As curvas limite de conformação (CLC) permitem representar de maneira abrangente a estampabilidade de uma chapa e tem sido empregadas largamente como critério na otimização do processo de estampagem e no projeto de matrizes. Os ensaios simulativos Nakazima são comumente utilizados na determinação das curvas CLC mas suas posições são afetadas devido ao atrito do punção com a chapa e desta com a matriz. Adicionalmente, são demorados e dispendiosos porque exigem 10 corpos de prova (c.p.) de dimensões diferentes e pelo menos três c.p. de cada uma destas dimensões para fins estatísticos perfazendo a quantidade mínima recomendada de 30 corpos de prova. A necessidade da gravação de rede de círculos nas superfícies de todas as amostras bem como as leituras ópticas das elipses após as deformações oneram e atrasam mais a obtenção das CLC. A presente pesquisa baseou-se no aço da qualidade livre de intersticiais (IF) e no aço SAE 1050 coalescido e buscou determinar o ponto CLC0, raiz das curvas CLC e crítico para a estampagem, de modo mais rápido e barato que os ensaios simulativos. Assim, o ensaio intrínseco de tração uniaxial em estado plano de deformação foi aplicado utilizando menor quantidade de amostras. O ensaio Nakazima e Análises por Elementos Finitos (FEM) também foram executados nos aços sob estudo, de modo a permitir comparações dos valores CLC0. Os resultados de CLC0 obtidos pelos ensaios de tração uniaxiais em estado plano de deformação mostraram-se inferiores àqueles apresentados pela análise por elementos finitos e pelo ensaio não planar Nakazima, especialmente em relação a este último. A influência de trações unidirecionais e também ortogonais em estado plano de deformação sobre a rugosidade superficial das chapas, CLC0 e seu estado de tensões (CLT0) e sobre a textura também foi analisada. Desta forma, CLC0 e rugosidade mostraram-se dependentes da trajetória de deformação ao contrario de CLT0. A textura do aço IF, forte no estado recozido, foi fortalecida na direção DL e enfraquecida na direção DT em qualquer das duas trajetórias de deformação. / The forming limit curves (FLC) are used to reveal sheet metal formability and it is largely used in the stamping process optimization and in the project of dies. The measurements of FLC points are made by simulative tests (for example, the one named after Nakazima) which are very complex and costly procedures: around thirty specimens with different measures; engraving of circles grid in metallics surfaces and also, plastics strains and optical lectures are required. The present work used interstitial free (IF) and SAE 1050 spheroidized steel sheets. The aim was to investigate the precision of a simplified test, called near plane tensile test, wich is simpler and less dispendious, allowing the determination of the critical value to formability called FLC0 by a intrinsic plane strain test, which uses smaller sample numbers. The FLC0 value was obtained also by Nakazima simulative test and Finite Elements Analysis (FEM) to allow comparisons with plane strain tests. The results of FLC0 obtained by plane strain tension tests are smaller that similar values provided through FEM and Nakazima tests, but these differences can be attributed to deficiencies in these procedures, so the plane strain tensile values are presumably more reliable. The numerical analysis FEM ignores texture evolution during plastic strain, which is a possible factor to explain the differences. The Nakazima test showed largest FLC0 parameter in all cases, which is attributed to geometric factors. Evolution of sheet roughness, crystallographic texture and their correlation with the obtained FLC0 values were also investigated in addition to applying plain strain uniaxial and orthogonal tensile tests. The type of deformation trajectory influenced the FLC0 point and roughness, but the tension point FLSC0 associated to FLC0 was invariant. Texture depends on deformation trajectory and its intensity increases with the deformation along rolling direction.

