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Simulação
Junho/Julho - 2022
Previsão de fraturas dúcteis em simulações computacionais da conformação mecânica P. M. S. Araújo, M. T. P. Aguilar, A. E. M. Pertence, A. D. da Silva, P. R. Cetlin
A fabricação de semi-acabados e acabados por conformação mecânica é muito empregada industrialmente e envolve exigências diversas em relação às características dos produtos obtidos. Uma das mais importantes é a ausência de fraturas generalizadas ou localizadas, causadas pela deformação imposta, conhecidas como “fraturas dúcteis”. Por outro lado, processos como o corte de barras e chapas são baseados na fratura controlada das peças sob processamento. Por isso é de interesse tecnológico a previsão e o controle dessas fraturas, visando à sua ausência ou à sua ocorrência deliberada. O uso da simulação computacional dos processos de conformação permite uma análise da ocorrência de fraturas dúcteis durante a conformação mecânica, pelo uso de critérios de dano e pela adoção de um “dano crítico” para cada material. O presente artigo discute essa abordagem, apresentando alguns dos critérios de dano existentes e as dificuldades envolvidas nessas simulações.
A
fabricação em larga escala de produtos metálicos acabados e semi-acabados, especialmente de aços, por conformação mecânica, é largamente empregada pela humanidade há muitos séculos. Há uma variedade imensa de tais processos (laminação, forjamento, extrusão, trefilação, conformação de chapas etc.), executados a frio e a quente, e que envolvem um grande número de exigências relativas às matrizes empregadas, interfaces entre a peça sob processo e as matrizes e propriedades finais do produto. Entre essas propriedades é importante a integridade da peça, do ponto de vista da ausência de fraturas generalizadas ou
Figura 1 – (a) Fratura superficial no recalque a frio de corpo de prova tronco-cônico de aço ABNT 1020; (b) Fraturas superficiais causadas pela trefilação de arame de aço ABNT 1045
localizadas, seja na sua superfície ou no seu interior. Tais fraturas estão associadas à presença de tensões e deformações plásticas, e são conhecidas como “fraturas dúcteis”. As figuras 1 e 2 ilustram
Pedro Malaquias Stemler Araújo (pedrostemler@ufmg.br) é graduando em Engenharia Metalúrgica; Maria Teresa Paulino Aguilar (teresa@ufmg.br), Haroldo Béria Campos (beriacampos@uol.com.br), Antonio Eustáquio de Melo Pertence (pertence@demec.ufmg.br), Alisson Duarte da Silva (alissonds@ufmg.br) e Paulo Roberto Cetlin (pcetlin@demec.ufmg.br) são professores doutores do Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG). Reprodução autorizada pelos autores.
casos dessas fraturas. Por outro lado, em alguns processos de conformação mecânica, tais como o corte de barras e de chapas, as fraturas dúcteis são necessárias, mas exige-se que ocorram de forma controlada, quanto à sua localização e ao seu acabamento. Do ponto de vista mecânico, observa-se que as seguintes grandezas têm efeito sobre a ocorrência da
