Este trabalho apresenta um estudo sobre o processo de Estampagem Incremental de Chapas, em Latão C-268 de diferentes espessuras (s0: 0.50, 0.70 e 1.00 mm), motivado pela inobservância de pesquisas desta matéria prima neste processo de conformação de chapas. Atualmente, este material tem grande aplicação na confecção de utensílios domésticos (baixelas, travessas, etc) e ferragens para construção civil (espelhos, cubas, etc), instrumentos musicais de sopro e núcleos de radiadores automotivos, tendo assim, um amplo campo de aplicação industrial, e potencial para as aplicações do processo de Estampagem Incremental de Chapas. A pesquisa está pautada na caracterização das matérias primas, para a obtenção de dados como as Curvas de Escoamento, Índices de Anisotropia (r), Curvas Limite de Conformação (CLC) e em experimentos de Estampagem Incremental de Chapas, realizados em uma máquina dedicada a este processo de conformação. Para a realização dos experimentos, foram utilizados Incrementos Verticais com diferentes valores (∆Z: 0.10, 0.50 e 1.00 mm), assim como duas ferramentas de estampagem (DT: Ø10 e Ø15 mm). Foram aplicadas duas formas geométricas diferentes: Tronco de Cone e Tronco de Pirâmide, ambos com perfil radial das paredes verticais. Ao todo, foram realizados 15 experimentos diferentes na modalidade SPIF. Os experimentos foram realizados em uma máquina dedicada ao processo, capaz da aquisição dos valores de Força (FX, FY e FZ) durante a realização dos testes. Com a realização dos experimentos SPIF, foi possível a elaboração da Linha Limite de Fratura – LFC da chapa latão C-268 nas três espessuras investigadas, onde os resultados apontam para valores maiores de deformação verdadeira (1 vs 2), quando comparados aos valores da CLC. Adicionalmente, a LFC das três espessuras de chapas analisadas, apontam os valores das maiores deformações verdadeiras (1) muito próximos, evidenciando neste caso que a diminuição do Incremento Vertical (∆Z) é mais relevante para a estampagem do que o aumento da espessura da chapa. As geometrias Tronco de Cone e Tronco de Pirâmide apresentaram discrepâncias geométricas toleráveis em relação ao perfil projetado, mas diferentes entre si, influenciados pelo retorno elástico diferente de cada geometria. Entretanto, suas fraturas apresentaram o mesmo comportamento, propagação no sentido meridional. Os experimentos SPIF realizados com a ferramenta de estampagem com Ø10mm proporcionaram as maiores profundidades. A medição da espessura final (s1) próximas as regiões fraturadas, comprovou os valores medidos não ultrapassaram os respectivos valores resultantes da expressão matemática Lei do Seno, e ainda, que quanto menor a espessura inicial (s0) da chapa, menor a variação dos valores medidos e calculados. A análise das Forças (FX, FY e FZ) resultantes do processo SPIF mostram que quanto maior o Incremento Vertical (∆Z), maior a espessura inicial (s0) da chapa, e maior do diâmetro (DT) da ferramenta de estampagem, maiores serão as Forças necessárias no SPIF. Adicionalmente, foi possível determinar os valores de Atrito (µ), obtidos em função das Forças (FX, FY e FZ) do processo SPIF. / This paper presents a study of the Incremental Sheet Forming process, in Brass C-268 of different thicknesses (s0: 0.50, 0.70 and 1.00 mm), motivated by non-observance of research of this raw material in this sheet forming process. Currently, this material has great application in the manufacture of household items (plates, platters, etc.) and hardware for building (locks, vats, etc.), wind musical instruments and automotive radiator cores, having thus, a large industrial application field, and potential for the applications of the Incremental Sheet Forming process. The research is based on the characterization of raw materials, to obtain data such as Flow Curves, Anisotropy Indices (r), Forming Limit Curve and in Incremental Sheet Forming experiments, performed on a machine dedicated to this forming process. For the realization of the experiments, Vertical Increments with different values were used (∆Z: 0.10, 0.50 e 1.00 mm), As well as two forming tools (DT: Ø10 e Ø15 mm). Two different geometric forms were applied: Cone Frustum and Pyramid Frustum, both with radial profile of vertical walls. In all, 15 different SPIF experiments were performed. The experiments were carried out in a machine dedicated to the process, able to acquire the values of Force (FX, FY e FZ) during the tests. With the realization of SPIF experiments, it was possible to elaborate the Fracture Forming Line – FFL of Brass C-268 sheet, In the three thicknesses investigated, Where the results indicate higher values of true strain (1 vs 2), when compared to the FLC values. Additionally, the FFL of the three sheet thicknesses analyzed, indicate the values of the highest true deformations (1) very close, evidencing in this case, that the decrease of Vertical Increment (∆Z) is more relevant for the forming than the increase in sheet thickness. The Cone Frustum and Pyramid Frustum geometries presented tolerable geometric discrepancies in relation to the projected profile, more different from each other, influenced by different springback of each geometry. However, their fractures presented the same behavior, meridional