Simulação Numérica e Experimental do Processo de Forjamento de Componentes Industriais



Documentos relacionados
TECNOLOGIA DA DEFORMAÇÃO PLÁSTICA. VOL II APLICAÇÕES INDUSTRIAIS (Enunciados de Exercícios Complementares)

Programa de Unidade Curricular

Processo de Forjamento

Conceitos Iniciais. Forjamento a quente Forjamento a frio

Tecnologia Mecânica. Programa. Processamento Mecânico de Materiais Metálicos. Fundamentos. Estampagem. Luís Alves. Corte Arrombamento.

Hastes de Bombeio com Conexão Premium

Aula 3: Forjamento e Estampagem Conceitos de Forjamento Conceitos de Estampagem

Laboratório de transformação Mecânica LdTM / UFRGS Treinamento em Forjamento Versão:02/09/2013

MATERIAIS PARA ENGENHARIA DE PETRÓLEO - EPET069 - Conformação dos Metais

Critérios de falha. - determinam a segurança do componente; - coeficientes de segurança arbitrários não garantem um projeto seguro;

EM908 SEGUNDA AULA PROJETO DE MATRIZES PARA EXTRUSÃO A FRIO DE UM EIXO

Curso de Engenharia de Produção. Processos de Fabricação

Introdução Vantagens e Desvantagens A Quente A Frio Carga Mecânica Matriz Aberta Matriz Fechada Defeitos de Forjamento

Materiais em Engenharia. Aula Teórica 6. Ensaios mecânicos (continuação dos ensaios de tracção, ensaios de compressão e de dureza)

MATERIAIS METÁLICOS AULA 5

Processos de Fabrico. Ensaios de Dureza. A. M. Vasconcelos Lima

BETUME BORRACHA. Pedro Seixas, PROBIGALP. Luís Gomes, MOTA-ENGIL. Susana Maricato, GALP ENERGIA

ACTIVIDADE LABORATORIAL 1.3. SALTO PARA A PISCINA

[Ano] TREINAMENTO EM FORJAMENTO (44ª Edição) Tecnologia e Desenvolvimento do Processo de Forjamento. 17 e 18 de março de 2016

2005 José Miquel Cabeças

EFEITO DA ESTRUTURA BAINÍTICA EM AÇOS PARA ESTAMPAGEM

COMPORTAMENTO DE BLOCOS DE CONCRETO PRODUZIDOS COM ESCÓRIA DE ACIARIA PARA ALVENARIAS

1. PROCESSOS DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA

ANÁLISE NUMÉRICA DA ADERÊNCIA ENTRE AÇO E CONCRETO ENSAIO PULL-OUT TEST

CEMEF ENGENHARIA S/C LTDA. RELATÓRIO RT ANALISE ESTRUTURAL DE JANELA DE INSPEÇÃO. Cliente: INFRARED

MANEIRAS DE SE OBTER UMA DETERMINADA FORMA

BR KM 47 - GUARAMIRIM SC Fone Fax nitriondobrasil@terra.com.br

Plano de Aula Estruturada

COMPORTAMENTO DE ESTRUTURAS DE AÇO ENFORMADAS A FRIO E DIMENSIONAMENTO

Análise numérica de fundações diretas de aerogeradores Carlos A. Menegazzo Araujo, Dr. 1, André Puel, Msc 2, Anderson Candemil 3

Novas Tendências do Mercado de Laminação de Tiras a Frio (cilindros)

Telecurso 2000 Processos de fabricação Peça; Retalho; Tira.

2º EXAME DE TECNOLOGIA MECÂNICA

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS CCT CURSO DE TECNOLOGIA EM SISTEMAS DE INFORMAÇÃO

Facear Concreto Estrutural I

ENSAIOS MECÂNICOS Permitem perceber como os materiais se comportam quando lhes são aplicados esforços

As soluções de janelas de guilhotina ZENDOW são a escolha adequada para obras de renovação arquitectónica.

