e estudar, em função da microestrutura de partida, o comportamento superplástico do aço inoxidável duplex 2205 (21,13% Cr; 4,73% Ni; 2,75% Mo; 0.18N). Para atingir este propósito, um material não superplástico foi submetido a diversos tratamentos termomecânicos, incluindo laminação a quente (80% de redução de área) no campo bifásico, laminação a frio (vários graus de redução) após um tratamento de solubilização no campo monofásico (ferrítico) e um tratamento de solubilização após cada processo de deformação. Desta forma, fabricaram-se duas categorias de materiais: os materiais brutos de laminação e os materiais solubilizados. Para avaliar a superplasticidade, todos os materiais listados acima foram submetidos ao ensaio de tração à temperatura de 980°C com mudança de taxa de deformação. Tal procedimento permitiu a determinação do expoente de sensibilidade à taxa de deformação (m) em função da taxa de deformação. Para verificar a correlação existente entre os resultados obtidos pelos ensaios e a microestrutura de partida, em alguns casos, realizaram-se ensaios de tração até a fratura com uma taxa de 3 x I0-4 s-1 na mesma temperatura. Foi feita ainda uma análise metalográfica em cada corpo-de-prova após cada ensaio de tração. O trabalho permitiu concluir que, como o processo de deformação a frio produz microestruturas mais refinadas, este é mais indicado para tornar o aço estudado superplástico. O tratamento mais efetivo foi a laminação do material a frio com uma redução de 80% após uma solubilização a 1380°C, o que resultou em tamanhos de grão da ordem de 5 µm. Neste caso, o valor máximo encontrado para o alongamento foi de 1500%, para uma taxa de 3 x I0-4 s-1, onde o valor de m é de 0,64. Taxas de deformação menores não melhoraram a superplasticidade do material, devido à precipitação de fase sigma em ensaios mais lentos. Acredita-se que a fase sigma nucleia cavidades, promovendo a falha prematura do material / Abstract: Superplastic materials can undergo high deformation levels with high uniformity when submitted to specific conditions (high temperature and slow strain rate). Duplex stainless steel may exhibit superplastic behavior. However, this is only possible to fine-grained materials, in other words, a grain size less than 10 µm is required. The purpose of this work is to develop and study as a function of prior microstructure the superplastic behavior of the 2205 duplex stainless steel (21.13% Cr, 4.73% Ni, 2.75% Mo, 0.18N). To reach this goal, a non-superplastic material was submitted to several thermomechanical treatments, including hot rolling (80% of area reduction) in the dual-phase field, cold rolling (several levels of area reduction) after a solution treatment in the single phase field (ferritic) and a solution treatment after each deformation process Therefore, it was made two categories of materials: the as rolled materials and the solution treated ones. To evaluate the superplasticity, all materials listed were tested by means of the tensile strain rate change test at 980°C. This allowed the determination of the strain rate sensitivity exponent (m) as a function of strain rate. To verify the correlation between the results of the tensile strain rate change tests and the prior microstructure, in some cases hot tensile tests were performed at 980°C with a strain rate of 3 x I0-4 s-1. The final microstructure of each hot tensile test sample was also analyzed. The main conclusions are listed as follows as the cold work processes produce more refined microstructures, they are more suitable to impair a superplastic behavior to the steel studied. The most effective treatment was cold rolling the material (80%) after a solution treatment at 1380°C. This treatment produced materials whose grain size was about 5 µm. In this case, for a strain rate of 3 x I0-4 s-1the elongation reached 1500% and m value obtained was 0.64. Lower values of strain rate do not increase the material superplasticity. This is related to sigma phase precipitation in the slower test. It was believed that sigma phase nucleates cavities and then promotes premature failure of the material / Mestrado / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Sergio Tonini Button / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-14T01:25:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_MarcoFabricioLopesPereirada_M.pdf: 6009072 bytes, checksum: 9390e6123ad97adcd3ad0d0f7f347dc6 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da lubrificação sobre os esforços do processo e produto durante o embutimento profundo de corpos com chapas metálicas, conforme ABNT NBR 5906: 1984 grau EPA de espessura 3,5mm e entender as causas da fratura no produto durante o embutimento sobre condições específicas de processo. Ocorrências de defeitos como trincas, acabamentos indesejáveis, estrangulamentos, entre outros, em componentes estampados desse gênero e nessa ordem de espessura, justificam avaliar como o lubrificante atua sobre as características do processo de embutimento e quais são seus efeitos sobre as características dimensionais do produto. Para avaliar a ocorrência da fratura dos corpos de prova, foi realizado o primeiro conjunto de experimentos (sem lubrificantes) planejados pelo método fatorial, com a intenção de selecionar os corpos de prova para a segunda fase de experimentos. Os resultados foram coletados e analisados, podendo-se concluir nessa primeira fase que a probabilidade de fraturar o corpo de prova é maior em função do diâmetro externo do blanque do que em função do raio da ferramenta e que, a partir dos testes estatísticos não foi evidenciada a influência do prensa chapa sobre a probabilidade de fraturar o corpo de prova. Também nota-se que a não atuação do prensa chapa favorece a diminuição da força máxima de embutimento pela maior influência do raio da ferramenta. Quanto à ocorrência da fratura dos corpos de