Trefilação é um dos processos de fabricação para a obtenção de arames, tubos e barras. Este processo consiste na redução da área de seção transversal de um material cilíndrico, fazendo-o atravessar uma matriz cônica de menor seção de área transversal, chamada fieira. Destacam-se o excelente acabamento superficial, a boa precisão dimensional e o aumento na resistência mecânica do material como vantagens e, como desvantagens, deformações heterogêneas ocorrem quando atravessam a ferramenta de trefilação (fieira). As deformações heterogêneas provocam retorno elástico também heterogêneo das camadas da barra trefilada, o que induz o aparecimento das tensões residuais relacionadas às distorções de forma, empenamentos e variações dimensionais, causando desperdício de material e energia, tanto no caso de geração de refugo, quanto em tentativas de correção das não conformidades. Desta forma, neste trabalho estudou-se a influência da geometria da fieira no valor da força necessária para realizar a trefilação e no gradiente das tensões residuais em barras de aço, através de experimentos físicos e computacionais. Após a caracterização de um processo de trefilação de um aço SAE 1045 foram desenvolvidos modelos computacionais no software Simufact.forming GP ®, e obtidos os resultados para: a força de trefilação, as tensões residuais das direções principais, as deformações plásticas, o limite de escoamento e o retorno elástico do material após a realização do processo para uma determinada redução. Os modelos foram validados através da comparação dos resultados simulados com experimentos físicos e equações encontradas na literatura. Após a validação, o modelo computacional foi utilizado para simular a variação da geometria da fieira: número de regiões de trabalho, raios de convergência entre as diferentes regiões da ferramenta, diferentes materiais e áreas de seção transversal. Os resultados das simulações computacionais foram correlacionados e utilizados para projetar e fabricar uma fieira em escala reduzida e um dispositivo mecânico para a simulação física do processo de trefilação em uma máquina universal de ensaios Emic ®. Duas diferentes geometrias de fieira foram testadas experimentalmente F1: a fieira convencional, e F4, a fieira modificada a partir das sugestões obtidas a partir da metodologia escolhida para correlacionar os resultados das simulações computacionais. As novas barras trefiladas foram caracterizadas mecanicamente através de ensaios de microdureza e rugosidade para análise das propriedades mecânicas, difração de raios-X para obtenção das tensões residuais superficiais e força de trefilação, que foi medida durante a realização do ensaio. Este trabalho contribuiu cientificamente com uma melhor compreensão do comportamento do escoamento de um material trefilado e através da análise de uma nova geometria de fieira que permitiu uma redução no valor das tensões residuais, um pequeno aumento na força de trefilação, mantendo as propriedades mecânicas do material trefilado quando comparadas com o processo original objeto desta pesquisa. / The wire drawing is a manufacturing process used to produce wires, tubes and rods. It consists in a reduction in cross sectional area by plastic deformation where the raw material (wire rod) is pulled through a die. Some of the main features of the wire drawing process are the achievement of an excellent surface finishing and good dimensional accuracies and increase in mechanical strength. However, this process generates inhomogeneous deformation due to the different flowing of the material into the drawing tool (die). The inhomogeneous deformation generates residual stress, stresses present in a material free from the action of external loads and temperature gradients. Residual stresses are commonly related to distortions of shape and dimensional variations of the final products, appearing after heat treatments which are related to shape distortions, warping and dimensional variations, causing material and energy waste, in the case of waste generation and in attempts to correct nonconformities. Thus, the influence of die geometry to reducing the residual stresses and the drawing force of bars manufactured by a cold-drawing process was studied. After the characterization of a drawing process of an SAE 1045 steel, computer models were developed in the software Simufact.forming GP ®, and the results were obtained for: drawing force, residual stresses of the main directions, plastic deformations, flow and the elastic return of the material after the process was carried out. The models were validated by comparing simulated results with physical experiments and equations found in the literature. Different die geometries were simulated as: number of tool regions, fillets between different tool regions, different materials and cross-sectional areas. The results of the computational simulations were correlated and used to design and manufacture a scale die and a mechanical device to develop the physical drawing tests in an Emic ® testing machine. Two different die geometries were experimentally tested F1: the conventional die, and F4, the modified from suggestions obtained in the computational simulations correlation F. The mechanical characterization of the new drawn bars were carried out by Vickers microhardness and roughness tests, X-ray diffraction to obtain surface residual stresses and the drawing force was taken during the test. This work contributes scientifically with a better understanding of the behavior of the flow of a drawn material by the analysis of a new die geometry that allowed a reduction in the value of the residual stresses, an increase in the drawing force and maintaining the mechanical properties of the drawn material when compared to the original process object of this research.