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica

A IMPORTÂNCIA DA LUBRIFICAÇÃO EM SISTEMAS TRIBOLÓGICOS

3. Programa Experimental

ENGENHARIA DE FORTIFICAÇÃO E CONSTRUÇÃO CADERNO DE QUESTÕES

13 o Encontro Técnico DER-PR

METAL DURO POR ESPECIALISTAS

METALURGIA DO PÓ (SINTERIZAÇÃO) 1. Introdução Transformação de pó de metais em peças pela aplicação de pressão e calor (sem fusão do metal base).

PPMEC UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO JOÃO DEL REI PROCESSO SELETIVO DO SEGUNDO SEMESTRE DE 2014

Plano de Trabalho Docente Ensino Técnico

ANÁLISE ESTRUTURAL DE RIPAS PARA ENGRADAMENTO METÁLICO DE COBERTURAS

MECÂNICA DOS FLUIDOS 2 ME262

ESTADO DE MATO GROSSO SECRETARIA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE SINOP DEPARTAMENTO DE

SECTOR DA FABRICAÇÃO DE ARTIGOS DE BORRACHA E MATÉRIAS PLÁSTICAS

MIEC MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA CIVIL 2014/2015 PROPOSTA DE TEMAS PARA DISSERTAÇÃO RAMO DE ESPECIALIZAÇÃO/ ÁREA CIENTÍFICA: ESTRUTURAS

COMPORTAMENTO DOS MATERIAIS SOB TENSÃO. Prof. Rubens Caram

Disciplina: Resistência dos Materiais Unidade I - Tensão. Professor: Marcelino Vieira Lopes, Me.Eng.

RELATÓRIO TÉCNICO. Joaquim Carneiro

FICHAS DE PROCEDIMENTO PREVENÇÃO DE RISCOS

Estudo numérico experimental para avaliação de uma ligação parafusada viga-coluna com chapa de topo

TRATAMENTOS TÉRMICOS DOS AÇOS

MÁQUINAS DE EQUILÍBRIO

Plano de Trabalho Docente Ensino Técnico

DESCRITIVO TÉCNICO - EST 1

CONTROLE NUMÉRICO E AUTOMATIZAÇÃO INDUSTRIAL INTRODUÇÃO: NOÇÕES BÁSICAS DE CNC

Departamento Formação Básica Engenharia Civil Disciplina. Matéria. Fenômenos de Transporte. Código. Carga Horária (horas-aula) 120

Resultados e Discussões 95

TW103 TW203 MAIS QUE PRODUTOS. PRODUTIVIDADE.

Avaliação do desempenho estrutural de pontes

Aula 7 - Ensaios de Materiais

Propriedades Mecânicas dos Aços DEMEC TM175 Prof Adriano Scheid

PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS METAIS

INTRODUÇÃO À ANÁLISE DE ESTRUTURAS

HYDAC KineSys Sistemas de acionamento

Exactidão da medição

gl2 plus DESCRIção VANTAGENS

Planificação anual de 3º ciclo de Educação Tecnológica 7º e 8º ano

Exemplos das perguntas para Teste e defesas de Oficinas Gerais Serralharia

CÓDIGO DENOMINAÇÃO CR TEÓR. PRÁT. TOTAL GNE-130 ELEMENTOS DE MÁQUINAS

TÍTULO: A nova lei do ruído. AUTORIA: Ricardo Pedro. PUBLICAÇÕES: TECNOMETAL n.º 166 (Setembro/Outubro de 2006) INTRODUÇÃO

A metodologia proposta pela WEG para realizar este tipo de ação será apresentada a seguir.

A seguir será dada uma classificação ampla da Mecânica dos Fluidos baseada nas características físicas observáveis dos campos de escoamento.

Introdução ao Projeto de Aeronaves. Aula 36 Dimensionamento Estrutural por Análise Numérica

2 Processo de Laminação

Total de páginas: 8 1

A gestão de operações encarrega-se do estudo dos mecanismos de decisão relativamente à função operações.