direction propagation. The SPIF experiments performed with the forming tool with Ø10mm provided the greatest depths. The final thickness (s1) measurement near the fractured regions, proved the measured values did not exceed the respective values resulting from the mathematical expression Sine Law, and also, that the lower the initial thickness (s0) of sheet, lower the variation of the measured and calculated values. Analysis of Forces (FX, FY e FZ) resulting from the SPIF process, show that the larger the Vertical Increment (∆Z), larger the initial thickness (s0) of the sheet, and larger diameter (DT) of the forming tool, larger will be the necessary forces in SPIF. In addition, it was possible to determine the values of Friction (µ), obtained in function of the SPIF Forces (FX, FY e FZ).

Orientador: Fernando de Azevedo Silva / Banca: Angelo Caporalli Filho / Banca: Ricardo Risso Chaves / Resumo: Dentre os processos de conformação mecânica de metais por deformação plástica, a estampagem possui grande importância por possibilitar a obtenção de produtos de diversos formatos, semi-acabados ou acabados e com boas propriedades mecânicas. A simulação computacional utilizando o método dos elementos finitos apresentou um grande desenvolvimento na última década, hoje é uma importante ferramenta de análise de projetos. Neste trabalho é apresentada a elaboração de um arquivo paramétrico, em linguagem APDL, de simulação do processo de estampagem de copos cilíndricos para o programa comercial ANSYS® 7.0. Este arquivo é construído de maneira automática por um programa criado no software de programação DELPHI 7.0. O paramétrico irá auxiliar o projetista na análise das variáveis do processo de estampagem e no desenvolvimento de ferramental, permitindo realizar um estudo dessas variáveis de maneira isolada ou com vários fatores simultâneos. Para a validação do arquivo paramétrico foram realizados ensaios que foram confrontados com os resultados obtidos nas simulações. / Abstract: Among the processes of forming metals by plastic deformation, the stamping possesses great importance for facilitating the obtaining the products of several formats, near net-shape or net-shape and with good mechanical properties. The computacional simulation using the finite elements method presented a great development in the last decade, today it is an important tool of analysis the projects. In this work the elaboration of a parametric file, in language APDL, of simulation of the stamping process of cylindrical cups for the commercial program ANSYS® 7.0. This file is built in an automatic way by a program making in the programming software DELPHI 7.0. The parametric will help the designer in the analysis of the stamping process variables and development of tools, allowing accomplishing a study of these variables alone or with several factors simultaneously. For validation of the file parametric was accomplished experimentals that were confronted with the results obtained in the simulations. / Mestre

O processo de microestampagem permite a fabricação de peças ou microcomponentes, podendo ser aplicado a diversas áreas da engenharia. Logo, este trabalho tem por objetivo desenvolver um micromotor de passo e avaliar os efeitos da miniaturização de seus componentes. A simulação computacional foi utilizada neste trabalho de forma a avaliar os defeitos surgidos com a miniaturização, através do software de elementos finitos DYNAFORM com “solver” LS-DYNA. O material empregado na carcaça foi o aço de baixo carbono ABNT 1010 e o aço inoxidável ABNT 304, e para o núcleo magnético do micromotor, composto pelo rotor e estator, utilizou-se o aço elétrico ABNT 35F 420M. A simulação computacional, além de identificar os problemas oriundos da miniaturização dos componentes, também foi utilizada para otimizar as ferramentas de microestampagem, demonstrando desta forma ser uma grande aliada para o desenvolvimento do processo. O processo de corte convencional em matriz não foi aplicado no corte do rotor e do estator, pois produziu defeitos como empenamento e rebarbas. Ao invés disso, empregou-se o processo de corte por eletroerosão a fio, que produziu peças planas e superfícies lisas. / The process of micro deep drawing is a micro-technology which allows the fabrication of microcomponents and can be applied to various fields of engineering. This study aims to develop the components of a micromotor step using this technology and to evaluate the effects of the microfabrication of the motor frame, rotor and stator. A computer simulation was carried out in order to evaluate miniaturization of the components trough the finite element software DYNAFORM with “Solver” LS-DYNA. The material used in the motor housing was low carbon steel ABNT 1010 and stainless steel ABNT 304. However, in magnetic core, comprising the rotor and stator, the electric steel ABNT 35F 420M was employed. Micro deep drawing tools were developed based on the results obtained through simulation is a great ally to create microcomponents. The cutting process in the matrix was not employed to cut de rotor and the stator, because it produced defects such as warping and butts along the surface. Instead, wire cutting spark erosion was used and resulted in hat part and surfaces.

