Este trabalho propõe um método prático de se determinar a força de trefilação com a utilização de uma célula de carga. Também apresenta modelos teóricos de cálculo de força, baseados na Teoria Elementar da Plasticidade, para fins de comparação. Dentre estes modelos, discute-se com maior profundidade o Modelo dos Discos que permite uma análise sobre o comportamento do material no interior da fieira. Paralelamente foram feitas comparações entre os lubrificantes comumente empregados em trefilação de arames em condições tipicamente industriais. Esta análise foi baseada nas bitolas utilizadas, reduções, ângulos de fieiras, estado do material, composição química e granulometria dos lubrificantes levando-se em consideração força medida, acabamento e rugosidade superficial do arame ao longo dos passes.

Tese de mestrado. Manutenção Industrial. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Este trabalho propõe um método prático de se determinar a força de trefilação com a utilização de uma célula de carga. Também apresenta modelos teóricos de cálculo de força, baseados na Teoria Elementar da Plasticidade, para fins de comparação. Dentre estes modelos, discute-se com maior profundidade o Modelo dos Discos que permite uma análise sobre o comportamento do material no interior da fieira. Paralelamente foram feitas comparações entre os lubrificantes comumente empregados em trefilação de arames em condições tipicamente industriais. Esta análise foi baseada nas bitolas utilizadas, reduções, ângulos de fieiras, estado do material, composição química e granulometria dos lubrificantes levando-se em consideração força medida, acabamento e rugosidade superficial do arame ao longo dos passes.

Este trabalho fornece um método de medição de força de trefilação de arames, em trefiladoras industriais e em experiências de laboratório. Avalia ainda, a partir da força de trefilação medida, o coeficiente de atrito na trifilação de aços de baixo e médio teor de carbono, lubrificados com sabão e óleo sofrendo reduções de 10% e 20%. A avaliação do coeficiente de atrito é feita pela comparação da força medida com a força calculada por modelos teóricos, visando: 1. obter valores de coeficientes de atrito que possam ser usados no cálculo da força de trefilação,para o projeto e utilização de equipamentos de trefilação. 2. comparar os modelos teóricos de Siebel, Sachs e Galeji quanto ao valor do coeficiente de atrito por eles calculados. Face aos resultados finais obtidos conclui-se ser o equipamento de medição de força de trefilação utilizável dentro de uma precisão de +- 1,5%. Analisa-se ainda a variação do coeficiente de atrito face a variação de condições como: lubrificação, rugosidade superficial, pressão média na parede da fieira e resistência ao escoamento média. / This work describes a method to mesure the drawing force on wires, on industrial drawing machines and also in laboratory experiments. It evaluates also, by means of the measurment of the drawing force, the friction coeficient in the drawing of steel with low and medium carbon content, lubricated with soap and oil undergoing reduction of 10%and 20%. The evaluation of the friction coeficient is perfomed by comparasion of the measured force with the calculated force, utilizing theoretical models, aiming: 1. To obtain the values of the friction coefficient that can be used in the calculation of the drawing force, for the design and use of drawing equipaments. 2. To compare the values of the friction coefficients obtained by three theoretical models develloped by Siebel, Sachs and Geleji. From the final results it is concluded that the equipment used in the measurment of the force can be used with an accuracy of +- 1,5%. It is also analysed the variation of the friction coefficient with the variation of lubrication, the surface finish, the average pressure at the walls of the die and the avarege Yeld stress.

O atrito na interface entre a peça e a ferramenta tem considerável importância em operações de estampagem de chapas, são necessários conhecimentos precisos para a análise e projeto de novas peças e ferramentas, assim como para validação de uma simulação numérica. Este trabalho sugere uma metodologia para determinação do coeficiente médio de atrito e avalia sua resposta através do software de elementos finitos LS-DYNAFORM, específico para esse processo de fabricação. O material de estudo foi o alumínio comercialmente puro AA1100. As conclusões indicam que a metodologia aplicada gera uma boa aproximação do coeficiente de atrito e está de acordo com estudos já realizados na área. É observada também uma tendência do software a se distanciar dos resultados práticos por considerar o atrito como uma constante ao longo do processo. Apesar dessa tendência o maior afastamento entre a força máxima de estampagem que foi obtida por simulação e a medida através de ensaios não foi muito alto, cerca de 6%, que está próximo dos erros admitidos em um ensaio prático. Foi realizada a medida das deformações da peça estampada para se comparar com a resposta do software e observou-se que há uma concordância entre a simulação e as medições. / Friction at the interface of workpiece and tooling has a considerably importance in sheet metal forming operations, it is necessary an accurate knowledge for the analysis and design of new workpieces and tooling, as well as for the validation of a numeric simulation. This work suggests a methodology to determinate the mean friction coefficient and evaluates it by means of a finite element software LS-DYNAFORM, specific for these forming process operations. The material used in these work was pure commercial aluminum alloy AA1100. The results indicate that this methodology is consistent with reality because its similar to another works that have been researched. It is also observed that there is a tendency of the software to diverge from the measured results due to the fact that it considers the coefficient of friction a constant along the process. Besides of this tendency, the greater distance between the maximum drawing force given by the measurement and the numeric simulation wasn’t so big, approximately 6% and it’s near to the measurement admitted errors. Workpiece deformation measurements were made to compare with the numerical simulation results and it was observed that there is a concordance between both of it.

