Este trabalho objetiva fazer uma análise do processo de trefilação através do uso de simulação computacional e avaliar a influência de variáveis do processo como lubrificante (coeficiente de atrito) e ângulo de fieira, bem como, verificar a eficácia da simulação na previsão de força, de temperatura e das tensões residuais. Foi realizado um trabalho experimental que envolveu a determinação do coeficiente de atrito através do ensaio do anel e a determinação das curvas de escoamento que foram retiradas de amostras trefiladas de um processo real. Efetuaram-se os cálculos das tensões do processo usando dados de curvas de escoamento e equações da literatura, posteriormente realizaram-se simulações computacionais que foram comparadas aos resultados obtidos através dos cálculos. Também se usou, adicionalmente, a simulação otimizada para avaliar as tensões residuais a fim de averiguar estes resultados de tensões residuais, comparando-os com resultados experimentais obtidos via difração de nêutrons para as mesmas barras que foram extraídas do processo industrial. Observou-se que a curva de escoamento do material é determinante para a obtenção de resultados confiáveis. A simulação foi boa para a estimativa da força, mas ainda apresenta limitações quanto à previsão de tensões residuais. / This paper aims to analyze the drawing process using simulation and evaluate the influence of process variables such as lubricant (friction coefficient) and angle of die as well as verify the effectiveness of simulation to preview the drawing force, temperature and residual stresses. Experimental work was carried out involving the determination of friction coefficient by means of the ring test and determination of flow curves by compression tests. The calculations of the stress of the process using data from the flow curves and equations from the literature have been carried out. Later on the experimental results were compared to the simulated results. It was also used in addition, the optimized simulation to evaluate the residual stresses and the results were then compared with experimental results obtained by neutron diffraction for the same bars that were extracted from the industrial process. The results are very influenced by the flow stress curve chosen. The simulation was satisfactory for the estimation of the drawing force but must be improved for a better estimation of residual stresses.

Este trabalho objetiva fazer uma análise do processo de trefilação através do uso de simulação computacional e avaliar a influência de variáveis do processo como lubrificante (coeficiente de atrito) e ângulo de fieira, bem como, verificar a eficácia da simulação na previsão de força, de temperatura e das tensões residuais. Foi realizado um trabalho experimental que envolveu a determinação do coeficiente de atrito através do ensaio do anel e a determinação das curvas de escoamento que foram retiradas de amostras trefiladas de um processo real. Efetuaram-se os cálculos das tensões do processo usando dados de curvas de escoamento e equações da literatura, posteriormente realizaram-se simulações computacionais que foram comparadas aos resultados obtidos através dos cálculos. Também se usou, adicionalmente, a simulação otimizada para avaliar as tensões residuais a fim de averiguar estes resultados de tensões residuais, comparando-os com resultados experimentais obtidos via difração de nêutrons para as mesmas barras que foram extraídas do processo industrial. Observou-se que a curva de escoamento do material é determinante para a obtenção de resultados confiáveis. A simulação foi boa para a estimativa da força, mas ainda apresenta limitações quanto à previsão de tensões residuais. / This paper aims to analyze the drawing process using simulation and evaluate the influence of process variables such as lubricant (friction coefficient) and angle of die as well as verify the effectiveness of simulation to preview the drawing force, temperature and residual stresses. Experimental work was carried out involving the determination of friction coefficient by means of the ring test and determination of flow curves by compression tests. The calculations of the stress of the process using data from the flow curves and equations from the literature have been carried out. Later on the experimental results were compared to the simulated results. It was also used in addition, the optimized simulation to evaluate the residual stresses and the results were then compared with experimental results obtained by neutron diffraction for the same bars that were extracted from the industrial process. The results are very influenced by the flow stress curve chosen. The simulation was satisfactory for the estimation of the drawing force but must be improved for a better estimation of residual stresses.