Novos tratamentos térmicos e a otimização dos processos de conformação têm contribuído para o desenvolvimento de microestruturas multifásicas com excelente combinação de ductilidade e resistência mecânica. Parte dessa melhoria depende da presença de austenita retida, de sua estabilidade e fração volumétrica. O presente trabalho tem como objetivo caracterizar a evolução da microestrutura e comportamento das propriedades mecânicas do aço dual phase classe 600 (DP 600), após tratamentos térmicos intercríticos de têmpera e partição (Q&P) e reversão da martensita, assim como tratamentos termomecânicos de simulação física da estampagem a quente (HS), variando a deformação em 10% (HS 10) e 30% (HS 30), e combinando estampagem a quente com subsequente tratamento de têmpera e partição (HSQ&P). Duas condições microestruturais de partida diferentes foram utilizadas nos tratamentos térmicos. Para os tratamentos térmicos e termomecânicos Q&P, HS e HSQ&P a microestrutura de partida foi a bifásica (ferrita e martensita). Já para o tratamento térmico de reversão a microestrutura de partida foi modificada para martensítica. Os tratamentos puramente térmicos foram realizados no dilatômetro Bähr do Laboratório de Transformações de Fase (LTF); entretanto, os tratamentos termomecânicos foram feitos no simulador termomecânico Gleeble®, acoplado à linha de difração de raios X (XTMS) do Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano). A análise microestrutural foi feita com suporte de microscopia ótica (MO) e eletrônica de varredura (MEV-FEG), EBSD, e difração de raios X in situ e convencional. Avaliaram-se as propriedades mecânicas por ensaio de tração em corpos de prova sub-size e endentação instrumentada. As amostras Q&P, HS e HSQ&P foram submetidas a ensaios exploratórios de resistência ao trincamento por hidrogênio (HIC) segundo a norma NACE TM0284. Adicionalmente, foi feita a medição de hidrogênio ancorado na microestrutura estudada, após tratamentos, utilizando a técnica de dessorção térmica disponível no LNNano. A avaliação das mudanças microestruturais e de propriedades mecânicas após tratamentos térmicos foram discutidas separadamente para cada microestrutura de partida. Os resultados dos processos Q&P, HS e HSQ&P no aço, mostraram que a evolução da microestrutura levou a formação de uma microestrutura mais complexa do que a microestrutura ferrítico-martensítica simples do material como recebido. A complexa microestrutura é dada pela formação de ferrita epitaxial durante a etapa de tratamento intercrítico, ferrita induzida por deformação (DIFT) na etapa de deformação em alta temperatura e bainita na etapa de partição. Essa mistura microestrutural levou a variações na relação das frações volumétricas de ferrita e martensita em relação às frações iniciais do aço, assim como na presença de austenita retida e sua estabilidade. Com base nos resultados é possível afirmar que o processo Q&P produz um aumento nas propriedades mecânicas do material. Por outro lado, após o ensaio de HIC todas as amostras apresentaram susceptibilidade ao trincamento; contudo, a severidade do dano foi maior nas amostras deformadas HS 30. Os ensaios preliminares de dessorção mostraram maior aprisionamento de hidrogênio em armadilhas reversíveis nas amostras HSQ&P e irreversíveis na amostra HS 30. Na segunda parte, os resultados do tratamento de reversão sugerem que, em geral, a microestrutura do aço processado compreende uma morfologia em ripas de ferrita intercrítica, martensita e filmes de austenita retida. A maior temperatura de reversão intercrítica resultou em menor fração de ferrita intercrítica. Por outro lado, a temperatura intercrítica de reversão influenciou significativamente a estabilidade da austenita retida. Uma alta fração de austenita retida foi obtida a uma temperatura ligeiramente acima da temperatura Ac1. Um segundo ciclo de reversão promoveu a difusão de C e Mn para a austenita revertida tornando-a mais estável a temperatura ambiente. / Novel Heat Treatments and the optimization of the forming processes have contributed to the development of multiphase microstructures with attractive combinations of ductility and mechanical resistance. This improvement partially depends on the presence, stability and volume fraction of retained austenite. The objective of this work is to characterize the evolution of the microstructure and mechanical properties of a class 600 dual phase steel (DP 600), as a function of the thermal and thermomechanical