Seminário de Geomática nas Obras de Engenharia e Infraestrutura. Tecnologia Laser Scanning

improvements of the conditions of work and the health of the workers: a case study

POROSIMETRIA AO MERCÚRIO

Desafios e benefícios no uso de plásticos de engenharia para substituir peças de metal

LIGAÇÕES DE PEÇAS METÁLICAS AO BETÃO COM BUCHAS CONCEPÇÃO E PORMENORIZAÇÃO

Automação Hidráulica

ANEXO A CADERNO DE ENCARGOS DA OBRA EN 244 BENEFICIAÇÃO ENTRE PONTE DE SÔR E O ENTRONCAMENTO

Introdução ao Método dos Elementos Finitos Conceitos Iniciais Divisão do Domínio e Funções de Base Aplicação do Método dos Resíduos Ponderados ao

INFORMAÇÃO -PROVA DE EQUIVALÊNCIA À FREQUÊNCIA

Laboratório rio de Polímeros e Materiais

Dureza de materiais metálicos

Diagrama de Precedências

Desempenho ao longo da linha. Sistemas Schuler de automação. Forming the Future

Reabilitação e Reforço de Estruturas

Plano de Trabalho Docente Ensino Técnico

CAMPUS CRUZ DAS ALMAS Edital 01/2010. Área de Conhecimento

IV Seminário de Iniciação Científica

Transcrição:

Simulação Numérica e Experimental do Processo de Componentes Industriais Mestre M. Leopoldina Alves Seminários de Engenharia Mecânica 4 Dezembro 00

Simulação Numérica e Experimental do Processo de Componentes Industriais 1. Redução do consumo de matéria prima. Redução do tempo de fabrico e desperdício de matéria prima 3. Melhores características mecânicas devido ao facto da microestrutura forjada a frio ser mantida intacta 4. Melhor aptidão ao uso, resultante de melhores propriedades mecânicas 5. Possibilidade de se efectuarem reduções dimensionais na medida em que certas sobrespessuras de maquinagem não são necessárias no forjamento de precisão 6. Eventuais reduções no ruído devido a melhores características mecânicas (< folgas e desgastes) UE 15 milhões automóveis (90 % caixas velocidade) Ex: Fiat Bravo: milhões/ano 1 eng: 4-8 milhões (1 milhão 600 mil contos) 1. Vida limitada da ferramenta devido às elevadas cargas a que é sujeita Corte Arranque Apara Forjamento Convencional a Quente Forjamento Precisão a Frio

Simulação Numérica e Experimental do Processo de Componentes Industriais Objectivos Validação e aplicação da tecnologia do forjamento de precisão ao fabrico de componentes industriais Adaptação e validação de técnicas de prototipagem virtual ao forjamento de precisão de componentes industriais Projecto e fabrico de ferramentas flexíveis de forjamento para o fabrico de componentes industriais Metodologia Prototipagem virtual de engrenagens de dentes rectos através de modelos numéricos bi e tridimensionais (método dos elementos finitos e método do limite superior) Concepção e fabrico de componentes activos para uma ferramenta flexível destinados àprodução laboratorial de espécimes para ensaio Fabrico de componentes

Simulação Numérica e Experimental do Processo de Componentes Industriais Critérios de Plasticidade (von Mises) σ e = ( σ1 σ ) + ( σ σ 3 ) + ( σ 3 σ1 Relações Tensão-Extensão no Domínio Plástico (Equações Constitutivas de Levy- Mises) ε p ij = 3 ε p σ σ ' ij ) σ = σ = σ i j k Valores Efectivos de Tensão, Extensão e Velocidade de Deformação σ k σ e σ e σ i σ j Corte por um plano σ = 0 k [( σ ) ( ) ] 1/ 11 σ + ( σ σ 33 ) + σ 33 σ 11 + 6( σ1 + σ 3 σ 31) 1 σ = + [( dε dε ) + ( dε dε ) + ( dε dε ) + 6( dε + dε dε ] 1/ d ε = + 3 11 33 33 11 1 3 31) von Mises Corte por um plano σ + σ + σ = Cte. i j k ε = 3 ε 11 ε + ε ε 33 + ε 33 ε 11 + 6 ε 1 + ε 3 + ε 31 1/