As tensões residuais podem atuar de forma benéfica ou maléfica no desempenho dos componentes mecânicos. Elas representam um dos principais potenciais para o aparecimento de distorções, empenamentos e mudanças dimensionais em componentes mecânicos durante o processo de manufatura. Por estes motivos a determinação da distribuição e o controle destas tensões residuais em cada etapa do processo de manufatura são de grande importância. Neste trabalho, foram realizadas análises da variação das tensões residuais em barras trefiladas de aço AISI 1048 em decorrência do processo de fabricação. As barras foram retiradas de quatro diferentes etapas do processo de trefilação combinada guardando-se a orientação inicial do fio-máquina, sendo elas: pré-endireitada, jateada, trefilada (com ângulos de 15°, 16°, 18° e 20°), endireitada e polida por rolos cruzados (PTN) (com ângulos de 15°, 16° e 18°). Estas barras foram ensaiadas através do método do furo cego (hole-drilling), método da deflexão (slitting) e difração de raios-X. Os ensaios foram realizados até uma profundidade de 1 mm para o método do furo cego e chegando até profundidades de 5,6mm para a técnica de difração de raios-X com remoção de camadas em diferentes posições periféricas para caracterizar heterogeneidades impostas pelo processo. A partir dos valores de deformações obtidos, foram calculadas as tensões residuais nas direções longitudinais e tangenciais para cada posição ensaiada. Com este trabalho foi obtida uma visão completa do desenvolvimento de tensões na região superficial da barra após as etapas do processo e assim foram determinadas quais etapas do processo tem maior influência no produto final (barras trefiladas). Após o préendireitamento as tensões são compressivas, aumentando seu nível após o jateamento. Na saída da trefilação as tensões mudam para trativas e após o endireitamento final (PTN) tornam-se menos trativas ou compressivas dependendo do ângulo de endireitamento (PTN) e o ângulo de fieira utilizado. A partir deste estudo foram propostas mudanças nos ângulos de ferramenta (fieira) e também nos rolos de polimento e endireitamento final, objetivando-se um produto final com tensões residuais mais favoráveis a processos subseqüentes de manufatura. Outro aspecto importante verificado é a variação das tensões residuais em relação à posição periférica: diferenças de até 200MPa foram verificadas até antes da etapa de endireitamento final PTN, após a qual as diferenças são reduzidas a quase zero. / The residual stresses can affect positively or negatively the behavior of mechanical components. These residual stresses also represent one of the main potentials for distortion (i.e. bending and dimensional changes) in mechanical components during the manufacturing. Therefore the determination of the distribution and the control of these residual stresses in each stage of the manufacturing process are of great importance. In this work the variation of residual stresses in cold-drawing of AISI 1048 steel bars due to the production process was analyzed. Samples were taken from five different stages of the process of combined cold-drawing with special care to keep the information about initial orientation. The process steps from where samples were taken were: pre-straightening, shot-blasting, drawing, straightening and polishing in crossed rolls (PTN) with angles of 16° and 18°. The determination of residual stresses was accomplished by the hole drilling method. The measurements were done until a depth of 1 mm in different angular positions on the periphery to characterize heterogeneities imposed by the process. Starting with the obtained strains, the residual stresses were calculated in the longitudinal and tangential directions for each measurement position. With this work a global view of the developed stresses in the surface of the bar after each process stage was obtained. After the pre-straightening the residual stresses are compressive, and increase their level after the shot blasting, at the end of drawing the residual stresses change for tensile and after the polishing with crossed rolls (PTN) they become less tensile or slightly compressive depending on the PTN - angle and draw angle used. Based on this study, changes were proposed in the tool (draw) angles and also in the PTN, being aimed at a final product with more favorable residual stresses to subsequent manufacturing operations. Another verified important aspect is the variation of the residual stresses in relation to the peripheral position: differences of up to 200MPa were verified before the stage of polishing in crossed rolls (PTN), after which the differences are almost reduced to nearly zero.