history. Two initial microstructures were used in this study. A ferritic-martensitic microstructure was used as the starting condition for inter-critical heat treatments followed by quenching and partitioning (Q&P) and for the thermomechanical simulations of the hot stamping (HS) process. The latter applying deformations of 10% (HS 10) and 30% (HS 30) combining hot stamping with subsequent quenching and partition (HSQ&P). The thermal cycles were performed in a Bähr dilatometer at the Laboratory of Phase Transformations (LTF), then duplicated using a Gleeble® thermomechanical simulator, coupled to the X-ray Scattering and Thermo-mechanical Simulation beamline (XTMS) at the Brazilian Nanotechnology National Laboratory (LNNano). The microstructural analysis was performed using optical microscopy (MO) and scanning electron (SEM-FEG), Electron Backscatter Diffraction (EBSD), and in situ and conventional X-ray diffraction. The mechanical properties were evaluated by tensile testing on sub-size specimens and by instrumented macro-nano indentation tests. The evolution of the microstructure and mechanical properties for each starting microstructure was discussed separately. The Q&P, HS and HSQ&P samples were submitted to exploratory tests of resistance to hydrogen induced cracking (HIC) according to NACE TM0284. Additionally, hydrogen measurements were performed for the microstructures obtained after Q&P and HDQ&P using the thermal desorption technique at LNNano. After Q&P, HS and HSQ&P, the resultant microstructure was more complex than the as-received ferritic-martensitic condition. Such complexity comes from the formation of epitaxial ferrite from the former ferritic phase during the intercritical treatment step, the deformation induced ferrite (DIFT) and the bainite formation during the partitioning step. This led to variations in the volumetric fraction of ferrite and martensite in relation to the initial fractions of the as-received condition, as well as the presence of retained austenite and its stability upon cooling. The Q&P process increased the mechanical properties of the material. On the other hand, all microstructures showed susceptibility to hydrogen cracking after 72 hours of H2S exposure tests. However, the damage was more severe for the HS samples with 30% of deformation. The preliminary desorption tests showed greater hydrogen trapping in reversible traps after HSQ&P and in irreversible traps for the HS with 30% deformation. A second set of experiments was conducted for a different microstructure consisting of a fully martensitic matrix as the initial condition. After intercritical reversion, the resultant microstructure comprised intercritical lath-like ferrite, martensite laths and retained austenite films. The higher the intercritical reversion temperature, the smaller the fraction of intercritical ferrite. On the other hand, the transformation temperature significantly influenced the stability of the retained austenite. The highest fraction of retained austenite was obtained when the transformation occurred slightly above the Ac1 temperature. A double intercritical reversion cycle promoted the diffusion of C and Mn to the reversed austenite making it more stable upon cooling to room temperature, leading to a better combination of strength and ductility.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-08-12Bitstream added on 2014-06-13T19:34:58Z : No. of bitstreams: 1 santos_ch_me_guara.pdf: 2207083 bytes, checksum: 6c810376924fcd84cb5a78acf9dd1896 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A estampagem de chapas metálicas é importante e se destaca entre os processos de conformação, pois, é possível de se obter vários produtos com alta produtividade e baixo custo. No entanto, como todo processo de conformação pode haver alguns inconvenientes, como as tensões residuais, que são geradas devido ao aumento da resistência mecânica do material resultante da deformação plástica a frio ou devido à geometria complexa da peça, com regiões de tração e compressão. Algumas medidas são realizadas dentro da área fabril para minimizar o problema e assim as peças irem para a etapa seguinte de conformação. Uma delas é a realização de tratamento térmico de alívio das tensões residuais de forma manual. O problema é que esse processo não garante nenhum controle da microestrutura e também não há garantia que as tensões foram aliviadas e como consequência peças são sucateadas na etapa seguinte de