Este trabalho fornece um método de medição de força de trefilação de arames, em trefiladoras industriais e em experiências de laboratório. Avalia ainda, a partir da força de trefilação medida, o coeficiente de atrito na trifilação de aços de baixo e médio teor de carbono, lubrificados com sabão e óleo sofrendo reduções de 10% e 20%. A avaliação do coeficiente de atrito é feita pela comparação da força medida com a força calculada por modelos teóricos, visando: 1. obter valores de coeficientes de atrito que possam ser usados no cálculo da força de trefilação,para o projeto e utilização de equipamentos de trefilação. 2. comparar os modelos teóricos de Siebel, Sachs e Galeji quanto ao valor do coeficiente de atrito por eles calculados. Face aos resultados finais obtidos conclui-se ser o equipamento de medição de força de trefilação utilizável dentro de uma precisão de +- 1,5%. Analisa-se ainda a variação do coeficiente de atrito face a variação de condições como: lubrificação, rugosidade superficial, pressão média na parede da fieira e resistência ao escoamento média. / This work describes a method to mesure the drawing force on wires, on industrial drawing machines and also in laboratory experiments. It evaluates also, by means of the measurment of the drawing force, the friction coeficient in the drawing of steel with low and medium carbon content, lubricated with soap and oil undergoing reduction of 10%and 20%. The evaluation of the friction coeficient is perfomed by comparasion of the measured force with the calculated force, utilizing theoretical models, aiming: 1. To obtain the values of the friction coefficient that can be used in the calculation of the drawing force, for the design and use of drawing equipaments. 2. To compare the values of the friction coefficients obtained by three theoretical models develloped by Siebel, Sachs and Geleji. From the final results it is concluded that the equipment used in the measurment of the force can be used with an accuracy of +- 1,5%. It is also analysed the variation of the friction coefficient with the variation of lubrication, the surface finish, the average pressure at the walls of the die and the avarege Yeld stress.

O atrito na interface entre a peça e a ferramenta tem considerável importância em operações de estampagem de chapas, são necessários conhecimentos precisos para a análise e projeto de novas peças e ferramentas, assim como para validação de uma simulação numérica. Este trabalho sugere uma metodologia para determinação do coeficiente médio de atrito e avalia sua resposta através do software de elementos finitos LS-DYNAFORM, específico para esse processo de fabricação. O material de estudo foi o alumínio comercialmente puro AA1100. As conclusões indicam que a metodologia aplicada gera uma boa aproximação do coeficiente de atrito e está de acordo com estudos já realizados na área. É observada também uma tendência do software a se distanciar dos resultados práticos por considerar o atrito como uma constante ao longo do processo. Apesar dessa tendência o maior afastamento entre a força máxima de estampagem que foi obtida por simulação e a medida através de ensaios não foi muito alto, cerca de 6%, que está próximo dos erros admitidos em um ensaio prático. Foi realizada a medida das deformações da peça estampada para se comparar com a resposta do software e observou-se que há uma concordância entre a simulação e as medições. / Friction at the interface of workpiece and tooling has a considerably importance in sheet metal forming operations, it is necessary an accurate knowledge for the analysis and design of new workpieces and tooling, as well as for the validation of a numeric simulation. This work suggests a methodology to determinate the mean friction coefficient and evaluates it by means of a finite element software LS-DYNAFORM, specific for these forming process operations. The material used in these work was pure commercial aluminum alloy AA1100. The results indicate that this methodology is consistent with reality because its similar to another works that have been researched. It is also observed that there is a tendency of the software to diverge from the measured results due to the fact that it considers the coefficient of friction a constant along the process. Besides of this tendency, the greater distance between the maximum drawing force given by the measurement and the numeric simulation wasn’t so big, approximately 6% and it’s near to the measurement admitted errors. Workpiece deformation measurements were made to compare with the numerical simulation results and it was observed that there is a concordance between both of it.