prova no segundo conjunto de experimentos planejados pelo método fatorial, com o objetivo de avaliar o desempenho de cinco lubrificantes, verificou-se que não houve influência da lubrificação sobre os resultados de fratura. Novamente foi identificada a relação com o raio da ferramenta (R) e com a atuação do prensa chapa, reforçando a hipótese de sensibilidade do produto em função da geometria da ferramenta. Avaliando-se os tipos de lubrificantes sobre a estricção da parede do produto em pontos específicos, observou-se uma deformação significativa quanto comparada com os resultados sem a aplicação de lubrificantes. Os cinco lubrificantes selecionados para os ensaios não minimizaram o efeito de fraturas nos corpos de prova, porém foi evidenciado efeito nos esforços de embutimento, destacando-se dos demais o lubrificante semi-sintético Extrudoil 319 HT. / Abstract: The objective of this work was to evaluate the influence of the lubrication on the process and product during the deep drawing of metallic cups, as Brazilian standard ABNT NBR 5906:1984, degree EPA to thickness 3,5mm and to understand the causes of the cracking during deep drawing, on specific conditions of this process. Occurrences of defects as crack, undesirable finishing, necking, among others, in stamped components in this level of thickness, justify evaluating the lubricant on the characteristics of the deep drawing process and the effect on the dimensional characteristics of the product. To evaluate the occurrence of cracking in the cups, it was planned the first set of experiments (without lubricant) with the factorial design, to select the cups for the second phase of experiments. The results had been collected and analyzed, being able to conclude in this first phase that the probability to crack the cup is bigger in function of the external diameter of blank, in function of the diameter of the tool, and according to the statistical tests, there were not evidences of the influence of the blank holder on the probability for cracking. Also without the blank holder there was a reduction of the maximum force of deep drawing because the biggest influence of the diameter of the tool. To evaluate the occurrence of cracking of the cups a second phase of experiments was planned with the factorial design, with the objective to evaluate the performance of five lubricants. It was verified that there was not influence of the lubrication on the cracking results; however it was again identified the relation with the diameter of the tool and with the performance of the blank holder, strengthening the hypothesis of sensitivity of the product in function of the geometry of the tool. Evaluating the five lubricants influence on the reduction of area of the cup wall in specific points, it was observed a significant deformation when compared with the results without lubricant. The five lubricants selected for the tests had not minimized the effect of cracking, however evidenced the effect in the deep drawing load, being the semi-synthetic lubricant Extrudoil 319 HT the best of these five lubricants. / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Sergio Tonini Button / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-09T12:42:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Caminaga_Celio_D.pdf: 45945732 bytes, checksum: 36b9f4a15a23ccd9e0ad12b26cfe5931 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: A exigência por parte das montadoras por produtos com maior qualidade, a preços mais baixos e com diminuição do prazo de entrega, faz com que as indústrias de autopeças concentrem esforços na busca de processos e materiais alternativos. Os processos de forjamento a quente aliados aos aços microligados, que também são conhecidos como aços de alta resistência e baixa liga (ARBL), tem uma extensa aplicação em componentes automotivos. A proposta deste trabalho é estudar o comportamento microestrutural e mecânico (resistência e tenacidade) do aço microligado 27MnSiVS6, quando empregado no processo ausforming, a fim de analisar-se o desempenho do processo e a qualidade dos produtos, comparando-o com os processos de forjamento a quente e a morno. Os produtos forjados proveniente do processo de ausforming que foram submetidos aos ensaios de tração unidirecional, dureza, fadiga em flexão rotativa e tenacidade a fratura apresentaram as melhores propriedades mecânicas. A microscopia óptica e microscopia eletrônica (varredura e transmissão) que foram utilizadas para caracterização microestrutural dos produtos forjados demonstraram o refino dos grãos ferríticos, a presença de inclusões não metálicas (MnS) e a contribuição dos mecanismos de endurecimento ao limite de escoamento. Os testes estatísticos aplicados aos resultados permitiram concluir, que os produtos obtidos pelo processo de forjamento ausforming apresentam a melhor combinação de resistência mecânica e qualidade superficial dos produtos forjados, sem aumentar a carga de forjamento / Abstract: The demand of the automotive industry for parts with high overall quality, low costs and reduced time to market, forced the suppliers to search alternative materials and manufacturing processes. Hot forgings with microalloyed steels, also known as HSLA (High Strength Low Alloy), represent an extensive application in automotive parts. The main objective of this work is to study the workability of a microalloyed steel deformed by ausforming and compare the products microstructures and forming loads to those obtained by hot and warm forging. Results from preliminary upsetting tests confirmed the viability of this study. Finally forgings tests were held to define the forming load and to analyze products microstructures for these three processes. Forgings were analyzed by tensile tests, fatigue under cyclic flexion tests, and fracture toughness tests. Optical and electronic microscopy (SEM and TEM) applied