conformação, acarretando um aumento maior dos custos de fabricação. Neste trabalho foi realizado um estudo do alívio das tensões residuais através de vibrações mecânicas abaixo da frequência de ressonância em uma peça estampada a frio. O objetivo deste trabalho é avaliar os efeitos das vibrações mecânicas abaixo da frequência de ressonância no alívio das tensões residuais, de tal forma que possa ser uma opção ao tratamento térmico. Os resultados mostram que ouve redução nas tensões residuais, porém novos estudos devem ser realizados para garantir a eficácia deste processo / The stamping of sheet metal is important and stands out among the forming processes, therefore it is possible to obtain various products with high productivity and low cost, however, the whole process of conformation can bring some drawbacks, such as residual stresses, that are generated due the rigidity of the material against cold plastic deformation or due the geometry complex of the piece, with areas on tension and compression. Some processes are carried out within the factory area to minimize the problem and so the pieces go to the next step of forming, for instance perform heat treatment relief residual stresses. The problem is that this process does not guarantee any control of the microstructure and also there is not guarantee that the tensions were reduced and failure pieces in the next step of conformation, resulting in a greater increase in manufacturing costs. In this paper has been studied relief residual stress by mechanical vibrations, with carry out of treatment relief from vibrations below the resonant frequency in component cold drawned. The objective of this study is to evaluate the effects of mechanical vibration below the resonant frequency to relieve residual stresses, so that might be an option to heat treatment. The results show a reduction in residual stress; however, we have to compare them with other treatments for which they can ensure the effectiveness of mechanical vibrations

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2003-10-29Bitstream added on 2014-06-13T18:34:56Z : No. of bitstreams: 1 costa_ar_me_guara.pdf: 5961814 bytes, checksum: b7f2d200f9efde1986c3d1aed991c288 (MD5) / Os processos de estampagem em chapas metálicas destacam-se entre os processos de conformação plástica de metais por possibilitarem a obtenção de peças com formatos diversos e boas propriedades mecânicas. A simulação de processos de fabricação é atualmente uma realidade possibilitando uma melhor compreensão do comportamento dos metais e de processos assim como os avanços na área computacional que permitem desenvolver e aperfeiçoar os programas de simulação. Neste trabalho é apresentada a simulação do processo de embutimento de uma caixa quadrada utilizando o programa comercial de elementos finitos ANSYS, onde foram introduzidas as condições e propriedades reais tanto do processo quanto do material estudado. Nas simulações numéricas são avaliados dois parâmetros do processo de embutimento. O primeiro, é analisada a variação da força máxima de embutimento, até a profundidade limite de estampagem. O segundo, as deformações na espessura do material, é verificada a variação da espessura da chapa devido ao processo de estampagem. Os resultados numéricos são confrontados com os resultados experimentais com o objetivo de validar as simulações. / The stamping processes in metallic foils stand out among the processes of forming metals for they make possible the obtaining of pieces with several shapes and good mechanical properties. The simulation of production processes is now a reality to permit a better understanding of the behavior of the metals and of processes as well as the progresses in the computational area that allow to develop and to improve the simulation programs. In this work the simulation of the process of deep-drawing of a square box is presented using the commercial program of finite elements ANSYS, where the conditions and real properties were introduced as much the process of the studied material. In the numeric simulations it is presented two parameters of the deepdrawing process. The first, the variation of the maximum force deep-drawing is analyzed, until the depth stamping limit. The second, the deformations in the thickness of the material, the variation of the thickness of the foil is verified due to the stamping process. The numeric results are compared to the experimental results with the objective of validating the simulations.