As curvas limite de conformação (CLC) permitem representar de maneira abrangente a estampabilidade de uma chapa e tem sido empregadas largamente como critério na otimização do processo de estampagem e no projeto de matrizes. Os ensaios simulativos Nakazima são comumente utilizados na determinação das curvas CLC mas suas posições são afetadas devido ao atrito do punção com a chapa e desta com a matriz. Adicionalmente, são demorados e dispendiosos porque exigem 10 corpos de prova (c.p.) de dimensões diferentes e pelo menos três c.p. de cada uma destas dimensões para fins estatísticos perfazendo a quantidade mínima recomendada de 30 corpos de prova. A necessidade da gravação de rede de círculos nas superfícies de todas as amostras bem como as leituras ópticas das elipses após as deformações oneram e atrasam mais a obtenção das CLC. A presente pesquisa baseou-se no aço da qualidade livre de intersticiais (IF) e no aço SAE 1050 coalescido e buscou determinar o ponto CLC0, raiz das curvas CLC e crítico para a estampagem, de modo mais rápido e barato que os ensaios simulativos. Assim, o ensaio intrínseco de tração uniaxial em estado plano de deformação foi aplicado utilizando menor quantidade de amostras. O ensaio Nakazima e Análises por Elementos Finitos (FEM) também foram executados nos aços sob estudo, de modo a permitir comparações dos valores CLC0. Os resultados de CLC0 obtidos pelos ensaios de tração uniaxiais em estado plano de deformação mostraram-se inferiores àqueles apresentados pela análise por elementos finitos e pelo ensaio não planar Nakazima, especialmente em relação a este último. A influência de trações unidirecionais e também ortogonais em estado plano de deformação sobre a rugosidade superficial das chapas, CLC0 e seu estado de tensões (CLT0) e sobre a textura também foi analisada. Desta forma, CLC0 e rugosidade mostraram-se dependentes da trajetória de deformação ao contrario de CLT0. A textura do aço IF, forte no estado recozido, foi fortalecida na direção DL e enfraquecida na direção DT em qualquer das duas trajetórias de deformação. / The forming limit curves (FLC) are used to reveal sheet metal formability and it is largely used in the stamping process optimization and in the project of dies. The measurements of FLC points are made by simulative tests (for example, the one named after Nakazima) which are very complex and costly procedures: around thirty specimens with different measures; engraving of circles grid in metallics surfaces and also, plastics strains and optical lectures are required. The present work used interstitial free (IF) and SAE 1050 spheroidized steel sheets. The aim was to investigate the precision of a simplified test, called near plane tensile test, wich is simpler and less dispendious, allowing the determination of the critical value to formability called FLC0 by a intrinsic plane strain test, which uses smaller sample numbers. The FLC0 value was obtained also by Nakazima simulative test and Finite Elements Analysis (FEM) to allow comparisons with plane strain tests. The results of FLC0 obtained by plane strain tension tests are smaller that similar values provided through FEM and Nakazima tests, but these differences can be attributed to deficiencies in these procedures, so the plane strain tensile values are presumably more reliable. The numerical analysis FEM ignores texture evolution during plastic strain, which is a possible factor to explain the differences. The Nakazima test showed largest FLC0 parameter in all cases, which is attributed to geometric factors. Evolution of sheet roughness, crystallographic texture and their correlation with the obtained FLC0 values were also investigated in addition to applying plain strain uniaxial and orthogonal tensile tests. The type of deformation trajectory influenced the FLC0 point and roughness, but the tension point FLSC0 associated to FLC0 was invariant. Texture depends on deformation trajectory and its intensity increases with the deformation along rolling direction.

Esta tese tem por objetivo determinar a estampabilidade de chapas de alumínio 5083 O processadas pelo processo de fricção e mistura (PFM). Para atingir os objetivos propostos o processo de fricção por mistura foi estudado e uma ferramenta de soldagem PFM construída, a verificação da qualidade da solda foi realizada com metalografia da região processada para verificar a presença de vazios, obtidas as melhores condições a superplasticidade através do processo PFM é estudada com os ensaios de tração a quente e de saltos. Ensaios de tração a frio foram realizados nos corpos de prova com o processamento e sem o processamento com o objetivo de obter a curva tensão versus deformação do material processado e sem processamento. Foi efetuado o ensaio de microdureza da região soldada. A estampabilidade das chapas foi verificada através do ensaio de expansão hidrostática e empregadas na determinação da conformabilidade das chapas processadas e sem processar. Os ensaios de expansão hidrostática foram realizados em software de elementos finitos com o objetivo de comparar os resultados práticos e teóricos. Este estudo simulou pelo método dos elementos finitos a determinação da curva limite de conformação de chapas de alumínio 5083 O