A trefilação de barras é um dos mais antigos processos de conformação mecânica e pode ser definido como um processo de manufatura por deformação plástica, onde o fio-máquina (matéria-prima) é tracionado passando através de uma ferramenta cônica, causando uma redução da área da seção transversal e, aumentando o comprimento total. Este processo introduz tensões residuais no produto final. Parâmetros como ângulo de fieira, coeficiente de atrito e redução, bem como a anisotropia do material tem grande influência nestas tensões. Neste trabalho avaliou-se a influência dos parâmetros citados nas tensões residuais resultantes do processo de trefilação de barras redondas de aço AISI 1045 com diâmetro inicial de 20,46 mm e final, após trefilação, de 20,25 mm, através de simulação numérica, comparando os resultados obtidos numericamente com dados experimentais. Além disso, inseriram-se heterogeneidades nos modelos computacionais de trefilação para que fossem verificados seus efeitos sobre a distorção (empenamento) das barras. Foram criados seis modelos para simular as tensões residuais e para estes, realizadas diferentes validações numéricas, as quais sugerem uma grande proximidade entre o problema físico e o modelo computacional. O atrito teve uma maior influência na força de trefilação do que nas tensões residuais após trefilação. A utilização de duas fieiras para realizar a trefilação mostrou uma redução das tensões residuais trativas na superfície, sendo que reduzindo a distância entre as mesmas, observou-se uma redução ainda maior destas. A consideração da anisotropia do material também mostrou influência considerável no valor das tensões e deve ser levada em conta nas simulações. Observou-se também, pelas comparações entre as simulações, que pelas variações realizadas, os valores das tensões residuais simulados aproximaram-se dos valores experimentais medidos por difração de Nêutrons, porém os resultados ainda não foram satisfatórios. Neste trabalho também são discutidas as possíveis razões das diferenças observadas. / The wire drawing is one of the oldest mechanical forming processes and it may be defined as a manufacturing process for plastic deformation, where the wire rod (raw material) is pulled passing through a conical tool, causing a reduction in cross section area and increasing the total length. This process introduces residual stresses in the final product. Parameters such as die angle, friction coefficient, area reduction and the anisotropy of the material has great influence on these stresses. In this study was evaluated the influence of the parameters mentioned in the residual stresses resulting from the drawing process of round bars of AISI 1045 steel with initial diameter of 20.46 mm and final, after drawing, of 20.25 mm. Through numerical simulation, a comparison of numerical results and experimental data was carried out. Furthermore, heterogeneities were inserted in the drawing computational models to check their effects on distortion (warpage) of the bars. Six models were created to simulate the residual stresses with following numerical validations, showing good approximation between the physical problem and the computational model. Friction had a greater influence on the drawing force than in residual stresses after drawing. The use of two dies to perform the drawing showed a reduction of residual stresses, however if the distance between two dies is reduced, lower levels of resulting tensile residual stresses in the surface are seen. The consideration of the material anisotropy also showed considerable influence on the value of the residual stresses and it should be taken into account in the simulations. Concerning the comparison of simulated and measured residual stresses by the neutron diffraction method, the results approach similar profiles, however the results were still not satisfactory. This work discusses the possible reasons for the observed difference in terms of residual stresses.