O presente trabalho possui o objetivo de avaliar a aplicabilidade da metrologia em uma ferramenta de estampagem incremental de chapas. Para o estudo foi confeccionada uma ferramenta de estampagem com rebaixos em seu corpo cilíndrico para a fixação dos sensores que mediram a deformação relativa. As análises apresentadas nesta pesquisa representam os cuidados e processos necessários ao uso de extensômetros aliado a um processo de fabricação mecânica. No presente estudo define-se a calibração de um sistema de medição da deformação superficial da ferramenta de estampagem com auxílio da Extensometria. Para validar os resultados obtidos pelos métodos da instrumentação das medidas das deformações e forças no processo de estampagem incremental foram utilizados os métodos de Cálculos Analíticos e Simulação Numérica por meio de softwares de Elementos Finitos. No método de medida se considerou parâmetros que podem comprometer os valores medidos tais como a medida da temperatura utilizando equipamentos termovisor. Além disso, foram realizados 04 (quatro) ensaios preliminares com o intuito de avaliar a medição de forma satisfatória nos eixos X e Y do processo de estampagem incremental, efetuando análises das forças nesses eixos em tração e compressão. A estampagem incremental ocorreu por meio de um total de 09 (nove) Ensaios variando-se ângulo de parede (ψ) e espessura das chapas (s0). Os experimentos baseiam-se na variante de estampagem incremental denominada Estampagem Incremental de Ponto Simples (SPIF – Single Point Incremental Forming). Para a execução dos testes práticos foram utilizados recursos de hardware como Ponte Wheatstone, extensômetros, Termovisor, Centro de Usinagem CNC, matriz incremental, ferramenta de estampagem incremental e um dispositivo prensa chapas. Além de recursos de software CAD/CAM, DAQ (Data Acquisition System), Análise de Elementos Finitos. E recursos de cálculos analíticos como forma comprobatória de resultados. A partir dos procedimentos executados junto com aparato tecnológico foi possível efetuar as análises e medições das forças na ferramenta de estampagem incrementa com referência aos eixos X e Y. Demonstrando neste a aplicabilidade de extensometria para leitura e análise de forças no processo de ISF. / This present work has the objective of assessing the applicability of instrumentation science in an incremental forming tool. For this study was made a tool with recesses on its cylindrical body as a means of fixing the strain sensors. The study presented demonstrate some of the warning and processes required the use of Strain Gages combined with a mechanical manufacturing process. In the present study is defined as an acceptable calibration measuring system with the aid of Extensometry. To validate the results obtained by the methods of instrumentation measurements of the deformations and forces in incremental sheet forming process were used Analytical Calculations and Numerical Simulation using Finite Elements. The measurement method was considered parameters that can compromise the measured values such as temperature measurement devices using thermometer. In addition, we conducted four (04) preliminary tests in order to evaluate the measurement system in satisfactory form with measured variables such as X and Y axes. We analyses the traction and compression forces in both axes. After the preliminary step, was performed a total of nine (09) tests with incremental sheet forming process, varying wall angle (ψ) and the thickness (s0). The experiments are based on the Single Point Incremental Forming - SPIF. For the implementation of the practical tests were used hardware resources such as CNC Machining Center, Wheatstone Bridge, Strain Gauges, Thermal Imager, incremental matrix and incremental forming tool. Besides, we used softwares such as CAD/CAM, DAQ (Data Acquisition System) and Finite Element Analysis. From the technological procedures perform with apparatus was possible do carry out the analyzes and measurement of forces in incremental sheet forming tool increases about to the axes X and Y. Demonstrating the applicability of the extensometry for reading and analyzing forces in the ISF process.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-24T15:51:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 261051.pdf: 5566527 bytes, checksum: ede51d380b5b4573fe2626d235348681 (MD5) / O processo de eletroerosão por fio é utilizado atualmente na fabricação da maioria das matrizes e punções de metal duro (carbeto de tungstênio), usados em ferramentas de estampagem de aços para motores elétricos. As indústrias de eletrodomésticos, motores elétricos industriais, transformadores e compressores herméticos, utilizam ferramentas progressivas de estampagem, justificando um melhor conhecimento do processo de fabricação por eletroerosão por fio (Wire Electrical Discharge Machining - WEDM). O emprego de condições de trabalho não adequadas introduz defeitos na camada limite dos punções e matrizes que resultam numa diminuição drástica da vida destes