processadas através do processo PFM. A simulação de elementos finitos implicou em utilizar o método não linear e os softwares MSC MARC e Abaqus para simulação. Determinou-se neste estudo que a resistência à tração de chapas após processo PFM é 30% maior do que sem processamento, a estampabilidade à frio das chapas manteve-se a mesma. Os testes práticos determinaram que os softwares Abaqus e MSC MARC possuem boa aproximação para o teste de expansão hidrostática à frio. O Software Abaqus apresentou dificuldades para convergir e tempo de processamento muito superior ao MSC MARC nos estudos de expansão hidrostática à frio e na condição superplástica. Através dos ensaios de saltos determinou-se que a condição 328 rpm e 65 mm/min possui coeficiente de sensibilidade à taxa de deformação m muito superior ao do alumínio 5083 O sem PFM, isto resultou em uma melhor distribuição de espessura da chapa após o ensaio de expansão hidrostática superplástico em software. / The aim of this study is to determine the sheet metal formability of 5083 O aluminum sheets after friction stir processing \"FSP\". To achieve the proposed objectives the friction stir processing was be reviewed and modeled in order to enable the design and manufacture of a proper FSP tool. The quality of the process was carried out through metallographic tests of the FSP region looking for the presence of voids. The best conditions for plasticity and superplastic forming after FSP was studied by means of an approach of jump steps in the hot tensile tests, looking for a coefficient of strain rate sensitivity. The micro hardness tests and tensile tests at room temperature were carried out for the specimens with and without FSP processing in order to characterize their material mechanical behavior. The formability of the FSP blanks was evaluated through Bulge tests. The results enable to plot Forming Limit Curves friction stir processed blanks after FSP and without FSP. The numerical simulation of the Free Bulge tests was carried out using a Finite Element Method model in order to compare the numerical theoretical and experimental practical results. The numerical simulation approach allows for the determination the forming limit curve of 5083 O aluminum sheets processed by the FSP process. The Finite Element Method modeling and simulation have employed two nonlinear FEM codes: the MSC MARC and Abaqus were compared as software for the simulations. The Yeld Strength of specimens with FSP increased 30% in comparison with specimens without FSP in cold tensile tests, the formability of shapes with and without FSP was de same. The practical tests showed that Abaqus and MSC MARC results has a good approach, the processing time in Abaqus was much greater than in MSC MARC, Abaqus had convergence problems when contact condition is applied. Through the jump tensile tests the 328 rpm and 65 mm/min condition showed a m factor much higher in comparison with condition without FSP in AA 5083 O, this results led in a better thickness distribution after the superplastic bulge test in software.

Esta tese tem por objetivo determinar a estampabilidade de chapas de alumínio 5083 O processadas pelo processo de fricção e mistura (PFM). Para atingir os objetivos propostos o processo de fricção por mistura foi estudado e uma ferramenta de soldagem PFM construída, a verificação da qualidade da solda foi realizada com metalografia da região processada para verificar a presença de vazios, obtidas as melhores condições a superplasticidade através do processo PFM é estudada com os ensaios de tração a quente e de saltos. Ensaios de tração a frio foram realizados nos corpos de prova com o processamento e sem o processamento com o objetivo de obter a curva tensão versus deformação do material processado e sem processamento. Foi efetuado o ensaio de microdureza da região soldada. A estampabilidade das chapas foi verificada através do ensaio de expansão hidrostática e empregadas na determinação da conformabilidade das chapas processadas e sem processar. Os ensaios de expansão hidrostática foram realizados em software de elementos finitos com o objetivo de comparar os resultados práticos e teóricos. Este estudo simulou pelo método dos elementos finitos a determinação da curva limite de conformação de chapas de alumínio 5083 O processadas através do processo PFM. A simulação de elementos finitos implicou em utilizar o método não linear e os softwares MSC MARC e Abaqus para simulação. Determinou-se neste estudo que a resistência à tração de chapas após processo PFM é 30% maior do que sem processamento, a estampabilidade à frio das chapas manteve-se a mesma. Os testes práticos determinaram que os softwares Abaqus e MSC MARC possuem boa aproximação para o teste de expansão hidrostática à frio. O Software Abaqus apresentou dificuldades para convergir e tempo de processamento muito superior ao MSC MARC nos estudos de expansão hidrostática à frio e na condição superplástica. Através dos ensaios de saltos determinou-se que a condição 328 rpm e 65 mm/min possui coeficiente de sensibilidade à taxa de deformação m muito superior ao do alumínio 5083 O sem PFM, isto resultou em uma melhor distribuição de espessura da chapa após o ensaio de expansão hidrostática superplástico