Orientador: Auteliano Antunes dos Santos Júnior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-16T08:34:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Buenos_AlexandreAparecido_M.pdf: 7987843 bytes, checksum: e9789b79f50624aea527663a778fd255 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O processo de usinagem de materiais metálicos causa tensões residuais que podem alcançar valores significativos e influenciar na vida em serviço de componentes mecânicos. Definir o processo adequado para cada aplicação requer a previsão de quão elevada será a tensão gerada em função das variáveis do processo utilizado. Para a usinagem de chapas planas por fresamento de topo, as tensões e deformações criadas se encontram próximas à superfície, que é onde se iniciam as principais falhas de componentes mecânicos. A fim de conhecer os valores das tensões resultantes é necessário medi-las, mas os métodos destrutivos usuais são trabalhosos, requerem a reconstrução do campo de tensões a partir do alívio das tensões e nem sempre podem ser utilizados. Os métodos não destrutivos mais comuns requerem equipamentos especializados, condições controladas e quase sempre são capazes de determinar as tensões apenas na superfície. Este trabalho propõe um método alternativo para a avaliação da intensidade das tensões geradas pelo processo de usinagem, utilizando ondas longitudinais criticamente refratadas (Lcr) e a teoria acustoelástica. O trabalho consiste em avaliar o efeito da variação dos principais parâmetros de usinagem: a velocidade de corte, o avanço e a profundidade de usinagem. Foram ensaiadas amostras de aço carbono de média resistência ASTM A36, utilizado em componentes estruturais. Tais amostras foram usinadas em diversas combinações de parâmetros, o que permitiu a criação de um conjunto de relações entre os parâmetros e a tensão resultante, e que pode ser usada para a definição do melhor ajuste dos parâmetros para cada aplicação / Abstract: The process of machining of metallic materials generates residual stresses that can reach significant values and influence the service life of mechanical components. The definition of process for every application requires a forecast of how high the stress will be generated according to the process variables used. For the machining of flat sheet using face milling, the stresses and strains are created near the surface, which is where the main failures of the mechanical components start. In order to know the magnitude of stresses it is necessary to measure them, but the usual destructive methods are complex, require the reconstruction of the stress field from the relief stress and can not always be used. The nondestructive methods frequently require specialized equipment, controlled conditions and almost always are be able to determine the stresses on the surface only. This dissertation proposes an alternative method for assessing the intensity of the residual stresses generated by the machining process, using critically refracted longitudinal waves (Lcr) and the acustoelastic theory. The work is to evaluate the effect of variation of the main machining parameters: cutting speed, feed per tooth and depth of cut in machining. We tested samples of carbon steel ASTM A36 of medium strength, used in structural components. These samples were machined in various combinations of parameters, which allowed the creation of a set of relationships between the parameters and the resulting stress. These can be used to define the best fit of the parameters for each application / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:28:54Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:57:01Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Um dos mais críticos problemas encontrados na união de materiais distintos é a formação de tensões residuais, que ocorre principalmente pelo fato desses materiais possuírem coeficientes de expansão térmica e condutividades térmicas diferentes. Neste trabalho foi estudada a técnica de soldagem laser entre o aço carbono AISI 1010 e o aço inoxidável AISI 304. Os materiais foram unidos por solda autógena de topo com um laser de Nd:YAG contínuo. O principal objetivo do estudo foi a identificação da influência dos parâmetros de soldagem, pela análise das tensões residuais na zona termicamente afetada (ZTA). Foi executado um planejamento fatorial de três fatores a dois níveis com uma réplica, em que foram variadas a potência, a velocidade de soldagem e a posição focal do feixe laser. Na superfície da amostra foram realizadas medidas de tensão residual pela técnica de difração de raios X, para estudar sua variação em função dos parâmetros investigados. O método do furo cego foi também utilizado para avaliar a tensão residual ao longo da profundidade das amostras até a profundidade de 1 mm. Além das medidas de tensão residual, os cordões de solda foram avaliados por microscopia óptica e eletrônica de varredura (MEV), que tiveram como objetivos determinar a geometria do cordão e mudanças na microestrutura, também foram feitas medidas de microdureza Vickers para se avaliar a extensão da ZTA. Para se avaliar as propriedades mecânicas da união foram realizados ensaios de tração e fadiga. O software MINITAB 15 foi utilizado para a análise das tensões residuais nas diferentes profundidades da ZTA obtidas pelo método do furo cego. Foi utilizada também a regressão estatística baseada nas diferentes influências da entrada e combinação dos fatores na tensão residual geradas nessa união. Os resultados indicam que o desenvolvimento de modelos pode prever as respostas satisfatoriamente e fornecer aos usuários um guia para definir os melhores parâmetros de união. / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

