O objetivo deste trabalho é avaliar a influência dos tratamentos térmicos na obtenção de uma microestrutura adequada e estável, que possou boa plasticidade e permita elevados graus de deformação do aço AISI 1050, para sua posterior conformação a frio. Realizaram-se diversos tratamentos de recozimento e esferoidização e, posteriormente, foi avaliada sua plasticidade, mediante ensaios de compreensão uniaxial pelo método “RASTAGAEV” e compreensão plana pelo método “WATTS & FORD”. Comprova-se mediante curvas de escoamento o incremento da plasticidade das estruturas esferoidais. As transformações geradas baseiam-se em reações eutóides que modificam a morfologia da cementita. / The aim of this work is to evaluate the heat treatment influence to attain the adequate and stable microestruture. It must to attain the adequate and stable microestruture. It must have good plasticity and permit high grade of deformation of AISI 1050 steel. The main series of heat treatment were executed and after were avaluate for RAEGAEV and WATTS & FORD test. The flow curve showed increment of plasticity with the microstructure spheroidizated.

O presente trabalho simula processos de conformação mecânica em domínios bidimensionais. Para tanto, considera-se o material como sendo um fluido não newtoniana e utiliza-se a formulação da mecânica dos fluidos com função de penalidade. O método empregado para realizar a discretização espacial é o método dos elementos finitos com integração reduzida do termo da função de penalidade. Para discretizar o tempo usa-se diferenças finitas com o esquema de Crank-Nicolson. E apresentado também o método Lagrangiano-Euleriano arbitrário para descrever o movimento da malha de elementos finitos. / Simulations o f metal forming processes in two dimensional domains are presented in this work. The material is considered as a non newtonian flu id and the flow formulation with the penalty function approach is used. Spatial discretization is accomplished using the finite element method with reduced integration for the pressure term. Finite differences is used for time integration with a Crank-Nicolson scheme. The arbitrary Lagrangian-Eulerian scheme is employed to describe the motion of the finite element mesh.

Este trabalho apresenta uma metodologia de otimização de perfis formados a frio. O dimensionamento utilizou o Método da Resistência Direta (MRD), apresentado, em anexo, nas normas: brasileira NBR 14762, revisão 2010 e norte-americana (AISI). O MRD é uma alternativa ao tradicional método das larguras efetivas (MLE) em perfis conformados a frio, tendo a vantagem de ser aplicável a geometrias mais gerais. Analisaram-se os modos de colapso de flambagem sob carregamentos estáticos de compressão centrada e flexão simples para os principais eixos de inércia. O Método das Faixas Finitas restringidas (MFFr) foi utilizado para identificação modal e classificação dos modos de colapso, obtendo, assim, as cargas críticas de flambagem necessárias para o emprego do MRD. O problema de otimização foi formulado como a busca das dimensões da seção transversal para a redução da massa do perfil (minimizando a área da seção transversal), tendo como restrição de carregamento normal e momentos fletores em x, y, xy. Também foram utilizadas restrições para o formato do perfil. Devido à dificuldade da diferenciação analítica das expressões contidas nas normas, a análise de sensibilidade foi efetuada através de diferenças finitas à frente, apresentando um elevado custo computacional. Para a otimização, utilizou-se um algoritmo de Programação Linear Sequencial (PLS), com o critério de parada KKT. O programa gerado mostrou-se muito mais eficiente que a abordagem anterior utilizando algoritmos genéticos (AG). Foram geradas numericamente dimensões ótimas da seção transversal para diferentes cargas axiais e momentos fletores em x, y e xy. Os resultados evidenciaram a eficiência dos enrijecedores de borda, responsáveis pela redução média de 15% de área transversal. Os resultados para flexão simples apresentaram que perfis U carregados com momentos fletores no eixo y são o caso mais crítico para flambagem. Também foi verificado que esta abordagem obtém resultados melhores do que os encontrados na literatura, que utilizam o método da largura efetiva (MLE) e o método da seção efetiva (MSE). / This paper presents a methodology of