componentes. Na presente dissertação, foi realizado um estudo para o aprimoramento do processo de usinagem do metal duro por WEDM, com foco na diminuição das danificações causadas na superfície usinada para aumentar a vida de matrizes e punções, como também aumentar o rendimento do processo de fabricação destes elementos de corte. Para isto, foi realizada uma análise das variáveis de entrada e sua influência sobre as características e sobre o resultado de trabalho. A característica de processo verificada foi limitada à taxa de corte (por limitações técnicas no equipamento). O resultado de trabalho foi avaliado pela exatidão geométrica dos componentes produzidos, pela forma e extensão das microtrincas, pela extensão da zona termicamente afetada e pelas características verticais da rugosidade. A partir dos resultados obtidos foi possível recomendar condições mais favoráveis de trabalho, resultando tanto em uma vida mais longa das matrizes e punções como também numa minimização dos custos de produção destes elementos de corte de metal duro. The process of wire electrical discharge machining is currently used in manufacturing most hard metal (tungsten carbide) dies and punches, used in steel stamping tools for electric motors. The home appliance, industrial electric motor, transformer and hermetic compressor industries, use progressive stamping tools, justifying a better understanding of the manufacturing process by Wire Electrical Discharge Machining # WEDM. An unsuitable working condition introduces defects in the layer limits of punches and dies that result in a drastic reduction in the life of these components. In this dissertation, a study was conducted to improve the machining process of hard metal by WEDM, with a focus on reducing the damages produced on the machined surface to increase the life of the dies and punches, and to also increase the productivity of the manufacturing process of these cutting elements. For this, an analysis was carried out of the input variables and their influence on the characteristics and the result of the work. The characteristic of the verified process was limited to the cutting rate (by the equipment#s technical limitations). The result of the work was evaluated by the geometric accuracy of the components produced, by the form and extent of the micro-cracks, by the extent of the zone thermally affected and by the vertical aspects of the roughness. From the results obtained it was possible to recommend more favorable work conditions, resulting in a longer life for the dies and punches as well as production cost minimization of these hard metal cutting items.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T17:30:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 276688.pdf: 8157173 bytes, checksum: 6c4e1fb94991629611c9be1a8af22972 (MD5) / O presente trabalho teve como objetivo aplicar na indústria de eletrodomésticos da linha branca uma metodologia para avaliação do processo de estampagem de chapas de aço que auxilie a seleção do grau de estampagem e parâmetros de processo mais adequados a aplicações específicas. Esta metodologia foi adaptada a partir da metodologia já largamente difundida na indústria automobilística, e consiste no estudo das propriedades mecânicas (limite de escoamento, limite de resistência, razão elástica, alongamento total, coeficiente de encruamento, coeficientes de anisotropia normal e planar, dureza, rugosidade) e de ensaios simulativos (Curvas Limite de Conformação - CLC#s) buscando o melhor equilíbrio entre o atendimento aos requisitos de produto e as necessidades do processo. O trabalho foi dividido em três etapas principais: i) caracterização das propriedades mecânicas dos materiais selecionados: ii) obtenção em laboratório das CLC#s e iii) levantamento das distribuições das deformações em duas peças específicas para avaliação do efeito da força de sujeição, do tipo de lubrificação, da geometria do blank e do revestimento de zinco. Para tal trabalho foram selecionados três aços com graus de estampagem distintos (qualidade comercial - QC, estampagem extra-profunda - EEP e estampagem extra profunda para peça crítica eletrogalvanizada # EEP-PC EG). Para cada grau de estampagem foram obtidas suas respectivas CLC#s, considerando as possíveis variações entre lotes distintos de um mesmo grau de estampagem. Para este trabalho, foram também selecionadas duas peças estampadas (painel estufa e painel forno), a partir de um critério que considerou o histórico de quantidade de falhas durante o processo de fabricação. Foram então obtidas as distribuições das deformações para estas duas peças, utilizando os três aços, em diversas condições de processo, onde foram manipulados controladamente o tipo de lubrificação e a força do prensa chapas. O maior limite de conformação do aço EEP-PC EG e o menor do aço QC, foram evidenciados tanto pela análise das propriedades mecânicas quanto das CLC#s. Para o aço EEP, a análise das propriedades mecânicas indicou um limite de conformação nas operações de estiramento