AgÃncia Nacional do PetrÃleo / No atual campo industrial do paÃs, tem-se procurado, de forma freqÃente e contÃnua, a qualidade, a economia e a seguranÃa nos processos produtivos. Uma forma de conseguir isso à evitando falhas de equipamentos e componentes. TensÃes que permanecem num material, apÃs ter cessado o esforÃo externo que lhe deu origem, sÃo denominadas tensÃes residuais. Ambientes corrosivos somados Ãs tensÃes residuais nos materiais podem levar o material a falhas mecÃnicas por corrosÃo sob tensÃo ou outros processos que diminuam a vida Ãtil do material.O objetivo deste trabalho à avaliar os nÃveis de tensÃes residuais induzidas por processos de soldagem nas tubulaÃÃes utilizadas em refinarias de petrÃleo, comparando os resultados obtidos com as variaÃÃes microestruturais do material. Foram analisados os nÃveis de tensÃes e as microestruturas da ZAC (zona afetada termicamente pelo calor) em tubulaÃÃes ASTM A106 Gr B de 2â de diÃmetro soldados com TIG Orbital (soldagem autogÃna) sem tratamento tÃrmico e com tratamento tÃrmico pÃs-soldagem. A soldagem foi feita com corrente contÃnua e pulsada, para dois nÃveis de energia distintos. Para cada condiÃÃo de soldagem foi aplicado tratamento tÃrmico para alÃvio de tensÃes (630 C, durante 96min) com variadas formas de resfriamentos. Utilizou-se a tÃcnica de difraÃÃo de Raios-X como instrumento para estabelecer critÃrios de aceitaÃÃo para as tensÃes residuais em tubulaÃÃes soldadas. Utilizou-se a tÃcnica de EBSD (Electron Backscattering Diffraction) para a caracterizaÃÃo microestrutural. O material como recebido apresentou tensÃes trativas ao longo de sua superfÃcie externa. O material soldado com diversos parÃmetros apresentaram tensÃes compressivas no metal de solda e trativas no metal de base. Os tratamentos tÃrmicos pÃs-soldagem permitiram o alÃvio das tensÃes residuais e a reduÃÃo da microdureza. / In the current industrial field in the country, we have sought, frequent and continuous, quality, economy and safety in production processes. One way to accomplish this is to avoid failures of equipment and components. Tensions remain a material that has ceased the external effort that gave rise to, are called residual stresses. Corrosive environments added to the residual stresses in the material the material can lead to mechanical failure by stress corrosion cracking or other processes that reduce the life of material.O objective of this study is to assess the levels of residual stresses induced by welding processes used in the pipes oil refineries, and compare these results with the microstructural variations of the material. We analyzed the levels of tension and the microstructures of the HAZ (heat affected zone by the heat) in ASTM A106 Gr B pipes of 2 "diameter welded with TIG Orbital (autogenous welding) without heat treatment and post-weld heat treatment. The welding was done with direct current and pulsed for two different energy levels. For each welding condition was applied heat treatment for stress relief (630  C for 96min) with diverse forms of cooling. We used the technique of X-ray diffraction as a tool to establish acceptance criteria for residual stresses in welded pipes. We used the technique of EBSD (Electron Backscattering Diffraction) for microstructural characterization. The material presented as received tensile stress along its outer surface. The soldier with various material parameters presented in compressive stress and tensile weld metal in the base metal. The post-weld heat treatments allowed the relief of residual stresses and a reduction in microhardness.

A soldagem é o processo de união mais utilizado na fabricação de equipamentos pela indústria mecânica. Devido à introdução de calor durante o processo de soldagem, dependente do posicionamento da tocha e consequentemente do tempo, dilatações e contrações não uniformes produzem tensões térmicas no componente em questão, as quais permanecem como residuais ao final do processo, ao se atingir o equilíbrio térmico. O entendimento da formação e comportamento destas tensões se torna importante, pois na presença de carregamentos externos, a integridade estrutural do elemento mecânico pode ser comprometida. Portanto, este estudo visa analisar o comportamento destas tensões térmicas, avaliando ao final a magnitude e distribuição das tensões residuais, tendo como ferramenta o método dos elementos finitos. Inicialmente são apresentados os principais processos de soldagem envolvendo a fusão de materiais por meio de arco elétrico, sendo possível com base em uma explicação teórica, observar e entender a formação das tensões oriundas destes processos. Na sequência uma revisão bibliográfica contendo as principais