Simulação Numérica e Experimental do Processo de Componentes Industriais Teoria Elementar da Plasticidade de Processos de Enformação Plástica Teoria da Plasticidade Mét. Fatia Elementar Mét. Energia Uniforme Infinitesimal Mét. das Linhas de Escorregamento Mét. da Visioplasticidade Mét. Limite e Inferior Mét. Geral de Hill Mét. Resíduos Ponderados Mét. Elementos (Formulação Escoamento Plástico) Finita Mét. Elementos (Formulação Sólida)

Simulação Numérica e Experimental do Processo de Componentes Industriais De entre todos os campos de velocidade cinematicamente admissíveis, o real minimiza o funcional, W W V = = W V W D V + W σ ε dv π D = V = τ u ds S D + W σ εdv + (Potência consumida nas descontinuidades e interfaces de atrito tensões exteriores) (Potência interna de deformação) T W T = S T S i D T u τ u ds π i ds (Potência devido a tensões exteriores) S T T u i i ds Discretização do σ εdv + τ u ds = M m= 1 ( m) m ) V S S ( ( m ) D T Tiu ids

Simulação Numérica e Experimental do Processo de Componentes Industriais Formulação de escoamento plástico baseada no método da função de penalidade: V t = mk σ δε dv + K ε δε dv - F δu ds = 0 π V = V V u τdu C r SC 0 r S F ds i i V K ε V volume de controlo delimitado pelas superfícies e S F constante de penalidade velocidade de deformação volumétrica Discretização por elementos finitos da equação anterior por elementos hexaedrais isoparamétricos de oito nós : S U M m= 1 m {[ σ P + K Q] { v } { } n- 1 n = F = 1 K - dv P n 1 m ε V n-1 Q = F = m V m S T C T BC NTdS T m B dv m m (1) N matriz que contém as funções de forma do elemento B matriz das velocidades de deformação C forma matricial do símbolo de Kronecker D matriz que relaciona as tensões desviadoras com as velocidades de deformação, de acordo com as equações constitutivas de Levy-Mises. K=B T DB

(dio-di)/dio Simulação Numérica e Experimental do Processo de Componentes Industriais 100 80 60 40 0-0 -40-60 -80-100 1. Caracterização do Mecânica e Tribológica do Material e Lubrificantes. Ferramenta utilizada no 3. Procedimento Experimental de Suporte ao 4. Simulação Numérica Realizada no Âmbito do 5. Resultados 0 0 10 0 30 40 50 60 70 80 90 100 (ho-h)/ho Tensão(N/mm^) 50 00 150 100 50 m=0 m=0.05 m=0.1 m=0.1 m=0.15 m=0. m=0.3 m=0.5 Experimental Curva de tensão-extensão do alumínio Al Mg Si 1 (DIN 175) Experimental 0 0 0.5 1 1.5 Extensão

Simulação Numérica e Experimental do Processo de Componentes Industriais 1. Caracterização do Mecânica e Tribológica do Material e Lubrificantes. Ferramenta utilizada no 3. Procedimento Experimental de Suporte ao 4. Simulação Numérica Realizada no Âmbito do 5. Resultados Suporte Contentor Matriz encamisada por contentor com pré-tensão de compressão Punção Prato

Simulação Numérica e Experimental do Processo de Componentes Industriais 1. Caracterização do Mecânica e Tribológica do Material e Lubrificantes. Ferramenta utilizada no 3. Procedimento Experimental de Suporte ao 4. Simulação Numérica Realizada no Âmbito do 5. Resultados Componentes Activos Suporte Suporte do contentor Contentor Matriz Punção Provete Engrenagem Prato

