Bragecrim brazilian – German Collaborative Research Initiative on Manufacturing Technology



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BRAGECRIM - Brazilian – German Collaborative Research Initiative on Manufacturing Technology




RELATÓRIO FINAL DE ATIVIDADES DO BOLSISTA

Projeto:

Investigation and improvement of manufacturing process chain from cold drawing processes to indcution hardening

Processo: 001/09

Orientador: Profº Dr. Alexandre da Silva Rocha

Bolsista: Tomaz Fantin de Souza

Período da Bolsa: Janeiro de 2010 até Julho de 2010



  1. Resumo

Este relatório objetiva descrever as atividades desenvolvidas pelo bolsista de mestrado Tomaz Fantin de Souza em missão de estudos realizada no Institut für Umformtechnik und Leichtbau (IUL) na Technische Universität Dortmund (TU Dortmund) na Alemanha. O bolsista desenvolveu simulações computacionais do processo de trefilação do projeto “Investigation and improvement of manufacturing process chain from cold drawing processes to induction hardening” BRAGECRIM 001/09. O objetivo da missão de estudos foi obter o domínio de software de simulações computacionais e o desenvolvimento de simulações do processo de trefilação combinada.

  1. Introdução e Objetivos

O acelerado ritmo do desenvolvimento industrial obriga cada vez mais que os fenômenos dos processos de fabricação, bem como seus parâmetros e influência no produto final sejam conhecidos e controlados da melhor maneira possível, evitando perdas e gastos desnecessários.

Quando um material é transformado por deformação plástica origina tensões residuais que podem alterar dimensões e resposta do componente, além de causar empenamento mecânico, quebras durante outras etapas do processo de fabricação.

No processo de trefilação uma importante fonte de perdas durante o processamento do material são as distorções indesejadas, e estas distorções são relacionadas ao nível de tensões residuais no material.

Este estágio objetivou o aprendizado de um software de simulação computacional e posterior desenvolvimento da simulação de um processo de trefilação, para determinar o nível de distribuição das tensões residuais, tema de mestrado do bolsista. Este estágio foi desenvolvido no Institut für Umformtechnik



und Leichtbau (IUL) na Technische Universität Dortmund (TU Dortmund) na Alemanha, importante centro de pesquisa em processos de fabricação e teve duração de 6 meses, do período de 21 de janeiro de 2010 até 16 de julho de 2010, dia útil anterior à viagem de volta do bolsista. Os resultados obtidos permitirão aperfeiçoar as dimensões da peça de trabalho, puxador e fieira, de maneira que se evitem erros de projeto que possam acarretar custos elevados na sua correção.

Dentre as atividades programadas para que se atinjam os objetivos descritos acima estão:



  • Treinamento: software MSC.Superform;

  • Levantamento de condições de contorno: geometria do ferramental, coeficiente de atrito, potência, curvas de escoamento;

  • Modelagem do processo: desenho de ferramentas, alimentação e configuração inicial de Software;

  • Simulações: realizar as simulações computacionais para estudar os efeitos de diferentes parâmetros de trefilação: tensões e deformações, tensões residuais, temperatura, força;

  • Sugerir modificações: Caso se julgue necessário, utilizar as simulações numéricas como ferramenta para sugerir modificações no processo;

  • Análise dos resultados: comparação dos resultados numéricos com a literatura;

  • Comparação: após comparação dos resultados numéricos com os testes experimentais do mesmo problema.



  1. Plano de trabalho

Etapas desenvolvidas pelo bolsista no estágio:

Janeiro: treinamento no software MSC.Superform 2005, aula ministrada por pesquisador do IUL experiente na utilização no software, além de uma introdução ao método de elementos finitos. Após esta introdução, o bolsista desenvolveu os problemas propostos pelo Userguide do programa.

Fevereiro/Março: desenvolvimento de um modelo para o ensaio de compressão do anel, utilizando-se os parâmetros do problema real. Esse ensaio permitiu estimar o valor do atrito do processo, esse valor será utilizado como dado de entrada do software para a simulação da trefilação.

Abril/Maio: desenvolvimento de um modelo bidimensional para o processo de trefilação e obtenção dos resultados tensões residuais.

Junho/Julho: desenvolvimento de um modelo bidimensional para o processo de trefilação e obtenção dos resultados tensões residuais.


  1. Problematização e resultados obtidos:

O processo que se deseja simular é esquematizado na Figura 1 e representa um processo de trefilação combinada, onde o fio-máquina passa por 7

etapas: desenrolamento da bobina, pré-endireitamento horizontal, pré-endireitamento vertical, jateamento, trefilação, corte, polimento e endireitamento(PTN):



Figura 1 – Etapas do processo de trefilação combinada

Antes de se realizar a simulação do processo de trefilação, foi necessário simular o ensaio do anel para obtenção do valor do fator de cisalhamento de atrito, dado de entrada do software:

Parâmetros da simulação do ensaio do anel:


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