optimization of cold-formed sections. The desing used the Direct Strength Method (DSM), presented in attached standards: Brazilian NBR 14762 revision 2010 and North American (AISI). The DSM is an alternative to the traditional effective widths method (EWM) in cold-formed sections, having the advantage of being applicable to the general geometries. Buckling collapse modes under centered compression and simple bending static loafing, were analyzed principal inertia axes. The constrained finite strip method was used for modal identification and classification of the collapse modes, obtaining the critical buckling loads required for the DSM. The optimization problem was formulated as the search of the crosssectional dimensions to reduce the section mass (minimizing the cross-sectional area), having as constraints normal load and bending moments in x, y, xy. Constraints were also placed to the format of the section. Due to the difficulty of the analytical differentiation of the expressions contained in the standards, the sensitivity analysis was effected through forward finite difference, presenting a high computational cost. For the optimization was used an algorithm Sequential Linear Programming (SLP), with the KKT stopping criterion. The program generated proved to be much more efficient than the previous approach using genetic algorithms (AG). Optimal dimensions of the cross-section were numerically generated to different axial loads and bending moments in x, y, and xy. The results showed the efficiency of edge stiffening, responsible for the average reduction of 15% of cross-sectional area. The results for simple bending showed that sections U loaded with bending moments in the y axis is the most critical for buckling collapse. It was also observed that this approach gets better results than those found in the literature, using the effective widths method (EWM) and effective section method (ESM).

Este trabalho apresenta uma sistemática para realizar a otimização numérica de pré-formas e de matrizes em problemas de forjamento axissimétricos e em estado plano de deformações. Para este fim, desenvolveu-se um código computacional composto basicamente de três módulos: módulo de pré-processamento, módulo de análise e módulo de otimização. Cada um destes foi elaborado acrescentando rotinas em programas comerciais ou acadêmicos disponíveis no GMAp e no CEMACOM. Um programa gerenciador foi desenvolvido para controlar os módulos citados no processo de otimização. A abordagem proposta apresenta uma nova função objetivo a minimizar, a qual está baseada em uma operação booleana XOR (exclusive or) sobre os dois polígonos planos que representam a geometria desejada para o componente e a obtida na simulação, respectivamente. Esta abordagem visa eliminar possíveis problemas geométricos associados com as funções objetivo comumente utilizadas em pesquisas correlatas. O trabalho emprega análise de sensibilidade numérica, via método das diferenças finitas. As dificuldades associadas a esta técnica são estudadas e dois pontos são identificados como limitadores da abordagem para problemas de conformação mecânica (grandes deformações elastoplásticas com contato friccional): baixa eficiência e contaminação dos gradientes na presença de remalhamentos. Um novo procedimento de diferenças finitas é desenvolvido, o qual elimina as dificuldades citadas, possibilitando a sua aplicação em problemas quaisquer, com características competitivas com as da abordagem analítica Malhas não estruturadas são tratadas mediante suavizações Laplacianas, mantendo as suas topologias. No caso de otimização de pré-formas, o contorno do componente a otimizar é parametrizado por B-Splines cujos pontos de controle são adotados como variáveis de projeto. Por outro lado, no caso de otimização de matrizes, a parametrização é realizada em termos de segmentos de reta e arcos de circunferências. As variáveis de projeto adotadas são, então, as coordenadas das extremidades das retas, os raios e centros dos arcos, etc. A sistemática é fechada pela aplicação dos algoritmos de programação matemática de Krister Svanberg (Método das Assíntotas Móveis Globalmente Convergente) e de Klaus Schittkowski (Programação Quadrática Sequencial – NLPQLP). Resultados numéricos são apresentados mostrando a evolução das implementações adotadas e o ganho de eficiência obtido.