Aços carbono trefilados possuem como características excelentes propriedades mecânicas, estabilidade dimensional e bom acabamento superficial. Porém, para fornecimento deste material, um dos cuidados necessários é a proteção temporária contra a corrosão atmosférica, que pode ser definida como um processo resultante de reações químicas e/ou eletroquímicas, pelas quais metais e ligas se deterioram quando submetidos à ação climática. Para evitar / retardar este processo, usualmente é utilizada a aplicação de uma película de óleos formadores de barreira, protegendo o material base. Buscando avaliar a capacidade protetiva de óleos utilizados em materiais trefilados, foram selecionados 3 tipos de produtos usados no polimento e 3 tipos aplicados como proteção final. Diferentes combinações dos produtos foram avaliadas em amostras numa câmara úmida, mostrando que a capacidade protetiva dos óleos de proteção final está diretamente relacionada à sua densidade, diferentemente dos óleos de polimento que não apresentam uma relação direta com as propriedades avaliadas. Com base nestes resultados, pode-se prever a capacidade protetiva de óleos de proteção final utilizando sua densidade como referência, devido a esta relação ser linear, tendo outros fatores, como o tipo de óleo de polimento, afetando a constante da equação da curva. / Drawn carbon steel has excellent mechanical proprieties, dimensional stability and good surface quality as characteristics. But, to supply this material, a necessary care is the temporary protection against atmospheric corrosion, which can be defined as a process resulting from chemical and / or electrochemical reactions, in which metals and alloys deteriorate when subjected to climate action. To avoid / retard this process, usually it’s used an application of an oil coat that protects the base material. Trying to understand the protective capacity of oils used in drawn materials, 3 products used in polishing process and 3 applied as final protection were selected. Samples tested in humid chamber with different combinations of products were evaluated, showing that the protective capacity of oils used as final protection is directly related with their density, a relation that is not presented in polishing oils. With these results we can forecast the protective capacity of oils used as final protection employing its density as reference, because of the linear relation, having another factors, like the type of polishing oil, affecting the curve equation constant.

Este trabalho é parte da cooperação internacional BRAGECRIM (Iniciativa Brasil-Alemanha para Pesquisa em Tecnologia de Fabricação) do projeto "Investigation and improvement of a manufacturing process chain from cold drawing processes to induction hardening – reducing dimensional changes and distortion" (Investigação e Melhoramento de uma Rota do Processo de Trefilação Combinada e Endurecimento por Indução para Minimização de Distorções e Mudanças de Forma) e está diretamente relacionado ao tema de estudo. As tensões residuais são aquelas presentes em um material quando não há atuação de forças externas ou presença de gradientes de temperatura, podendo gerar distorções de forma e empenamentos. Elas podem atuar de forma benéfica, para o caso de possuírem sentido contrário ao da carga de trabalho; ou maléfica, no caso do seu sinal ser o mesmo da carga aplicada em regime, o que gera, por exemplo, redução da vida em fadiga. Com a evolução dos softwares de modelagem e simulação numérica dos últimos 40 anos, a simulação computacional tem se mostrado uma importante ferramenta para prever o comportamento, as características geométricas e os parâmetros (velocidade, força, etc) dos processos de fabricação. Neste trabalho, foram simuladas numericamente através do método de elementos finitos as tensões residuais geradas durante a trefilação de barras redondas de aço AISI 1045, os resultados numéricos foram comparados com medições de tensões residuais via difração de nêutrons e com equações fornecidas pela literatura para avaliação de forças e deformações. Foram criados três modelos axissimétricos (mecânico axissimétrico, mecânico axissimétrico com fieira elástica, termomecânico axissimétrico) e outro tridimensional mecânico com o objetivo de reproduzir o processo de fabricação. Os parâmetros que alimentaram o software foram adquiridos de processos industriais em uso corrente e na literatura, dentre eles: o coeficiente de atrito do processo, a curva tensão-deformação das barras, as dimensões das barras e a velocidade de trefilação. A necessidade do conhecimento prévio do valor do coeficiente de atrito como um dado de entrada para o software impôs a realização de simulação computacional para o ensaio do anel, criando uma curva de calibração posteriormente confrontada com os resultados experimentais do mesmo ensaio. A curva de escoamento do material foi obtida através de ensaio de tração e as tensões residuais foram medidas via difração de nêutrons e comparadas com os resultados simulados. O modelo que indicou maior aproximação com os valores de força teórica foi escolhido para a variação de alguns parâmetros como: taxas de deformação, ângulos de fieira e configuração geométrica das reduções para se estimar a influência destes na geração de tensões residuais. A comparação entre os resultados de força e deformação analíticos e numéricos demonstrou que os modelos desenvolvidos descrevem corretamente o processo. Observou-se uma grande diferença entre os resultados de tensões residuais simulados e medidos via difração de nêutrons para o centro das barras na direção axial, principal responsável pelo surgimento de tensões residuais, que podem ser originados de erros