técnicas para modelamento deste problema pelo método dos elementos finitos é apresentada, navegando por conceitos da análise térmica, que envolve o estudo das temperaturas e mecânica, a qual avalia as tensões formadas. Com toda parte teórica consolidada, um caso exemplo é analisado, simulando desta maneira um processo GTAW pelo programa computacional ANSYS, e comparando os resultados numéricos com os dados experimentais e numéricos obtidos na literatura. Ao final da simulação conclui-se que o modelo analisado reproduz fielmente a distribuição de temperaturas durante o processo e também estima corretamente as tensões residuais na chapa soldada, mostrando que a simulação de processos de soldagem utilizando o método dos elementos finitos se apresenta como uma ferramenta alternativa a indústria no aprimoramento de processos existentes ou desenvolvimento de novos. / Welding is the most used joining process in equipment manufacture by mechanical industry. Due to heat application during welding, varying with torch position and therefore by time, non-uniform expansion and contraction produces thermal stresses, which remains as residual when the component reaches thermal equilibrium. Formation and behavior of these stresses understanding becomes important since on external forces presence the mechanical piece may have it structural integrity compromised. This study aims to analyze thermal stress behavior due to welding evaluating residual stress magnitude and distribution at the process end by the finite element method. First of all fusion welding process by an electric arc are presented and a theoretical explanation about thermal stresses formation during welding is shared. Next is shown a bibliographic research with main techniques to model these problems using the finite element method, including thermal analysis, which involves temperature distribution study, and structural analysis that evaluate resulting stresses. With all theoretical background consolidated an example case of a GTAW process is studied utilizing ANSYS software, comparing numerical results with experimental and numerical data obtained in literature. It is possible to conclude that analyzed model accurately reproduces temperature distribution and also residual stress in the welded specimen proving that a welding process simulation via finite element method is an alternative tool for industry purposes on improving existing process and developing new ones.

Objetivos: avaliar espécimes com as seguintes combinações de materiais/processamentos: a) porcelana feldspática aplicada por meio de técnica tradicional sobre infraestrutura de zircônia; b) porcelana feldspática injetada sobre infraestrutura de zircônia, c) porcelana feldspática usinada em sistema CAD-CAM e cimentada (Rapid Layer Technique) sobre infraestrutura de zircônia; d) vitro-cerâmica à base de dissilicato de lítio processada por meio de sistema CAD-CAM e unida à infraestrutura de zircônia por meio da sinterização de um vidro na interface (técnica CAD-on) com relação a: (1) resistência ao lascamento de aresta do material de recobrimento (a influência do tipo de resfriamento foi analisada para os processamentos a e b) e; (2) níveis de tensão residual superficial mensurados nos materiais de recobrimento, por meio de ensaio de fratura por endentação (a influência do tipo de resfriamento foi analisada para os processamentos a e b). Material e métodos: Barras de duas camadas com dimensões de 25 mm de comprimento por 4 mm de largura e com espessuras de porcelana e infraestrutura combinadas de modo a oferecer a razão de 1 mm de cada material foram confeccionadas seguindo as orientações dos fabricantes. O teste de lascamento de aresta foi realizado em uma máquina universal de ensaios, utilizando um endentador Vickers acoplado a essa máquina. A tensão térmica residual superficial foi calculada a partir de endentações feitas na camada de porcelana. Resultados: A resistência ao lascamento (ReA) foi significativamente maior para os espécimes processados pelo sistema CAD-on (ReA = 612,8±271,8 N/mm). Bilayers confeccionadas pelo sistema Rapid Layer Technique apresentaram valor de ReA intermediário de (417,9±187,2 N/mm) e os grupos nos quais foi utilizada porcelana processada pela técnica de sinterização tradicional ou por injeção foram os que apresentaram os menores valores de resistência ao lascamento, com médias de 349,7±116,8 N/mm (tradicional/resfriamento lento) 285,6±117,5 N/mm (tradicional/resfriamento rápido), 298,4±119,9 N/mm (injetado/resfriamento lento) e 263,5±107,9 N/mm (injetado/resfriamento rápido). Para os grupos com porcelana aplicada sobre a infraestrutura pela técnica tradicional e injetada o teste t de Student mostrou que houve um efeito significativo do protocolo de resfriamento, sendo que os espécimes que passaram por resfriamento lento atingiram maiores valores de ReA. Apenas o grupo Rapid Layer Technique apresentou média de tensão superficial correspondente a tensões de tração. Todos os outros grupos apresentaram tensões de compressão na superfície. Conclusões: há um efeito significativo da associação material/processamento na resistência ao lascamento de aresta das bilayers testadas e com relação ao efeito