Orientador : Maria Helena Robert / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-29T01:51:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MontelRovira_MaximinoM_D.pdf: 30793080 bytes, checksum: 1f77df73f81e958c894eb4ba5ec8204a (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: O trabalho apresenta uma análise da aplicação da tecnologia de processamento de materiais no estado semi-sólido, no foIjamento da liga de alumínio AA2011. Inicialmente foi estudada a influência da temperatura de reofundição na qualidade de pastas semi-sólidas obtidas pelo método de fusão parcial controlada de estruturas refinadas (FPCER). Foram sistematizados testes de tratamento térmico a quatro diferentes temperaturas (888,893,898 e 903 K), por tempo de 10 min para globularização da estrutura. Os resultados obtidos mostraram que o método de (FPCER) é eficiente para promover a globularização da estrutura podendo ser utilizado para produzir pastas reofundidas de qualidade em todas as condições testadas. Foram executados testes de tixofoIjamento a 893 e 903 K, com força máxima aplicada de 50, 100, 200 e 270 kN, utilizando para tanto condições severas segundo a teoria do forjamento convencional. Foi estudada a influência da temperatura de tixoforjamento no preenchimento da matriz. Os produtos obtidos foram caraterizados mecânica e metalurgicamente com e sem tratamento térmico de solubilização e envelhecimento. Quanto ao tixoforjamento, os resultados mostraram que podem ser obtidas, num único passo de forjamento, peças com geometria complicada, exatidão e qualidade dimensional próximas às de projeto; e ainda aplicando forças de conformação menores do que as necessárias para obter a mesma peça utilizando forjamento convencional. O preenchimento da matriz aumenta com o aumento da força máxima aplicada. Análises estruturais mostraram que produtos obtidos por forjamento de semi-sólidos apresentam estrutura equiaxial, porém rejeição de líquido para as bordas da peça pode ser observada. As propriedades mecânicas foram melhores nos tixoforjados com maior fração sólida, porém os produtos obtidos por métodos convencionais (extrusão e fundição com refino de grão) apresentaram melhores propriedades do que os tixoforjados em todas as condições testadas. Tratamentos térmicos de solubilização e envelhecimento podem melhorar, até certo ponto, as propriedades mecânicas dos produtos tixoforjados / Abstract: The work deals with the ana1ysis of the semi-solid technology applied to the thixoforming of AA 20011 aluminium alloy. Initially it was studied the influence of temperature in the quality of semi-solid raw material suitable for thixoforming (spheroidal morphology in the solid phase) when producing such material by partial melting of super-refined as-cast structures. Heat treatment at four differents temperatures (888, 893, 898 and 903 K) were carried out, to promote structure spheroidisation. Results show that perfect and equiaxial structure can be obtained in all tested conditions. Thixoforging tests at 893 K and 903 K, with maximum forces of 50, 100, 200 and 270 kN, were carried out in a specially designed die to impose severe flow conditions, in such a way that 100 % solid material would not be able to succeed. Forces were monitored during tests and their influence in the microstructure of the products was ana1ysed. Flow pattems and mechanical properties were ana1ysed. Results show that much more complex geometries can be achieved, in just one operation, when using semi-solid, globular structures. Good surface finishing and accuracy were obtained; required lower forces compared to those required for conventional forming (100 % solid) were observed when forging in the semi-solid state. Products with fine, equiaxial structure, were obtained by thixoforming. However, heterogeneous structure can be produced by liquid separation during processing. Mechanical properties of the thixoforging in the as thixoforged and after ageing treatment (T6) products were not substantially better than mechanical properties of the products obtained by conventional processes like extrusion and casting (with grain refiner). T6 treatment can improve, at certain extent, mechanical properties of the products / Doutorado / Doutor em Engenharia Mecânica

O presente trabalho, apresenta resultados da investigação experimental e da análise computacional acerca do método de ensaio de anéis de aço para obtenção do valor do coeficiente de atrito, existente na região de contato entre as matrizes e os corpos de prova. Buscando atingir os objetivos, foi feito um planejamento do experimento, através do programa MINITAB (2000), levando-se em consideração as variáveis do processo para forjamento a quente de peças para indústria automotiva, os experimentos foram realizados nos laboratórios da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS). A simulação do ensaio de anel permitiu uma boa estimativa da redução de diâmetros dos mesmos, bem como, do fluxo de material no interior dos anéis e da superfície neutra. A análise estatística dos resultados mostrou que a variável mais importante a afetar o coeficiente de atrito foi a temperatura, seguindo-se do tipo de revestimento das ferramentas, velocidade e material. Para um estudo mais pormenorizado do efeito do material a ser forjado, do recobrimento das ferramentas e da rugosidade das mesmas no coeficiente de atrito será necessário um maior número de repetições dos experimentos. / The present work introduces the result of the experimental investigation and computing analyses regarding the method of trial with steel rings as to obtain the value of friction coefficient, which exist in the contact area between the tools and test bodies. Aiming to reach the objectives, a design of experiments was established through the program MINITAB (2000) taking into account the process variables in order to hot forge parts for the automotive industry, being such experiments accomplished at the laboratories of the Universidade do Rio Grande do Sul (UFRGS). The simulation trial of the ring allowed for good estimate of its diameters reduction as well as internal material flow in the rings and in the neutral surface. The static analyses of the results demonstrated that the most important isolated variable to affect the friction coefficient was temperature, followed by the type of tools covering, velocity and material. However a bigger number of experiments repetitions will be necessary in order to reach a more detailed study about the effect of the material to be forged, of tools covering and roughness in the friction coefficient as well.

Orientador: Sergio Tonini Button / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-01T20:02:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bortolussi_Roberto_D.pdf: 9246757 bytes, checksum: d52aa5dda0e39ed0087349cc42e23ab1 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: A indústria vem desenvolvendo nos últimos anos métodos e processos de produção que aumentem a produtividade e reduzam os custos de componentes, conjuntos e produtos. A hidroconformação é um dos processos que está sendo utilizado com esta finalidade, especialmente pela indústria automobilística, que emprega esse processo para a fabricação de componentes de carroceria, motor e suspensão. Neste trabalho, uma ferramenta para fabricação de peças em forma de "T" foi construída e instrumentada para monitoramento do processo. Com essa ferramenta, foram hidroconformadas peças para obter-se o carregamento de pressão interna em função do deslocamento do êmbolo superior da ferramenta e a força de conformação necessária para o processo. O processo foi simulado utilizando-se o método dos elementos finitos de formulação explícita. No modelo de material utilizado foram considerados os efeitos da anisotropia da chapa do tubo. Os valores de pressão interna em função do deslocamento do êmbolo superior, obtidos experimentalmente, foram utilizados no modelo de elementos finitos para determinar-se a evolução dos deslocamentos, as componentes das tensões e a deformação equivalente. A deformação equivalente calculada da peça foi utilizada para comparação com o critério limite de conformação proposto por Asnafi em seu trabalho. Essa deformação equivalente calculada pela simulação teve valor próximo do valor da deformação limite para a ocorrência da ruptura prevista pelo critério. Nos experimentos foi comprovada a ruptura no mesmo instante que na simulação. A força de conformação obtida na simulação foi comparada com a experimental. O comportamento da força de conformação na simulação e nos experimentos foi similar. Nota-se na força de conformação dois comportamentos distintos, um do início do processo até o tubo entrar em escoamento com grande aumento de força para pequeno deslocamento do êmbolo superior e outro após o escoamento, com grande deslocamento do êmbolo para pequenos aumentos de força / Abstract: Industries have been developing production methods and processes to improve the productivity and reduce costs of parts, assemblies and products. The hydroforming process is one of these processes that are being used with this objective, especially for the automotive and auto-parts industries, to manufacture body, motor and suspension parts. In this investigation a tool set to produce "T" parts was designed and manufactured, and instrumented to monitor the process.Tubular parts were hydroformed with these tools and the values of internal pressure and deformation force as a function of punch displacement were measured. The tube hydroforming process was simulated using the finite element method with explicit formulation. In the material model used in the simulations the anisotropy of tube steel were considered. The values of internal pressure as a function of punch displacement were input in the finite element model to get the displacements of the tube, the component stresses in the elements, and the effective strain. The effective strain was compared with the forming limit that has been proposed by Asnafi. This calculated effective strain by finite element method has its value close of the limit rupture strain calculated by the criteria. During the experiments the tube fractured at the same time of the simulations. The deformation force obtained in the simulation was compared with the experimental deformation force. The behavior of the force in the simulations and experiments was similar. The deformation force has two different paths during de process. First, while the tube does not yield, the deformation force has a strong increase for little displacements of the tube and after the yield when the displacements are big for little force increase / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Sergio Tonini Button / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T17:04:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Caminaga_Celio_M.pdf: 10370303 bytes, checksum: e95362eb355ceb5495256d1a07ab5443 (MD5) Previous issue date: 2003 / Mestrado

Orientador: Rodnei Bertazzoli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-25T15:11:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fukunaga_MaraTerumi_M.pdf: 5515427 bytes, checksum: c81903535a3851ee1863023b3ac86f60 (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: O tratamento térmico de recozimento é uma das etapas do processo de conformação plástica dos metais de trefilação para a produção de fios, devolvendo ao material a ductilidade perdida no estiramento. No entanto, provoca a formação de camadas de óxido prejudiciais a continuidade do processo de trefilação. A decapagem química tem como objetivo eliminar os produtos da oxidação, além de propiciar uma condição superficial que permita o recobrimento ou ancoragem do lubrificante antes do seguimento do processo. Com isso, pode-se notar que a realização do pré-tratamento na superfície do fio na trefilação tem grande importância e influencia na qualidade superficial do produto trefilado. Este trabalho apresenta o estudo do processo de pré-tratamento superficial através da utilização de vários ácidos decapantes, determinando qual a melhor composição da solução decapante, a concentração mais adequada, a temperatura e o melhor tempo de imersão no pré-tratamento de fios de aço inoxidável ABNT 304L nos diâmetros de 1,60mm e 3,00mm. Os resultados analisados estatisticamente e apresentados graficamente através da análise da rugosidade superficial e ganho de massa do lubrificante mostraram que a solução decapante de ácidos nítrico e clorídrico, na proporção de 4: 1 e na concentração de 100mL/L, à temperatura ambiente e com o tempo de imersão de 15 minutos, foi a que melhor se comportou, apresentando ancoragem de lubrificante na superfície dos fios em torno de 20 glm2. Complementando esta análise, os dados foram comparados com as curvas de polarizações potenciodinâmicas tomadas nas diversas soluções decapantes, as quais confirmaram os resultados experimentais obtidos anteriormente / Abstract: During wiredrawing the thermal treatment of annealing and stress releasing is one of the most important step of the wire producing. However, this procedure lead to an oxide layer growth that presents a disadvantageous effect during wiredrawing. The main goal of the chemical pickling is to eliminate the surface oxidation products and to improve the recovering and adherence of the lubricating soap. This study deals with the wire pretreatment of chemical pickling of stainless steel ABNT 304L using several acidic solutions, considering their composition, concentration, temperature e deeping time. Results are presented by statistical analysis of surface rugosity and mass gain of the lubricating soap as a function of the above parameters. Data shown that nitric/chloridric solution, in the ratio 4:1 and concentration of 100mL/L presented better results using soaking time of 15 minutes at room temperature. In the above situation a 20g/m2 of lubricating has been observed on the wire surface. As a complement of the analysis, data of potentiodynamic polarizations were compared confirming the results obtained in the deeping experiments / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

É apresentado um modelo teórico para avaliação do momento necessário para dobramento de tubos de comportamento elástico - perfeito plástico. Esse modelo permite a análise do comportamento das tensões presentes durante o processo de dobramento, prevendo o comportamento das tensões elásticas após terminada a operação (efeito "springback"). São analisadas, ainda, as tensões residuais remanescentes na parede do tubo, resultantes do comportamento das tensões aplicadas e das tensões de recuperação elástica do material ensaiado, e outros parâmetros relevantes do processo de dobramento a frio de tubos. É confrontada a avaliação teórica com a experimental através da realização de ensaios de dobramento de tubos de diversos materiais, realizados em dobradeiras industriais, da firma Bundy Tubing, provando que o modelo teórico responde satisfatoriamente quando comparado com os obtidos na prática. Com relação a aplicações de caráter mais amplo, o método apresentado provê condições de se ter uma melhor visão de todas as variáveis envolvendo o processo de dobramento a frio de tubos, originando produtos com alto grau de confiabilidade.