Este trabalho propõe um método prático de se determinar a força de trefilação com a utilização de uma célula de carga. Também apresenta modelos teóricos de cálculo de força, baseados na Teoria Elementar da Plasticidade, para fins de comparação. Dentre estes modelos, discute-se com maior profundidade o Modelo dos Discos que permite uma análise sobre o comportamento do material no interior da fieira. Paralelamente foram feitas comparações entre os lubrificantes comumente empregados em trefilação de arames em condições tipicamente industriais. Esta análise foi baseada nas bitolas utilizadas, reduções, ângulos de fieiras, estado do material, composição química e granulometria dos lubrificantes levando-se em consideração força medida, acabamento e rugosidade superficial do arame ao longo dos passes.

Este trabalho fornece um método de medição de força de trefilação de arames, em trefiladoras industriais e em experiências de laboratório. Avalia ainda, a partir da força de trefilação medida, o coeficiente de atrito na trifilação de aços de baixo e médio teor de carbono, lubrificados com sabão e óleo sofrendo reduções de 10% e 20%. A avaliação do coeficiente de atrito é feita pela comparação da força medida com a força calculada por modelos teóricos, visando: 1. obter valores de coeficientes de atrito que possam ser usados no cálculo da força de trefilação,para o projeto e utilização de equipamentos de trefilação. 2. comparar os modelos teóricos de Siebel, Sachs e Galeji quanto ao valor do coeficiente de atrito por eles calculados. Face aos resultados finais obtidos conclui-se ser o equipamento de medição de força de trefilação utilizável dentro de uma precisão de +- 1,5%. Analisa-se ainda a variação do coeficiente de atrito face a variação de condições como: lubrificação, rugosidade superficial, pressão média na parede da fieira e resistência ao escoamento média. / This work describes a method to mesure the drawing force on wires, on industrial drawing machines and also in laboratory experiments. It evaluates also, by means of the measurment of the drawing force, the friction coeficient in the drawing of steel with low and medium carbon content, lubricated with soap and oil undergoing reduction of 10%and 20%. The evaluation of the friction coeficient is perfomed by comparasion of the measured force with the calculated force, utilizing theoretical models, aiming: 1. To obtain the values of the friction coefficient that can be used in the calculation of the drawing force, for the design and use of drawing equipaments. 2. To compare the values of the friction coefficients obtained by three theoretical models develloped by Siebel, Sachs and Geleji. From the final results it is concluded that the equipment used in the measurment of the force can be used with an accuracy of +- 1,5%. It is also analysed the variation of the friction coefficient with the variation of lubrication, the surface finish, the average pressure at the walls of the die and the avarege Yeld stress.

O atrito na interface entre a peça e a ferramenta tem considerável importância em operações de estampagem de chapas, são necessários conhecimentos precisos para a análise e projeto de novas peças e ferramentas, assim como para validação de uma simulação numérica. Este trabalho sugere uma metodologia para determinação do coeficiente médio de atrito e avalia sua resposta através do software de elementos finitos LS-DYNAFORM, específico para esse processo de fabricação. O material de estudo foi o alumínio comercialmente puro AA1100. As conclusões indicam que a metodologia aplicada gera uma boa aproximação do coeficiente de atrito e está de acordo com estudos já realizados na área. É observada também uma tendência do software a se distanciar dos resultados práticos por considerar o atrito como uma constante ao longo do processo. Apesar dessa tendência o maior afastamento entre a força máxima de estampagem que foi obtida por simulação e a medida através de ensaios não foi muito alto, cerca de 6%, que está próximo dos erros admitidos em um ensaio prático. Foi realizada a medida das deformações da peça estampada para se comparar com a resposta do software e observou-se que há uma concordância entre a simulação e as medições. / Friction at the interface of workpiece and tooling has a considerably importance in sheet metal forming operations, it is necessary an accurate knowledge for the analysis and design of new workpieces and tooling, as well as for the validation of a numeric simulation. This work suggests a methodology to determinate the mean friction coefficient and evaluates it by means of a finite element software LS-DYNAFORM, specific for these forming process operations. The material used in these work was pure commercial aluminum alloy AA1100. The results indicate that this methodology is consistent with reality because its similar to another works that have been researched. It is also observed that there is a tendency of the software to diverge from the measured results due to the fact that it considers the coefficient of friction a constant along the process. Besides of this tendency, the greater distance between the maximum drawing force given by the measurement and the numeric simulation wasn’t so big, approximately 6% and it’s near to the measurement admitted errors. Workpiece deformation measurements were made to compare with the numerical simulation results and it was observed that there is a concordance between both of it.