da medição experimental e da não consideração de importantes fenômenos físicos que ocorrem no comportamento do material como o efeito Bauschinger e a anisotropia do material. A magnitude das tensões residuais na direção axial aumenta com o aumento do semi-ângulo de fieira; e as taxas de deformação não modificaram significativamente os resultados, demonstrando não afetar em grande escala o desenvolvimento das tensões residuais. O modelo com duas reduções de feira mostrou-se o que gera menores gradientes de tensão residual, diminuindo os valores compressivos no centro da barra, sendo este o sugerido como melhoramento do processo. / This work is part of international cooperation BRAGECRIM (Brazil-German Initiative for Research in Manufacturing Technology) of the project "Investigation and improvement of the manufacturing process chain from cold drawing to induction hardening processes - Reducing dimensional changes and distortion" is directly related to the topic of this study. Residual stresses are those present in a material when there is no action of external forces or presence of temperature gradients, it may lead distortions of form and warping. They can act in a beneficial way, in case they have opposite direction of the loading, or evil, in case your signal is the same under the applied stresses, which generates, for example, reduction of life in fadigue. The evolution of software modeling and numerical simulation of the last 40 years, computer simulation has become an important tool to predict the behavior, geometric characteristics and parameters (speed, strength, etc.) of manufacturing processes. In this work, the residual stresses generated during the drawing of round bars of steel AISI 1045 were numerically simulated using the finite element method, the numerical results were compared with measurements of residual stresses via neutron diffraction and equations given in the literature for evaluating forces and deformations. It was carried out three axisymmetric models (mechanical axisymmetric, axisymmetric with elastic die, thermomechanical axisymmetric) and other three-dimensional mechanical aiming to replicate the manufacturing process. The parameters that fed the software were acquired from industrial processes in current use and literature, among them: the coefficient of friction of the process, the stress-strain curve of the bars, the dimensions of the bars and wire drawing speed. The necessity of knowing the coefficient of friction as an input for the software imposed the implementation of computer simulation to ring test, to create a calibration curve to compare with the experimental results of the same test. The flow curve of the material was taken by tensile test and the residual stresses were measured via neutron diffraction and compared with the simulated results. The model that indicated closer values with theoretical force was chosen for the variation of some parameters such: strain rates, die angle and geometric configuration of the reductions to estimate their influence on the generation of residual stresses. The comparison between the results of theric force and deformation and numerical models developed showed that the models correctly describe the process. There was a big difference between the results of simulated and measured residual stresses via neutron diffraction in the center of the bars to the axial direction, the main responsible to the level of residual stresses, which can be derived from errors in the experimental measurement and the for not consider important physical phenomena occurring in the material behavior as the Bauschinger effect and anisotropy of the material. The magnitude of residual stresses in the axial direction increases with increasing die angle, and the strain rate did not change significantly the results showing no affect on a large field development of residual stresses. The model with two reductions showed lower gradients of residual stress, low compressive values in the center of the bar, which is suggested as a process improvement.

O presente trabalho descreve os resultados obtidos a partir de análises do processo de trefilação de arames e posterior recozimento destes em forno de chumbo. Baseado na metodologia DOE, busca-se o entendimento da ocorrência do arraste de chumbo proveniente dos arames recozidos, com o objetivo de minimizar este problema. Amostras de arame foram coletadas diretamente em máquinas de trefila e em linha de galvanização e submetidas a ensaios de verificação da rugosidade superficial e suas implicações no arraste de chumbo, baseadas em variáveis como velocidade da linha, diâmetro do arame, temperatura do banho de chumbo, capacidade térmica da cuba, condição superficial do arame, rugosidade do arame e limpeza superficial do arame. Foram propostas alternativas para minimizar o arraste de chumbo buscando o aumento do desempenho em máquinas de trefila e do recozimento emlinha de galvanização. / The present work describe the experiments carried out based on the wire drawing process analysis and later annealing on lead furnace on a galvanizing line. Using D.O.E methodology, the aim is to understand the occurrence of lead entrainment originating from the annealed wires in order to decrease this problem. Wire samples were collected from wire drawing machines and galvanizing line and submitted to surface roughness analysis and its implications on lead drag out based on wire speed, wire diameter, lead bath temperature, thermal capacity of the lead kettle, wire surface condition, wire roughness and wire superficial cleanliness. Proposals to decrease lead drag out were made in order to increase wire drawing machines and galvanizing line performance.

Este trabalho é parte da cooperação internacional BRAGECRIM (Iniciativa Brasil-Alemanha para Pesquisa em Tecnologia de Fabricação) do projeto "Investigation and improvement of a manufacturing process chain from cold drawing processes to induction hardening – reducing dimensional changes and distortion" (Investigação e Melhoramento de uma Rota do Processo de Trefilação Combinada e Endurecimento por Indução para Minimização de Distorções e Mudanças de Forma) e está diretamente relacionado ao tema de estudo. As tensões residuais são aquelas presentes em um material quando não há atuação de forças externas ou presença de gradientes de temperatura, podendo gerar distorções de forma e empenamentos. Elas podem atuar de forma benéfica, para o caso de possuírem sentido contrário ao da carga de trabalho; ou maléfica, no caso do seu sinal ser o mesmo da carga aplicada em regime, o que gera, por exemplo, redução da vida em fadiga. Com a evolução dos softwares de modelagem e simulação numérica dos últimos 40 anos, a simulação computacional tem se mostrado uma importante ferramenta para prever o comportamento, as características geométricas e os parâmetros (velocidade, força, etc) dos processos de fabricação. Neste trabalho, foram simuladas numericamente através do método de elementos finitos as tensões residuais geradas durante a trefilação de barras redondas de aço AISI 1045, os resultados numéricos foram comparados com medições de tensões residuais via difração de nêutrons e com equações fornecidas pela literatura para avaliação de forças e deformações. Foram criados três modelos axissimétricos (mecânico axissimétrico, mecânico axissimétrico com fieira elástica, termomecânico axissimétrico) e outro tridimensional mecânico com o objetivo de reproduzir o processo de fabricação. Os parâmetros que alimentaram o software foram adquiridos de processos industriais em uso corrente e na literatura, dentre eles: o coeficiente de atrito do processo, a curva tensão-deformação das barras, as dimensões das barras e a velocidade de trefilação. A necessidade do conhecimento prévio do valor do coeficiente de atrito como um dado de entrada para o software impôs a realização de simulação computacional para o ensaio do anel, criando uma curva de calibração posteriormente confrontada com os resultados experimentais do mesmo ensaio. A curva de escoamento do material foi obtida através de ensaio de tração e as tensões residuais foram medidas via difração de nêutrons e comparadas com os resultados simulados. O modelo que indicou maior aproximação com os valores de força teórica foi escolhido para a variação de alguns parâmetros como: taxas de deformação, ângulos de fieira e configuração geométrica das reduções para se estimar a influência destes na geração de tensões residuais. A comparação entre os resultados de força e deformação analíticos e numéricos demonstrou que os modelos desenvolvidos descrevem corretamente o processo. Observou-se uma grande diferença entre os resultados de tensões residuais simulados e medidos via difração de nêutrons para o centro das barras na direção axial, principal responsável pelo surgimento de tensões residuais, que podem ser originados de erros da medição experimental e da não consideração de importantes fenômenos físicos que ocorrem no comportamento do material como o efeito Bauschinger e a anisotropia do material. A magnitude das tensões residuais na direção axial aumenta com o aumento do semi-ângulo de fieira; e as taxas de deformação não modificaram significativamente os resultados, demonstrando não afetar em grande escala o desenvolvimento das tensões residuais. O modelo com duas reduções de feira mostrou-se o que gera menores gradientes de tensão residual, diminuindo os valores compressivos no centro da barra, sendo este o sugerido como melhoramento do processo. / This work is part of international cooperation BRAGECRIM (Brazil-German Initiative for Research in Manufacturing Technology) of the project "Investigation and improvement of the manufacturing process chain from cold drawing to induction hardening processes - Reducing dimensional changes and distortion" is directly related to the topic of this study. Residual stresses are those present in a material when there is no action of external forces or presence of temperature gradients, it may lead distortions of form and warping. They can act in a beneficial way, in case they have opposite direction of the loading, or evil, in case your signal is the same under the applied stresses, which generates, for example, reduction of life in fadigue. The evolution of software modeling and numerical simulation of the last 40 years, computer simulation has become an important tool to predict the behavior, geometric characteristics and parameters (speed, strength, etc.) of manufacturing processes. In this work, the residual stresses generated during the drawing of round bars of steel AISI 1045 were numerically simulated using the finite element method, the numerical results were compared with measurements of residual stresses via neutron diffraction and equations given in the literature for evaluating forces and deformations. It was carried out three axisymmetric models (mechanical axisymmetric, axisymmetric with elastic die, thermomechanical axisymmetric) and other three-dimensional mechanical aiming to replicate the manufacturing process. The parameters that fed the software were acquired from industrial processes in current use and literature, among them: the coefficient of friction of the process, the stress-strain curve of the bars, the dimensions of the bars and wire drawing speed. The necessity of knowing the coefficient of friction as an input for the software imposed the implementation of computer simulation to ring test, to create a calibration curve to compare with the experimental results of the same test. The flow curve of the material was taken by tensile test and the residual stresses were measured via neutron diffraction and compared with the simulated results. The model that indicated closer values with theoretical force was chosen for the variation of some parameters such: strain rates, die angle and geometric configuration of the reductions to estimate their influence on the generation of residual stresses. The comparison between the results of theric force and deformation and numerical models developed showed that the models correctly describe the process. There was a big difference between the results of simulated and measured residual stresses via neutron diffraction in the center of the bars to the axial direction, the main responsible to the level of residual stresses, which can be derived from errors in the experimental measurement and the for not consider important physical phenomena occurring in the material behavior as the Bauschinger effect and anisotropy of the material. The magnitude of residual stresses in the axial direction increases with increasing die angle, and the strain rate did not change significantly the results showing no affect on a large field development of residual stresses. The model with two reductions showed lower gradients of residual stress, low compressive values in the center of the bar, which is suggested as a process improvement.

Assim como em qualquer processo de fabricação, a qualidade do produto final deve estar aliada à otimização dos custos do processo, portanto, deve-se conhecer os fatores que alteram as propriedades do produto e que possam causar alguma influência indesejada. A trefilação de barras de aço é usualmente utilizada para conferir precisão dimensional e melhores propriedades mecânicas ao material. Um dos grandes problemas encontrados na fabricação de eixos através deste processo é o aparecimento de distorções de forma após o tratamento térmico. Tais distorções estão diretamente ligadas ao acúmulo de tensões residuais geradas durante as etapas de pré-endireitamento, jateamento e trefilação propriamente dita, modificando o comportamento e resistência mecânica, bem como a resistência à fadiga e à corrosão das peças. Portanto, este trabalho tem por objetivo analisar, através de uma abordagem numérica computacional, a influência de parâmetros de processo e propriedades do material no aparecimento de distorções em barras trefiladas de aço AISI 1045, em função de possíveis fontes geradoras de heterogeneidades, principalmente de tensões residuais durante o processo de fabricação. A análise das tensões foi realizada através da modelagem numérica 3D do processo de trefilação, sendo utilizado o software de simulação numérica computacional DeformTM. Da mesma maneira, foram analisadas as formas de agarre que fornecem a velocidade do processo, a primeira utilizando um puxador na extremidade da barra, a segunda com um puxador envolto movimentando-se ao longo da barra. Através destas análises, verificou-se que a forma de como a barra é tracionada ocasiona uma redução de até 100 MPa nas tensões residuais no centro da barra, o que representa um fator importante no estudo das possíveis causas das distorções. Observou-se ainda que os fatores de velocidade e homogeneidade da lubrificação modificaram o perfil das tensões residuais na barra. Outros parâmetros, como desalinhamento da ferramenta, diferenças de atrito, excentricidade do eixo e curvatura da barra, também foram avaliados, sendo que ambos influenciam consideravelmente na distribuição das tensões residuais ao longo do perfil da barra. Torna-se evidente a importância de um eficiente pré-endireitamento do fio máquina, pois os resultados das simulações com curvatura mostram que a força de trefilação e a distribuição das tensões residuais ao longo da barra trefilada aumentam, bem como a barra apresenta certa curvatura remanescente, para ambas as fieiras com ângulo de 15° e 20°. Sendo assim, tais resultados evidenciam a elevada influência dos parâmetros estudados no aparecimento de distorções no produto final. / As with any