to evaluate the forgings microstructure showed the ferritic grain refinement, the presence of non-metallic inclusions (MnS) and confirmed the contribution of hardening mechanisms to increase the yield strength of forging products. The statistical analysis of the experimental results showed that ausforming is a suitable process to substitute hot and warm forging since ausforming presented lower loads when compared to warm forging, and ausformed forgings presented the best combination of mechanical strength and surface quality, without a significant increase of the forging loads / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Anselmo Eduardo Diniz / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-19T01:58:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Magri_MarioLopes_M.pdf: 19076478 bytes, checksum: 62f43033b77432b5019d5a220f449830 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Vários produtos da indústria metalúrgica mundial são produzidos em regime de produção seriada, que utilizam matrizes em suas operações. Essas matrizes, por sua vez, contêm o perfil negativo do produto e, obviamente, é de interesse econômico que sua vida útil seja a maior possível. Porém, esta vida depende do ambiente ao qual o processo está inserido. No caso do forjamento a quente, que normalmente proporciona um ambiente excessivamente agressivo, as matrizes estão expostas a vários mecanismos de desgaste, como a abrasão, a adesão e a deformação plástica. Uma das variáveis do processo que torna o ambiente agressivo é a faixa de temperatura empregada no aquecimento dos tarugos, entre 900 a 1250°C. Deste modo, durante o tempo de contato, a superfície da matriz pode atingir temperaturas próximas ou mesmo superiores à utilizada para o revenimento do aço-ferramenta empregado na construção das matrizes. Na sequência do processo, após o contato da matriz com o tarugo aquecido ocorre o resfriamento da matriz, gerando um ciclo térmico prejudicial que reduz a dureza das matrizes e, conseqüentemente, a sua vida. Portanto, é de grande interesse conhecer profundamente o processo, bem como as variáveis fundamentais que podem influenciar sua vida. Uma destas variáveis é a topografia da superfície, ou seja, seu perfil de rugosidade. O estudo desta variável é o principal tema deste trabalho. Geralmente se associa a região da matriz ao mecanismo de desgaste característico, e o desgaste abrasivo é o mais agressivo dentre todos. Esse tipo de desgaste ocorre principalmente na região do patamar de rebarbas e, quando atinge certos níveis, compromete a geometria do produto, determinando o fim de vida das matrizes. Por este motivo, essa região foi a escolhida para o estudo dos efeitos da topografia na vida da matriz. Foram desenvolvidas quatro topografias diferentes nesta região, produzidas por fresamento de topo esférico, conforme a metodologia conhecida como "High Speed Machining (HSM)". Manteve-se a velocidade de corte igual para todas as topografias, pois estas foram obtidas apenas pela variação dos parâmetros fz e ae. Destas quatro topografias, duas são formadas por micro cavidades e duas são formadas por sulcos direcionais no sentido do avanço. O melhor desempenho tribológico foi alcançado pela topografia com geometria de micro-cavidades, formadas pela utilização dos maiores valores dos parâmetros fz e ae. Além do melhor desempenho tribológico verificado por esta topografia, esta superfície apresentou o menor tempo consumido na sua produção / Abstract: Several products from the worldwide metallurgical industry are produced in mass production system, which use forming dies in their operation. These dies, in turn, contains the negative profile of the product and, obviously, it is of economic interest keep their service life as long as possible. However, the life depends on the process environment in which dies are operating. In hot forging, which usually provides an overly aggressive environment, the dies are exposed to several wear mechanisms as abrasion, adhesion and plastic deformation. A process variable that contributes to the aggressive environment is the temperature range used in the heating of the billets, between 900 to 1250°C. Thus, during the contact time the die surface can reach temperatures close or even higher to the usual tempering temperature of the tool steel applied in the die construction. Following the process, after the contact between die and hot billet, the die cooling occurs what generates a harmful thermal cycle that reduces the die hardness and, consequently, the service life. Therefore, the entire knowledge of the process is desirable, as well as their key variables that can influence the die life. One of these variables is the surface topography, i.e., its roughness profile. The study of this variable is the main subject of this work. Usually, abrasive wear is the most aggressive among all mechanisms of wear. This kind of wear occurs mainly in the flash land, and when this wear reaches a level that compromises the product geometry, determines the die rejection. For this reason, this region was chosen for the study of the effects of surface topography in die service life. Four different topographies were developed on this region, produced by ball end milling in according to a methodology known as High Speed Machining (HSM). All topographies were made under the same cutting speed and they were obtained only by varying the fz and ae parameters. In these four topographies, two were formed by micro-cavities and two by grooves along the tool feed direction. The best tribological performance was achieved by micro-cavities topography, formed by the highest values for fz and ae parameters. In addition to the better tribological performance observed in this topography, its roughness profile presented the shortest time consumed in its production / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica