Esta tese trata do desenvolvimento de um laboratório remoto didático para estudos na área da Conformação Mecânica, chamado de Laboratório Online de Conformação Mecânica (LABCONM), o qual visa proporcionar a aprendizagem da Conformação Mecânica usando experimentos reais operados remotamente. Este laboratório é formado por duas partes principais: A primeira parte é um Sistema de Gerenciamento de Aprendizagem (SGA) contendo todos os menus, atividades e tarefas, agenda e painel de acesso e controle aos experimentos. A segunda parte é a parte física, ou seja, o experimento remoto, que nesta primeira versão do LABCONM é a “Máquina Didática Teleoperada de Ensaio de Compressão” (MDTEC). No painel de controle da MDTEC o estudante controla e visualiza remotamente um ensaio de compressão real e exporta os dados. Uma atividade de aprendizagem experimental foi desenvolvida para guiar os estudantes na busca da solução do problema, gerando assim a aprendizagem da curva de escoamento. Para validar o laboratório, foram feitos dois tipos de testes: O primeiro é funcional e técnico, que analisa os resultados do experimento remoto, avaliando a similaridade e a repetibilidade para fins didáticos. E o segundo teste é uma validação acadêmica, que foi dividida em duas partes. A primeira, foi direta, e feita por um grupo de estudantes da disciplina de Conformação Mecânica, onde responderam questionários após uso do laboratório. A segunda etapa foi indireta, feita pela comparação das notas da prova entre os estudantes que "usaram" com aqueles que "não usaram" o laboratório, visando obter a influência do uso do laboratório na aprendizagem. Os resultados dos testes técnicos e funcionais mostram que a MDTEC é um experimento que tem condições de realizar ensaios de compressão reais, fornecendo dados com boa repetibilidade para levantamento de curvas de escoamento. Na avaliação dos estudantes o LABCONM demonstrou ter cumprido com o objetivo de ensino aprendizagem. Em relação à avaliação da prova aplicada com ambos os grupos de estudantes com e sem acesso ao LABCONM, observou-se que houve uma influencia positiva nos resultados da turma que acessou o laboratório, visto que nenhum destes estudantes do grupo teve nota insatisfatória no exercício de cálculo. / This thesis deals with the development of a remote didactic laboratory for studies in the area of Metal Forming, called the Online Laboratory of Metal Forming (LABCONM), which aims to provide the learning of the Metal Forming using real remotely operated experiments. This lab consists of two main parts: The first part is a Learning Management System (SGA) containing all the menus, activities and tasks, agenda and access panel and control to the experiments. The second part is the physical part, that is, the remote experiment, which in this first version of LABCONM is the "Teleoperated Testing Machine for Compression Testing" (MDTEC). In the MDTEC control panel the student remotely controls and visualizes a real compression test and exports the data. An experimental learning activity was developed to guide the students in the search of the solution of the problem, thus generating learning the flow curve. To validate the laboratory, two types of tests were performed: The first one is functional and technical, which analyzes the results of the remote experiment, evaluating similarity and repeatability for didactic purposes. And the second test is an academic validation, which was divided into two parts. The first one was direct, and made by a group of students of the discipline of Mechanical Conformation, where they answered questionnaires after using the laboratory. The second stage was indirect, made by comparing test scores among students who "used" those who "did not use" the laboratory, in order to obtain the influence of the use of the laboratory in learning. The results of the technical and functional tests show that the MDTEC is an experiment that is able to perform real compression tests, providing data with good repeatability for survey of flow curves. In the evaluation of the students the LABCONM has demonstrated to have fulfilled with the objective of teaching-learning. Regarding the evaluation of the test applied with both groups of students with and without access to LABCONM, it was observed that there was a positive influence on the results of the group that visited the laboratory, since none of these students of the group had an unsatisfactory grade in the calculation.

O ensaio do anel consiste na compressão de uma amostra em formato de anel com as proporções 6:3:2 (diâmetro externo; diâmetro interno; altura) que foi deformada em sua altura. Neste trabalho realizaram-se ensaios de compressão de anel para três ordens de grandeza de velocidades de deformação: 3,00; 0,30; 0,03 mm/s, e dois graus de redução na altura: 20% e 50%. Os ensaios foram realizados em duas condições, uma na qual os ensaios sucessivos foram realizados na mesma posição da ferramenta sem polimento da mesma e outra na qual entre ensaios consecutivos, as ferramentas foram polidas recuperando sua condição superficial inicial. Para cada condição ensaiada sobre superfície polida foram realizadas 10 réplicas. Para ensaios sobre superfície sem polimento intermediário foram realizadas 10 compressões de anéis consecutivas. As ferramentas foram fabricadas de aço ferramenta e os corpos de prova, anéis, em aço SAE 1020 nas dimensões 18 x 9 x 6 mm (raio externo, raio interno e altura). Nas observações das superfícies de trabalho bem como das microestruturas foi utilizado microscópio óptico e microscópio eletrônico de varredura. Para os ensaios com polimento das ferramentas entre ensaios observou-se que: a) A elevação da redução de altura não resultou na variação do coeficiente de atrito para as três velocidades estudadas. b) Para 50% de deformação a elevação da velocidade resultou numa pequena, porém significativa redução do coeficiente de atrito. Para os ensaios sem polimento intermediário das ferramentas observou-se que: a) O aumento da redução de altura elevou significativamente o valor do coeficiente de atrito para as três velocidades estudadas. b) Para 20% de deformação a elevação da velocidade resultou numa pequena, porém significativa redução do coeficiente de atrito. A análise da superfície das ferramentas mostrou qualitativamente que nos ensaios sem polimento intermediário das ferramentas realizados com 50% de deformação a adesão do material do anel sobre a ferramenta era maior do que para os ensaios realizados com 20%. Atribuiu-se a elevação do coeficiente de atrito em relação aos ensaios com polimento intermediário das ferramentas à adesão de material. / The test consists of the compression of a ring-shaped sample in the proportion of 6:3:2 (outer diameter; inner diameter; thickness) that was deformed along its height. Ring compression tests were performed with conformation speed in three orders of magnitude: 3,00; 0,30; 0,03 mm/s, and two height reduction degrees: 20% and 50%. The experiments were performed in two different conditions: one in which successive tests were performed in the same tool position without polishing it, and another in which the tools were polished between successive tests, recovering its surfaces initial condition. The test under the polished surface condition was repeated 10 times. For the test of surfaces without intermediate polishing, 10 consecutive ring compressions were performed. The dies were made of High Speed Steel and the specimens were made of SAE 1020 steel with dimensions of 18 x 9 x 6 mm (outer radius, inner radius and thickness). The working surface and the microstructures were analyzed with optical microscope and scanning electron microscope. The tests with intermediate tool polishing presented the following results: a) an increase in the height reduction degree did not result in variation of the friction coefficient in the three studied conformation speed. b) In the tests with 50% of height reduction degree, an increase in the conformation speed resulted in a small but significant decrease in the friction coefficient. The tests without intermediate tool polishing showed that: a) an increase in the height reduction degree significantly increased the friction coefficient for the three studied conformation speed. b) In the tests with 20% of height reduction degree, an increase in the conformation speed resulted in a small but significant decrease in the friction coefficient. The qualitative analysis of the tool surface showed that in the tests without intermediate tool polishing performed with 50% of deformation, the adhesion of ring material on the tool was greater than in the tests with 20% of deformation. The increase in the friction coefficient in relation to the tests with intermediate polishing was attributed to adhesion of material.

A estampabilidade das ligas de alumínio é um assunto que interessa à vários segmentos industriais, pois é largamente aplicada na fabricação de peças e componentes. Entre dois processos de solidificação do alumínio, a solidificação de placa (DC) e o vazamento contínuo via caster (CC), o processo caster apresenta um histórico de condições inferiores para estampagens mais críticas nestas ligas. Este estudo visa avaliar as diferenças entre os processos de fabricação para chapas na liga AA1050 laminadas para 1,80mm, na condição recristalizada, durante a laminação e tratamento térmico e, caracterizar a microestrutura e textura. Ensaios de conformabilidade foram utilizados para identificar qual processo apresenta o melhor desempenho para estampagem. Para realização do estudo foram analisados três lotes de produção da Companhia Brasileira de Alumínio CBA, proveniente de processo de vazamento tipo placa (DC), e dois outros lotes provenientes de processo de vazamento tipo caster (CC) sendo, um com homogeneização intermediária e outro sem homogeneização. Os materiais foram processados em laminadores e fornos de escala industrial. A estrutura metalúrgica foi caracterizada através de ensaios metalográficos ao longo dos processos, obtendo-se a distribuição de intermetálicos e a estrutura cristalina através de microscopia ótica. A microscopia eletrônica também foi empregada para identificação dos precipitados. Ensaio de tração foi utilizado para identificar a variação das propriedades mecânicas ao longo do processo. Na condição final, ou seja, após laminação para 1,80mm de espessura com posterior recozimento foram utilizados os ensaios de orelhamento (earing), Erichsen, análise da anisotropia e levantamento da curva limite de conformação (CLC), para identificar qual processo apresenta o melhor resultado de conformação. A fim de entender as mudanças ocorridas nos materiais, foi estudada a macrotextura gerada no material ao longo da espessura da chapa. Na condição final foi realizada a microtextura no processo placa e caster sem homogeneização. A microestrutura dos materiais apresentou resultados distintos entre os processos, o material de placa mais homogêneo, tanto na distribuição dos intermetálicos quanto na estrutura granular. As propriedades mecânicas do caster, (LRT, LE e Dureza) ficaram um pouco superiores às do material de placa. O ensaio de Erichsen indicou que o material de placa resistiu a uma maior profundidade de conformação. No ensaio de orelhamento o caster sem homogeneização apresentou o menor índice, porém o material de placa apresentou a maior profundidade de conformação. As texturas encontradas ao longo dos processos foram principalmente a tipo Goss , Cubo e Cubo rodado . Também foram identificadas texturas típicas de cisalhamento após a laminação a frio, Dillamore {4 4 11} e Taylor {11 11 8}. A textura tipo S~ que é favorável a conformabilidade de metais CFC, apareceu ao final dos processos. Na curva limite de conformação (CLC) foi possível identificar que o caster com homogeneização apresentou o melhor resultado que os outros dois processos. Os ensaios de conformabilidade indicaram que o material de placa tem uma estampagem mais profunda, enquanto que o material de caster sem homogeneização tem um orelhamento menor. / Stampability of aluminum alloys is a subject of interest to several industrial sectors because they are largely used in the fabrication of several parts and components. The choice is based upon the stampability and the relative manufacturing capability in relation to other aluminum alloys that contain larger amounts of alloying elements and, consequently, higher mechanical properties. When comparing two solidification processes, namely the direct chill (DC) and the continuous casting (CC) via caster, the CC process historically presents inferior performance for the more critical stampings in these alloys. This study aims at the evaluation of the differences between the fabrication processes (routes) of AA1050 rolled to 1,80mm sheets in the conditions as annealed, rolled and after heat treatment and to characterize their microstructure and texture. Stamping tests have been performed to identify which process presents best stamping performance. To carry out these studies three production lots from the Companhia Brasileira de Alumínio CBA have been employed namely one from the DC method and two other lots from the DC method, one with and one without an intermediate homogenization treatment. All materials have been processed in rolling mills and ovens in an industrial scale. The metallurgical structure has been characterized by optical and electronic microscopy throughout the processes analyzing the intermetallics and precipitate distribution. Tensile tests have been perfumed to identify the evolution of the mechanical properties throughout the process. In the final condition, i.e., after rolling down to 1,80mm and annealing, earing tests, Erichsen drawing tests and anisotropy have been evaluated together with the Forming Limit Diagram( FLD), to evaluate which process presented the best results in terms of formability. In order to understand the changes that occurred, the macrotexture has been studied along the thickness of the rolled sheets. In the final condition, the microtexture of the DC and the CC without homogenization have been compared. Different microstructures have been obtained for the studied processes: the DC material was more homogeneous, both in terms of intemetallic distribution and grain size. The mechanical properties of the CC material, in terms of TS, YS and hardness, were sligthly higher than those for the DC material. Erichsen test showed that the DC material takes higher deformations. Earing tests showed that the CC material without homogeneization presented the best results however the DC material presented better cup height. The textures analyzed for the different process stages were mainly of the Goss , Cube and rotated Cube types. Also some typical shear textures of the Dillamore {4 4 11} and Taylor {11 11 8} types have been observed in cold rolled sheets. The S~ type, which is favourable for the formability of FCC metals, showed up in the final processing stages. The FLD showed that the CC with homogenization presented better results when compared to the other two processing routes. The stamping tests showed that the DC material presents higher drawability while the CC material without homogenization presents lower earing index.

O desenvolvimento de métodos de simulação física e numérica tem criado novas possibilidades de otimização dos processos relacionados à estampagem com inclusão de processos industriais reais. Portanto, recorrendo à aplicação destes métodos de análise, é possível avaliar a transformação mecânica e as transformações de fase que ocorrem no material e prever as interações entre as propriedades dos materiais no processo de conformação, o comportamento constitutivo do material, as variáveis de otimização do processo, bem como a previsão das tensões e deformações a fim de estabelecer a melhor relação material-processo-desempenho. A introdução e crescente utilização de aços avançados de alta resistência (AHSS) em aplicações automotivas exige uma maior compreensão dos fenômenos físicos envolvidos no processamento termomecânico a fim de otimizar a performance da peça final fabricada. O presente trabalho teve como objetivo avaliar experimentalmente o processo de estampagem a quente, com posterior tratamento térmico de têmpera e partição e analisar as microestruturas formadas e suas propriedades mecânicas. A formação de microestruturas durante o processo de estampagem a quente e de têmpera e partição foi avaliada neste trabalho por simulação física em simulador termomecânico Gleeble, acoplado à uma linha de difração de raios X (XTMS) de feixe de luz síncrotron no Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano). Foram avaliadas a partição do carbono, a estabilidade térmica da austenita retida e a formação de microconstituintes resultantes da transformação da austenita durante resfriamento forçado (têmpera), seguido de partição de carbono em patamares isotérmicos. Foram utilizadas técnicas de caracterização com apoio de microscopia eletrônica (MEV-FEG e STEM), EBSD, tomografia de sonda atômica (APT) e avaliação de propriedades mecânicas por ensaios de tração e indentação instrumentada. A análise numérica foi realizada por meio do método dos elementos finitos (MEF) e por elementos finitos orientada a objetos (OOF, Object Oriented Finite Element Analysis) visando estabelecer correlações entre microestrutura e propriedades mecânicas, comparando com resultados experimentais. Os resultados e conclusões obtidos no projeto, além de possibilitarem a identificação dos mecanismos fundamentais de geração de microestruturas durante o processo, auxiliam no projeto de aços AHSS estampados a quente, usados principalmente na indústria automobilística, na busca pela redução do consumo de combustível, através da redução do peso, e pelo aumento da segurança dos passageiros. / The development of numerical and physical simulation methods has created new possibilities regarding the optimization of metal forming processes, taking into account real industrial forming processes. Therefore, by applying such methods of analysis it is now possible to assess the material phase transformations and predict the interactions between material properties and the forming process, the constitutive behavior of the material, and optimize process variables as well as predicting the best material-process-performance relationship. The increasing usage of Advanced High Strength Steels (AHSS) in automotive applications demands a better insight of the physical phenomena involved in the thermomechanical processing in order to optimize the performance of the final manufactured part. Thermomechanical simulation of the hot stamping, quenching and partitioning process was carried out in a Gleeble machine coupled to the XTMS Synchrotron X-ray diffraction line at the National Nanotechnology Laboratory (LNNano). Carbon partitioning, carbon contents, and amount of retained austenite, martensite, bainite and ferrite was assessed online during the experiments. In addition, characterization techniques by optical, electron microscopy (FEG-SEM and STEM), EBSD, and Atom Probe Tomography (APT) were applied. Mechanical testing of subsize specimens of the processed steels was performed by means of tensile tests and macro and nanoindentation tests. The numerical analysis was performed using the finite element method (FEM) and object-oriented finite element technique (OOF). The results were compared with the experimental results of mechanical testing of specimens used in the thermomechanical simulations and with hot stamped sheets, where quenching and partitioning were carried out. The results and conclusions obtained in this project allow the identification of the fundamental mechanisms of the process, helping the design of the hot stamping process for AHSS steels used primarily in the automotive industry, seeking weight reduction to improve fuel economy and increased passenger safety.

Este trabalho visou entender e avaliar a resistência mecânica da junção de chapas de aço obtidas pelo processo de União de Chapas por Conformação a Frio (UCCF). Esse processo é conhecido no meio industrial pelo termo em inglês: clinching ou press joining. O formato de união cilíndrico, também conhecido como Round, foi selecionado para unir os corpos de provas. As uniões metálicas ensaiadas foram fabricadas com aço de baixo teor de carbono sem camada superficial de proteção (170MPa de limite de escoamento). O material escolhido é de comum utilização na indústria automotiva. Duas espessuras diferentes foram avaliadas: 0,8mm e 1,2mm. Um completo procedimento foi criado para determinar os parâmetros ideais do processo UCCF baseado nos critérios de falha existentes na literatura e na experiência do fornecedor do equipamento. A união em estudo foi submetida, experimentalmente, a cargas multiaxiais com o auxílio de um dispositivo baseado no ensaio de Arcan para possibilitar uma condição de carga combinada, onde foi possível identificar graficamente o comportamento estrutural do corpo de prova em estados de carregamento que variam de tração (normal à superfície do ponto) até cisalhamento (perpendicular à superfície do ponto). Os valores de resistência mecânica encontrados foram de 1,13kN (mínimo) a 2,55kN (máximo) para as chapas de aço com espessura de 0,8mm e de 1,89kN (mínimo) e 3,18kN (máximo) para as chapas de 1,2mm. Um estudo comparativo com Solda Ponto por Resistência Elétrica (SPRE) foi realizado. A UCCF alcançou resultados de 47,68% dos valores obtidos para a SPRE para chapa com espessura de 0,8mm e 37,78% para chapas de 1,2mm. / The purposes of this work were understand and evaluate cold forming sheet metal joining of steel plates mechanical resistance. This process is well known as clinching or press joining. Round clinching element was selected to be used on all tested specimens due to its industry suitability. The metallic specimens were built on mid carbon steel without zinc coat protection (Yield Stress: 170MPa). This is a common material on automotive industry. Two different thicknesses were evaluated: 0.8mm and 1.2mm. A full procedure to determine ideal clinching parameters was created based on available literature information and clinching supplier know-how. All union technology was experimentally submitted to multiaxial loads using device based on Arcan concept. Joining mechanical behavior curves were plotted from traction (normal to element joint surface) to shear (perpendicular to element joint surface) loads. As a result, 0.8mm thickness steel plates achieved load values from 1.13kN (minimum) to 2.55kN (maximum), 1.2mm thickness steel plates achieved values from 1.89kN (minimum) e 3.18kN (maximum). A comparative study was made with Electric Resistance Spot Weld (ERSP). Clinching joining achieved results as 47.68% and 37.78% of ERSP loads for 0.8mm and 1.2mm thickness steel plates respectively.

Esta tese contempla o desenvolvimento de uma prensa para conformação biaxial superplástica com sistema de controle in situ e real time de pressão e de temperatura, como também um módulo de monitoramento de deformação através da técnica de correlação digital de imagem. A referida prensa é capaz de atingir durante a conformação ótimas condições superplásticas através da instrumentação e do controle dedicado dos parâmetros que caracterizam o processo de conformação fluidoestática biaxial, pressão, temperatura e taxa de deformação. São seis os principais temas abordados e desenvolvidos nessa tese: (a) técnicas, métodos e requisitos da superplasticidade da liga de titânio Ti6Al4V; (b) concepção e construção da prensa que atenda aos requisitos do projeto; (c) instrumentação do ferramental; (d) implementação do sistema de controle; (e) definição e aplicação de metodologia de ensaio superplástico para conformação fluidoestática biaxial e (f) fabricação da peça modelo. A aplicação e desenvolvimento do sistema de controle em expansão fluidoestática biaxial envolve desde a escolha das condições de conformação, determinação do ciclo de pressão, implementação de controles dedicados que atendam aos requisitos de conformação até os métodos de determinação dos coeficientes de interesse (m, n e K). Com tal instrumentação é possível determinar os coeficientes a partir de ensaios biaxiais, ao invés de simplesmente utilizar os coeficientes de ensaios de tração uniaxiais. Realizou-se um ensaio superplástico fluidoestático biaxial de chapas de liga de Ti6AL4V controlado em torno de sua condição ótima. Em suma sobre o controle, o sistema de controle térmico minimiza o intervalo de tempo de estabilização da temperatura, sem sobressinal, reduzindo o tempo de exposição do material superplástico a altas temperaturas; o sistema de controle de pressão aplica um ciclo de pressurização que é responsável por realizar a conformação de forma que resulte em uma taxa de deformação específica que represente a condição de maior índice de sensibilidade a taxa de deformação, assim se caracteriza como ponto ótimo do processo. Os principais resultados são o Ferramental instrumentado e controlado para realização de conformação superplástica em atmosfera controlada e os sistemas de controle de temperatura, pressão e deformação, validados e testados de forma integrada em ensaios de conformação superplástica / This thesis contemplates the full development of a superplastic biaxial forming Press which contains an in situ and real time pressure and temperature control systems, as well as a deformation monitoring module that applies digital image correlation technique. The Press can achieve optimum superplastic forming conditions supported by dedicated instrumentation and control of the parameters that characterize the superplastic forming process; these parameters are pressure, temperature and strain rate. Six main topics are discussed: (a) techniques, methods and Ti6Al4V alloy superplastic requirements; (b) design and construction of the press that meets the project requirements; (c) Press instrumentation; (d) control system implementation; (e) definition and implementation of a new superplastic test methodology for bulge test and (f) a part model manufacturing. The application and development of the control system in biaxial forming process involves the selection of forming conditions, pressure cycle determination, implementation of dedicated controls that meet the forming requirements, besides methods for calculating important coefficients (m, n K). With the referred instrumentation, it is possible to determine these coefficients from biaxial tests, rather than simply using the uniaxial tensile tests coefficients. A Ti6Al4V alloy fluid static superplastic biaxial test was conducted, controlled around its optimum condition. Summarizing the control system, the thermal control system minimizes the stabilization temperature time, avoiding temperature overshooting, reducing the material time exposure at superplastic temperatures. The pressure control system applies a pressurization cycle, responsible for conducting the forming process, to achieve a specific strain rate. This represents the condition of maximum strain rate sensitivity, thus characterized as optimal process point. The main results are the instrumented and controlled superplastic biaxial forming Press efficient to conduct superplastic forming in a controlled atmosphere, and temperature, pressure and deformation control systems validated and tested in an integrated Superplastic forming tests.

Peen forming é um processo de conformação plástica a frio de laminas ou painéis metálicos através do impacto de um jato regulado de pequenas esferas de aço em sua superfície, a fim de produzir uma curvatura pré-determinada. A aplicação da técnica de shot peening como um processo de conformação já é conhecida da indústria desde a década de 1940, mas a demanda crescente por produtos de grande confiabilidade tem impulsionado o desenvolvimento de novas pesquisas visando o seu aperfeiçoamento e automação. . O planejamento do processo de peen forming requer medição e controle de diversas variáveis relacionadas à dinâmica do jato de granalhas e à sua interação com o material a ser conformado. Conforme demonstrado por diversos autores, a velocidade de impacto é uma das variáveis que mais contribui para a formação do campo de tensões residuais que leva o material a se curvar. Neste trabalho é apresentado um modelo dinâmico simplificado que descreve o movimento de um grande número de pequenas esferas arrastadas por um fluxo de ar em regime permanente e sujeitas a múltiplas colisões entre si e com a peça a ser conformada. Simulações deste modelo permitiram identificar a correlação entre o campo de velocidades das granalhas e os demais parâmetros do processo. Mediante a aplicação da técnica de projeto de experimentos pôde-se estimar os valores dos parâmetros que otimizam o processo. Ao final, elaborou-se um algoritmo que permite realizar o planejamento de processos de peen forming, ou seja, determinar os valores desses parâmetros, de modo tal a produzir uma curvatura pré-determinada em uma placa metálica originalmente plana. / Peen forming is a plastic cold work process of shaping a metallic sheet or panel through the impact of a regulated blast of small round steel shots on its surface, in order to produce a previously desired curvature. The application of the shot peening as a forming process has been a known technique in the industry since the decade of 1940, but the increasing demand for products of high reliability have pushed the development of new research in order to enhance and automate it. Peen forming process planning requires the measurement and control of several variables concerning the dynamics of the shot jet and its interaction with the piece to be shaped. As previously shown by several authors, impact velocity is one of the variables that most contribute to the development of the residual stress field that causes the material to bend. In this article we present a simplified dynamical model describing the motion of a large number of small spheres (shot) dragged by an air flow in steady conditions and exposed to multiple collisions with each other and with the piece to be shaped. Computer simulations of this model allowed to identify correlations between the shot field velocity and the parameters of the process. Applying design of experiments techniques it was possible to estimate the value of parameters that optimize the process. It was, then, elaborated an algorithm that enables peen forming process planning, allowing the determination of the parameters, in order to make a predetermined bending in a metallic plate originally plane.

Este trabalho trata da avaliação da técnica de conformação por expansão fluidostática (bulge forming) através de uma matriz com múltiplas cavidades. Duas ligas de especificação AA5083 e Pb-60Sn foram submetidas ao processo de superplasticidade (Superplastic Forming) para a verificação de diferentes parâmetros de trabalho e comparação com os resultados por simulação numérica. Uma das principais conclusões obtidas é que o método multidomo foi válido para o estudo do fenômeno superplástico. Os testes foram realizados através do método de pressão constante, onde foi possível obter variáveis como tensão, taxa de deformação e índice de sensibilidade a taxa de deformação. Uma importante implicação deste processo é o controle correto do tempo de trabalho com cavidades conformadas em ensaios distintos. / This study aims to evaluate the forming technique fluidostatic expansion (bulge forming) through a die with multiple cavities. Two AA5083 alloy and Pb-60Sn specification were submitted to superplasticity process (superplastic forming) for checking different working parameters and comparison with the results in numerical simulation. One of the main conclusions is that the multidomo method was valid to study the superplastic phenomenon. The tests were performed using the constant pressure method, where it was possible to obtain variables such as stress, strain rate and the strain rate sensitivity index. An important implication of this process is the correct control of working time with shaped cavities in separate trials.