da velocidade de resfriamento (lento e rápido). Os espécimes que passaram por resfriamento lento atingiram maiores valores de resistência ao lascamento, independentemente do método de processamento (tradicional ou injeção). A combinação material/processamento afetou significativamente as tensões residuais superficiais das bilayers testadas, porém, não houve efeito da velocidade de resfriamento no nível de tensões térmicas residuais superficiais para os espécimes processados tanto pela técnica tradicional como pela técnica de injeção. / Objectives: to evaluate specimens with the following materials/processing combinations: a) feldspathic porcelain applied on zirconia through traditional technique; b) feldspathic porcelain applied on zirconia through press-on technique, c) feldspathic porcelain milled in CAD-CAM system and cemented (Rapid Layer Technique) on zirconia infrastructure; D) lithium disilicate glass-ceramic milled in CAD-CAM system and bonded to the zirconia infrastructure by means of a fusion glass-ceramic applied at the interface (CAD-on technique) relating to: (1) edge chipping resistance of the veneering materials (influence of the cooling rate was analyzed for the processing methods a and b) and; (2) surface residual stress levels measured in the veneering materials through indentation fracture method (influence of the cooling rate was analyzed for the processing methods a and b). Materials and methods: Bilayer bars with 25 mm length, 4 mm width and thicknesses of porcelain and infrastructure combined to provide 1 mm ratio of each material were made following manufacturers\' instructions. The edge chipping test was performed in an universal testing machine, using a Vickers indenter coupled to it. The surface residual thermal stress was calculated from indentations made on the porcelain layer. Results: The chipping resistance (ReA) was significantly higher for the specimens processed by the CAD-on system (ReA = 612.8±271.8 N/mm). Bilayers made by the Rapid Layer Technique system presented an intermediate ReA mean value of 417.9±187.2 N/mm and the groups in which the porcelain layer was processed by traditional or press-on technique presented the lowest values of chipping resistance, with mean values of 349,7±116,8 N/mm (traditional/slow cooling) 285,6±117,5 N/mm (traditional/fast cooling), 298,4±119,9 N/mm (press-on/slow cooling) and 263,5±107,9 N/mm (press-on/fast cooling). For the groups with porcelain applied on the infrastructure by the traditional and press-on technique, Student\'s t test showed that there was a significant effect of the cooling rate, and the specimens that went through slow cooling rate reached higher ReA values. Only the Rapid Layer Technique group presented mean of surface stresses corresponding to tensile stresses. All other groups exhibited surface compression stresses. Conclusions: there is a significant effect of the material/processing association on the edge chipping resistance of the tested bilayers and regarding the cooling rate effect (slow and fast), the specimens that went through slow cooling rate reached higher values of edge chipping resistance, regardless of the processing method (traditional or press-on). The material/processing combination significantly affected the surface residual stresses of the tested bilayers, however, there was no effect of the cooling rate on the superficial residual thermal stresses levels for the specimens processed by both the traditional technique and the press-on technique.

Orientadores: Sergio Tonini Button, Lisandro Pavie Cardoso / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-04T00:43:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Martins_JairoAparecido_D.pdf: 8682650 bytes, checksum: 27ebe62387c0117dc7b3f4e812feec64 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: A evolução dos materiais, de seus processos de transformação e de diversos componentes mecânicos vêm requerendo cada vez mais o desenvolvimento de técnicas e métodos para sua análise. A transformação de materiais por deformação plástica origina tensões internas chamadas tensões residuais que podem vir a alterar a resposta do componente e/ou sistema quando em uso. Este trabalho tem como objetivo a análise dessas tensões residuais em válvulas dinâmicas estampadas por difração de raios- X e pelo método de elementos finitos. Dentro deste contexto, foi desenvolvido um método alternativo ao usual sen2", para a determinação de tensões residuais por difração de raios- X em pequenas áreas, esse utiliza o método de análise da difração de raios-X usualmente empregada na determinação de tensões residuais em filme finos . Os resultados obtidos na difração de raios-X mostraram-se compatíveis com o processo de deformação estudado e também com os resultados da simulação numérica pelo método de elementos finitos. A comprovação prática desses resultados deu-se pela realização de ensaios de durabilidade em bancada por flexão alternada reversa de uma válvula dinâmica nas seguintes condições de fabricação: a) estampada, b) estampada e deformada plasticamente em regiões de alta solicitação mecânica e c) estampada, deformada plasticamente e com um processo abrasivo adicional empregado para a