manufacturing process, the quality of the final product must be coupled with cost optimization of the process, so you should know the factors that alter the properties of the product that may cause some unwanted influence. The drawing of steel bars is usually used to impart better dimensional accuracy and mechanical properties to the material. One of the major problems encountered in the manufacturing of axes through this process is the appearance of distortion of size and shape after heat treatment. Such distortions are directly linked to the accumulation of residual stresses generated during the stages of pre-straightening, shot blasting and drawing itself, modifying behavior and mechanical strength, residual stresses and resistance to fatigue and corrosion of parts. Therefore, this work aims to examine, through a computational numerical approach, the influence of material parameters and process the appearance of distortions in cold drawn steel bars AISI 1045, due to possible sources of residual stresses during the manufacture. The analysis of strains and residual stresses were performed by 3D numerical modeling of the drawing process, the software being used numerical simulation computational DeformTM. In order to transmit the drawing speed, the forms of grip were analyzed using a first end of the puller bar, the second wrapped with a puller moving along the bar. Since through these analyzes, it was found that as the shape of the bar is pulled up causes a reduction in the residual stress 100 MPa in the center of the bar, which is an important factor in the study of the possible causes of the distortion. As well as factors speed and homogeneity of lubrication significantly altered the profile of residual stresses in the bar. Other parameters, such as misalignment of the tool, friction differences, curvature and eccentricity of the axis of the bar were also evaluated, both of which significantly modify the distribution of residual stresses along the profile of the bar. It became evident that an efficient pre-straightening of the wire is important because the results of simulations show that the curvature with the drawing force and the distribution of residual stresses along the bar Cold Drawn Bars increase as well as the bar has some remnant curvature, for both dies with an angle of 15 ° and 20 °. Thus, these results demonstrate the high influence of the parameters studied distortions in the appearance of the final product.

Aços carbono trefilados possuem como características excelentes propriedades mecânicas, estabilidade dimensional e bom acabamento superficial. Porém, para fornecimento deste material, um dos cuidados necessários é a proteção temporária contra a corrosão atmosférica, que pode ser definida como um processo resultante de reações químicas e/ou eletroquímicas, pelas quais metais e ligas se deterioram quando submetidos à ação climática. Para evitar / retardar este processo, usualmente é utilizada a aplicação de uma película de óleos formadores de barreira, protegendo o material base. Buscando avaliar a capacidade protetiva de óleos utilizados em materiais trefilados, foram selecionados 3 tipos de produtos usados no polimento e 3 tipos aplicados como proteção final. Diferentes combinações dos produtos foram avaliadas em amostras numa câmara úmida, mostrando que a capacidade protetiva dos óleos de proteção final está diretamente relacionada à sua densidade, diferentemente dos óleos de polimento que não apresentam uma relação direta com as propriedades avaliadas. Com base nestes resultados, pode-se prever a capacidade protetiva de óleos de proteção final utilizando sua densidade como referência, devido a esta relação ser linear, tendo outros fatores, como o tipo de óleo de polimento, afetando a constante da equação da curva. / Drawn carbon steel has excellent mechanical proprieties, dimensional stability and good surface quality as characteristics. But, to supply this material, a necessary care is the temporary protection against atmospheric corrosion, which can be defined as a process resulting from chemical and / or electrochemical reactions, in which metals and alloys deteriorate when subjected to climate action. To avoid / retard this process, usually it’s used an application of an oil coat that protects the base material. Trying to understand the protective capacity of oils used in drawn materials, 3 products used in polishing process and 3 applied as final protection were selected. Samples tested in humid chamber with different combinations of products were evaluated, showing that the protective capacity of oils used as final protection is directly related with their density, a relation that is not presented in polishing oils. With these results we can forecast the protective capacity of oils used as final protection employing its density as reference, because of the linear relation, having another factors, like the type of polishing oil, affecting the curve equation constant.