em software. / The aim of this study is to determine the sheet metal formability of 5083 O aluminum sheets after friction stir processing \"FSP\". To achieve the proposed objectives the friction stir processing was be reviewed and modeled in order to enable the design and manufacture of a proper FSP tool. The quality of the process was carried out through metallographic tests of the FSP region looking for the presence of voids. The best conditions for plasticity and superplastic forming after FSP was studied by means of an approach of jump steps in the hot tensile tests, looking for a coefficient of strain rate sensitivity. The micro hardness tests and tensile tests at room temperature were carried out for the specimens with and without FSP processing in order to characterize their material mechanical behavior. The formability of the FSP blanks was evaluated through Bulge tests. The results enable to plot Forming Limit Curves friction stir processed blanks after FSP and without FSP. The numerical simulation of the Free Bulge tests was carried out using a Finite Element Method model in order to compare the numerical theoretical and experimental practical results. The numerical simulation approach allows for the determination the forming limit curve of 5083 O aluminum sheets processed by the FSP process. The Finite Element Method modeling and simulation have employed two nonlinear FEM codes: the MSC MARC and Abaqus were compared as software for the simulations. The Yeld Strength of specimens with FSP increased 30% in comparison with specimens without FSP in cold tensile tests, the formability of shapes with and without FSP was de same. The practical tests showed that Abaqus and MSC MARC results has a good approach, the processing time in Abaqus was much greater than in MSC MARC, Abaqus had convergence problems when contact condition is applied. Through the jump tensile tests the 328 rpm and 65 mm/min condition showed a m factor much higher in comparison with condition without FSP in AA 5083 O, this results led in a better thickness distribution after the superplastic bulge test in software.

The aim of this research work is to study the inter-relationship, under controlled industrial conditions, among skin pass reductions, surface topography characterized by 2D and 3D roughness parameters, stampability and painted surface finish quality for automotive steel sheet stampings. Different surface textures obtained from cold rolling finishing have been evaluated in terms of paint appearance (rating and spectral curve) and tentatively related to roughness parameters (2D and 3D) obtained from the cold finished sheets. Some relevant tendencies have been established amongst these parameters. The results presented here are in accordance with other recently published research showing that there is a clear relationship between these parameters, and that further detailed studies are needed. / O foco do presente trabalho é o estudo, em condições industriais, da inter-relação entre grau de redução do passe de acabamento, topografia superficial caracterizada pelos parâmetros de rugosidade 2D e 3D, estampabilidade e aparência de pintura de chapas de aço para painéis automotivos. Diferentes texturas superficiais de chapas de aço foram analisadas em termos de aparência de pintura (rating e curvas espectrais) e tentativamente relacionadas com os parâmetros de rugosidades (2D e 3D) obtidos na chapa antes de estampar. Algumas tendências relevantes foram estabelecidas entre estes parâmetros. Os resultados presentes aqui estão de acordo com publicações recentes mostrando uma clara relação entre estes parâmetros e que trabalhos futuros ainda são necessários.

The aim of this research work is to study the inter-relationship, under controlled industrial conditions, among skin pass reductions, surface topography characterized by 2D and 3D roughness parameters, stampability and painted surface finish quality for automotive steel sheet stampings. Different surface textures obtained from cold rolling finishing have been evaluated in terms of paint appearance (rating and spectral curve) and tentatively related to roughness parameters (2D and 3D) obtained from the cold finished sheets. Some relevant tendencies have been established amongst these parameters. The results presented here are in accordance with other recently published research showing that there is a clear relationship between these parameters, and that further detailed studies are needed. / O foco do presente trabalho é o estudo, em condições industriais, da inter-relação entre grau de redução do passe de acabamento, topografia superficial caracterizada pelos parâmetros de rugosidade 2D e 3D, estampabilidade e aparência de pintura de chapas de aço para painéis automotivos. Diferentes texturas superficiais de chapas de aço foram analisadas em termos de aparência de pintura (rating e curvas espectrais) e tentativamente relacionadas com os parâmetros de rugosidades (2D e 3D) obtidos na chapa antes de estampar. Algumas tendências relevantes foram estabelecidas entre estes parâmetros. Os resultados presentes aqui estão de acordo com publicações recentes mostrando uma clara relação entre estes parâmetros e que trabalhos futuros ainda são necessários.