eliminação de regiões potencialmente danosas ao componente previamente verificadas na simulação. Os resultados obtidos nesses ensaios comprovaram a validade dos métodos empregados para a análise das tensões residuais / Abstract: The continuous development of engineering materials, the new manufacturing processes, and the more complex mechanical parts have required constandy improvement of techniques and methods able to make analyses fast and easy. Metal forming with dimensional changes by plastic deformation results internal stresses, named residual stresses, which can significandy a:ffect the mechanical performance of parts and systems. The main objective of this work is to develop a method to analyze the residual stresses in stamped dynamical valves by X-ray diffraction and by the finite element method. In this context it was developed a sin2", alterna tive method based on the method common1y applied to the determination of residual stresses in metallic thin fUms. The results obtained from X-ray diffraction are coherent to those obtained in the stamping processes and in the simulation by the finite element method. These results were also compared to results from fatigue tests carried out with a laboratory bench (cantilever alterna te reversed bending) with dynamic valves in the conditions: a) as blanked , b) blanked and plastica11y deformed on the regions subjected to high 10005, and c) blanked, plastica11y deformed and grinded to eliminate potential dangerous regions as revea1ed in the simulation. The results obtained in the fatigue tests confumed the validity of the methods applied in this work to analyze the residual stresses / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Le thixoforgeage est un procédé de mise en forme innovant permettant l'élaborationde pièces complexes à l'état semi-solide. Il nécessite moins d'opérations et des efforts plusfaibles que les autres procédés de mise en forme plus classiques. L'objectif de ce travail et decaractériser la microstructure de plusieurs nuances d'acier à chaque étape du procédé afin demieux comprendre l'influence des différents paramètres et mécanismes de déformation, car lamicrostructure à l'état semi-solide, et en particulier la fraction de liquide, est très importante.Plusieurs techniques 2D et 3D (analyses MEB-EDS, CSLM, microtomographie X) ont étéutilisées pour évaluer la fraction de liquide des aciers étudiés (M2, C38LTT et 100Cr6). Lesrésultats obtenus pour l'acier M2 montrent une bonne corrélation entre les observations 2DMEB-EDS et les analyses 3D en microtomographie après trempe, ce qui indique que ces deuxtechniques sont très efficaces pour caractériser l'état semi-solide des aciers fortement alliés. Lemicroscope CSLM est utilisé quant à lui pour observer directement l'état semi-solide à hautetempérature : apparition du liquide, processus de solidification etc. Des essais de thixoforgeageont ensuite été réalisés pour étudier l'influence des différents paramètres du procédé sur lamicrostructure, la géométrie finale des pièces, les écoulements de matière etc. Après avoiranalysé la microstructure des pièces thixoforgées, des mécanismes permettant d'expliquer lesécoulements de matière sont proposés. Qui plus est, la comparaison avec la simulation duprocédé de forgeage à chaud montre que ces écoulements sont très différents, ce qui est dû aucomportement du matériau. Ce dernier est très sensible aux paramètres du procédé : il estdonc nécessaire de bien maîtriser et contrôler toutes les étapes lors de la mise en forme. / The thixoforging process is an innovative forming process for the manufacturing ofcomplex parts in the semi-solid state, in fewer forming steps and with a decreased formingforce. The objective of this work is to characterize the microstructure of different steel grades ateach step of the thixoforging process in order to better understand the influence of the processparameters and the mechanisms of deformation, as the microstructure of the material in thesemi-solid state, especially the volume fraction of liquid, is very important. Several 2D and 3Dtechniques (SEM-EDS analyses, CSLM, X-ray microtomography) have been used to evaluatethe liquid fraction of various steel grades (M2, C38LTT and 100Cr6). The results for M2 steelshow a good agreement between 2D SEM - EDS observations and 3D X-ray microtomographyafter quenching, which proves that both techniques are efficient in characterizing high-alloyedsteels in the semi-solid state. The CSLM technique is used to observe the microstructuredirectly at high temperature, with the apparition of liquid and the solidification. Thixoforgingexperiments are finally performed in order to study the influence of the process parameters onthe microstructure: the final part geometry, the material flow etc. After analyzing themicrostructure of the thixoforged parts, some mechanisms of material flow are proposed.Moreover, by comparing the results between the thixoforging experiments and the hot forgingsimulations, it is found that the material flow is very different from that of hot forging process,which results from the material behavior. The latter is very sensitive to the process parameters;an accurate process control is necessary.