O aço 10B06 é utilizado na produção de fio máquina para trefilação. Por ser produzido em aciaria elétrica, o teor de nitrogênio desse aço tende a ser elevado, o que pode causar o fenômeno de envelhecimento, resultando em aumento de resistência e queda de ductilidade. Reduzir o teor de nitrogênio livre é uma forma de minimizar esse efeito, o que é realizado pela adição de boro. Dessa forma, o presente trabalho teve como objetivo estudar o efeito do boro no aço 10B06. Foram utilizadas amostras de fio máquina, diâmetro 5,50mm, e arame trefilado com teores de boro variando de 55 a 112ppm. Os dois principais fatores que influenciam a microestrutura e propriedades mecânicas do material são a composição química e o processo produtivo. Por esse motivo, inicialmente foi avaliada a etapa de resfriamento durante a laminação do fio máquina, por meio de uma análise termográfica. Foi encontrada a temperatura de 767ºC no início do resfriamento do material, valor próximo de Ac1, limite inferior do intervalo intercrítico. Esse fato favorece o enriquecimento da austenita em carbono, facilitando a formação de martensita e/ou austenita retida. Os resultados da análise metalográfica com Nital revelaram microestrutura composta de aproximadamente 88% de ferrita e 12% de perlita. Já o reagente Le Pera identificou ilhas de martensita e/ou austenita retida (MA), o que foi comprovado por análises de microscopia eletrônica de varredura. Os resultados de microdureza mostraram uma tendência de queda com o aumento do teor de boro. As medições de nanodureza confirmaram a presença do microconstituinte MA. A ferrita apresentou dureza na faixa de 280 - 320 HV, enquanto o MA ficou no intervalo de 349 - 424 HV. Comparando-se o limite de resistência obtido no fio máquina com menor teor de boro (55ppm - 434MPa) com o de maior (112ppm - 394MPa), observasse uma redução de 40MPa para um acréscimo de 57ppm de boro, confirmando o efeito esperado para esse elemento pela formação de BN. Utilizando os dados da curva tensão versus deformação foram obtidos os coeficientes de encruamento dos fios máquina, que apresentaram uma tendência de crescimento com o teor de boro, sendo que o material com 101ppm de boro mostrou o melhor valor para aplicação em processos de conformação. As análises fractográficas revelaram que os mecanismos de fratura presentes em todos os materiais foram a formação e coalescimento de microvidades. Considerando-se todas as análises realizadas nesse trabalho foi possível evidenciar o efeito do boro na redução do efeito do envelhecimento provocado pelo nitrogênio. Entre os testes realizados, os que apresentaram as melhores relações B/N foram os de teores 109 e 112ppm de boro. Essas relações estão próximas do valor máximo indicado de 0,8. / The 10B06 steel grade is applied to the production of wire rod for drawing. The steel is produced in an Electric Arc Furnace and this process can lead to higher nitrogen levels that cause strain aging resulting in an increase of the strength and ductility loss. The reduction of free nitrogen content through boron addition is one way to minimize this effect that can be done through boron addition. In this way, the present work aims to study boron effect on 10B06 steel. It was used wire rod, diameter 5,50mm and a cold-drawn wire rod with chemical composition from 55 to 112ppm of boron. The main factors that influence the microstructure and mechanical properties of the material are the chemical composition and the productive process. For this reason, initially, the cooling treatment was analyzed using thermography and it was found at the beginning of the cooling process a temperature of 767oC in the material, close to Ac1, lower limit of the intercritical interval. This temperature can facilitate the enrichment of carbon in the austenite, making easier martensite and/or retained austenite formation. The metallographic analysis with Nital etchant showed a microstructure composed of about 88% ferrite and 12% perlite, and Le Pera etchant identified martensite and/or retained austenite (MA), what was confirmed by scanning electron microscope analysis. Furthermore, nanohardness measurements confirmed the presence of the microconstituent MA, as ferrite presented hardness from 280 to 320 HV and MA from 349 to 424 HV. Microhardess results decreased with increasing boron content. A decrease of 40MPa in the tensile strength was observed between the wire rod with boron content of 55ppm (434MPa) and the one with 112ppm (394MPa), in agreement with the expected effect of the BN formation. It was possible to obtain hardening coefficient of the wire rod using the data of the stress versus strain curve, which increased with boron content, and the material with 101ppm of boron showed the best value for forming application. Fractographic analysis revealed that the fracture mechanisms in all the materials were the development and coalescing of microcavity. Considering all the analysis of this study it was possible to confirm boron\'s effect to reduce strain aging caused by nitrogen. Materials with 109 and 112ppm of boron presented the best B/N ratio, with values close to the maximum indicated, 0,8.

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