menor que o aço EEP-PC EG, o que foi confirmado na análise das CLC#s. Já para a região de embutimento, as análises divergiram. Os efeitos da força de sujeição e do tipo de lubrificação foram determinantes na eliminação dos defeitos associados com a estampagem, quando o aço era adequado aquela aplicação. / This work had as objective to apply in home appliances industry a methodology to evaluate the sheet metal forming process that aids the selection of steel forming grade and process parameters suitable to specific applications. This methodology was adapted from the methodology already widely applied in the automobile industry, and it consists about mechanical properties study (yield strength, tensile strength, tensile/yield ratio, total elongation, strain-hardening index, normal and planar plastic anisotropy ratio, hardness, roughness) and simulative tests analysis (forming limit diagrams # FLD#s) looking for the best balance between fulfillment the product requirements and the process needs. The work was divided in three main steps: i) mechanical properties characterization for the selected materials; ii) FLD#s attainment in laboratory and iii) strain distributions attainment in two specific parts to evaluate the effect of the blank-holder force, type of lubrication, blank geometry and zinc coating. For such work three steels were selected with different forming grades (cold rolled commercial quality - CRCQ, cold rolled extra deep drawing quality - CR-EDDQ, and electrogalvanized extra deep drawing plus # EG-EDDQ+). For each forming grade its respective FLD#s were obtained, considering the variation between different batches of the same steel. For this work, there were also selected two stamped parts (stove panel and range panel), from a criterion that considered the historical amount of failures during manufacturing. The strain distributions had been obtained for these two parts, using the three steels, in several process conditions, where were manipulated the type of lubrication and blank-holder force. The highest forming limit of the steel EG-EDDQ+ and the lowest of the steel CRCQ were shown up by both analysis (mechanical properties and FLD#s). For the steel CR-EDDQ, the mechanical properties analysis indicated a forming limit in stretching operations lower than the steel EG-EDDQ+, which was confirmed by FLD analysis. However on drawing operations the analyses disagreed. The effects of the blankholder force and type of lubrication were decisive in the elimination of defects associated with stamping, only if the steel was suitable to that application.

O presente trabalho tem como objetivo conhecer o comportamento do aço inoxidável austenítico AISI 304L para o processo de Estampagem Incremental de Chapas (ISF - Incremental Sheet Forming), baseado nos parâmetros: raio da ferramenta RT, ângulo de parede a e passo vertical dz. Os experimentos baseiam-se na variante da Estampagem Incremental denominada Estampagem Incremental com Ponto Simples (SPIF - Single Point Incremental Forming). Foram realizados 29 ensaios, em três ferramentas com raios de 5, 8 e 10 mm. Basicamente, a estrutura empregada foi um dispositivo para fixação da chapa, um centro de usinagem vertical e um software de CAD/CAM. O melhor acabamento da superfície conformada medido através da média da rugosidade Rz foi alcançado com ferramentas de raio de 10 mm. Após a conformação, os corpos de prova apresentaram um significativo encruamento de seus grãos, o que conduziu parte da microestrutura originalmente austenítica a uma transformação martensítica induzida por deformação (efeito TRIP). Pode-se constatar também, que existe uma tendência do aumento do ângulo de parede aumentar a microdureza da região encruada. Os ensaios de Estampagem Incremental nesta pesquisa mostram que os gráficos das deformações exibem a tendência de que o modo como ocorrem as deformações, aproximam-se muito da deformação plana (Q2 0). / The objective of this work is to study the behavior of austenitic stainless steel AISI 304L during the ISF process (Incremental Sheet Forming). The study was based on the following parameters: tool radius RT, wall angle and vertical depth dz. The tests were based on a variation of the ISF process, called SPIF (Single Point Incremental Forming). A total of 29 tests were performed with 5, 8 and 10 mm of tool radius. Basically, the structure used was a rig for attachment of the sheet, a Vertical Machining Center and a CAD/CAM software. The best surface finish formed, measured by parameter RZ, was obtained with 10 mm of tool radius. After the forming, the specimens presented a significant mechanical hardening of the grains, which induced part of the microstructure originally austenitic to a martensitic transformation induced by deformation (TRIP effect). It can also be verified that there is a tendency that the increase of the wall angle increases the micro hardness of the mechanical hardened area. The graphs of strains show a trend: the deformation mode is very close to plane strain conditions (Q2 0).