Nesta dissertação de mestrado foram utilizadas duas ligas de alumínio (AA1100 e AA5052) para a produção de uma microestrutura final apresentando tamanho médio de grãos menores que um micrometro. Tal fato foi possível através do processo de Accumulated Roll Bonding (ARB). Tais materiais produzidos por ARB, foram caracterizados conforme propriedades mecânicas (microdureza, limite de escoamento e resistência) e microestruturais (tamanho de grão e macrotextura e composição química dos precipitados). O principal resultado para este trabalho foi a produção de tiras de AA 1100 e AA 5052 com tamanho médio de grão de 0,50 ± 0,04 m e 0,42 ± 0,06 m respectivamente. Tal resultado é coerente em comparação à literatura. Com relação aos resultados de textura, tais amostras apresentaram temperatura de recristalização acima de 473K e componente de textura típicas de cisalhamento (tanto para o material oriundo de fábrica como para o material laminado). Tal fato é esperado já que não se utilizou lubrificação durante ensaios de laminação. A propriedade mecânica de microdureza de AA 1100 ficou coerente com a literatura embora as propriedades de limite de escoamento e de resistência possuíram módulos abaixo da literatura. / The present work is related to the production, in a laboratory scale, of a metallic microstructure having a grain size smaller than one micrometer, through the Accumulated Roll Bonding technique(ARB), for two different aluminum alloys, namely AA 1100 and AA 5052. The strips obtained by the ARB technique have been characterized by their mechanical properties (microhardness, yield and tensile strength), and their microstructure (grain size, macrotexture and precipitates chemical composition). The main result of this work has been the rolling of AA1100 and AA5052 strips with an average grain size of 0.5 ± 0.04 m and 0.42 ± 0.06 m respectively. Such results are consistent with the literature. Relative to the texture, the samples presented a recrystallization temperature higher than 473K and typical shear texture components (due to the dry rolling conditions during the ARB). Microhardness of the AA110 was consistent with literature data; however yield and tensile strength presented values that were lower than those observed in the literature.

Com a evolução dos processos de fabricação, aumenta o emprego de topografias engenheiradas com o objetivo de aumentar o desempenho dessas superfícies sob vários aspectos. Apesar do bom desempenho comprovado em algumas aplicações, existem outras em que o desempenho é questionável, como, em condições não lubrificadas e com elevadas pressões de contato. Neste cenário de dúvidas sobre a utilização de superfícies engenheiradas, o presente trabalho objetiva contribuir com as discussões por meio de um estudo do efeito de topografias anisotrópicas na transferência de material e resistência ao movimento em condições de deslizamento a seco com deformação plástica micro e macroscópica. O método utilizado contempla ensaios tribológicos que consistem, basicamente, em deslizar um material sobre superfícies engenheiradas de outro material com maior dureza, em duas condições de deformação plástica: i/ localizada no pico das asperezas em contato (ensaio pino-sobre-disco) e ii/ volumétrica (ensaio de compressão do anel). Os resultados permitiram concluir que os mecanismos de desgaste podem ser reproduzidos nos dois ensaios. Com deformação plástica microscópica (pino-sobre-disco) constatou-se que: i/ os vales e cavidades da topografia atuam de forma a evitar o contato das partículas de desgaste com o corpo em deslizamento; e ii/ os maiores valores do coeficiente de atrito foram obtidos com a superfície com maior quantidade de cavidades, a mesma condição topográfica que apresentou maior área com transferência de material. Com deformações plásticas macroscópicas (ensaio de compressão do anel) constatou-se que os vales da topografia da ferramenta atuaram como bloqueios para o deslizamento do anel conformado, o que resultou num aumento do coeficiente de atrito e redução da transferência de material. / The evolution of manufacturing progresses increases the use of engineered surfaces, seeking the improvement of the overall performance of these surfaces. Despite the enhanced performance under some circumstances, uncertainties still exist in conditions such as unlubricated and high contact pressure conditions. This work aims contributing to these discussions by studding the effect of anisotropic topographies on the material transfer and resistance to movement under dry sliding conditions including micro and macroscopic plastic deformation. The method consisted of tribological tests by sliding a material against engineered surfaces of higher hardness. Tests were conducted under two plastic deformation conditions: i/ localized on surface asperities contact (pin-on-disc test) and ii/ volumetric (ring test). Results allowed concluding that wear mechanisms can be reproduced on both tests. Under microscopic plastic deformation (pin-on-disc test) it was possible to verify that: i/ grooves and cavities have contributed to avoid the contact between wear debris and sliding body; and ii/ the higher friction coefficient was obtained when testing the surface with high amount of cavities, a condition that presented the larger area of material transfer. Under macroscopic deformation (ring test), grooves from tool topography played the role of blocking the ring material sliding, increasing friction coefficient and decreasing material transfer.