Simulação Numérica e Experimental do Processo de Componentes Industriais 1. Caracterização do Mecânica e Tribológica do Material e Lubrificantes. Ferramenta utilizada no 3. Procedimento Experimental de Suporte ao 4. Simulação Numérica Realizada no Âmbito do 5. Resultados 10 100 Dureza (HV) 80 60 40 HV = -9,5054ε + 4,064ε + 79,469 Valores 0 0 0 0, 0,4 0,6 0,8 1 1, 1,4 1,6 Extensão Efectiva Determinação experimental da distribuição de extensão efectiva através de medições de microdurezas Vickers, HV-0.5 Levantamento da geometria das engrenagens Medição da geometria do contentor e da matriz (interferência específica real)

Simulação Numérica e Experimental do Processo de Componentes Industriais 1. Caracterização do Mecânica e Tribológica do Material e Lubrificantes. Ferramenta utilizada no 3. Procedimento Experimental de Suporte ao 4. Simulação Numérica Realizada no Âmbito do 5. Resultados Simulação Numérica Tridimensional Simulação Numérica através do Descontinuidade da velocidade entre a zona 7 e 8 de deformação plástica pelo

Simulação Numérica e Experimental do Processo de Componentes Industriais Extensão Efectiva (Experimental) Extensão Efectiva (Tridimensional) Extensão Efectiva (Bidimensional)

Simulação Numérica e Experimental do Processo de Componentes Industriais 500 400 Experimental Simulação Numérica 3D Mét. Limite Força (kn) 300 00 100 0 0 1 3 4 5 6 Deslocamento (mm)

Simulação Numérica e Experimental do Processo de Componentes Industriais σ = 177. 46 ε 0.190 (MPa) Alumínio tecnicamente puro (99.95%) (1000 elementos hexaedrais : estágio inicial, 4% e 75% de redução de altura) 1.5 1.5 0.5 0.63 0.4 0.63 0.48 0.54 0.60 0.63 0.4 0.49 0.49 0.54 0.60

Simulação Numérica e Experimental do Processo de Componentes Industriais σ = 94 ε 0.58 Aço LFM P a t0 d0 ( MPa) Força (kn) 16 14 1 10 Experimental 8 Simulação 3D 6 Simulação D 4 0 0 5 10 15 0 5 30 Deslocamento (mm) Zona de Pré-Deformação Zona Deformada d e rd b Zona em Deformação c

Simulação Numérica e Experimental do Processo de Componentes Industriais

Simulação Numérica e Experimental do Processo de Componentes Industriais

Simulação Numérica e Experimental do Processo de Componentes Industriais. Estabelecimento de um processo de enformação plástica na massa adequado ao fabrico de componentes industriais. Desenvolvimento de um processo tecnológico que conduz a reduções significativas do ciclo de produção e dos custos indirectos que lhe estão associados, nomeadamente através da eliminação de maquinagens e operações de acabamento subsequentes. Redução de custos devido ao melhor aproveitamento da matéria prima; os custos da matéria prima são uma fracção importante do custo total de um componente forjado. Acréscimos de produtividade na enformação plástica de metais; os equipamentos de forjamento convencionais têm baixas taxas de utilização das suas capacidades em virtude dos tempos de montagem, desmontagem e ensaio de ferramentas serem elevados. Desenvolvimento de ferramentas flexíveis. A simulação numérica através do método dos elementos finitos consegue descrever de uma forma adequada o escoamento, do material no interior das matrizes

Simulação Numérica e Experimental do Processo de Componentes Industriais Mestre M. Leopoldina Alves Seminários de Engenharia Mecânica 4 Dezembro 00

Simulação Numérica e Experimental do Processo de Componentes Industriais Mecânica da Deformação Tensões Equações Constitutivas. Lei de Hooke. Eq. Levy Mises Deformações 1. Equações de Equilíbrio. Condições de Fronteira 3. Critérios de Plasticidade 1. Equações de Compatibilidade. Condições de Fronteira 3. Incompressibilidade. Lei do Comportamento do Material (σ/ε - σ/ ε ). Geometria Inicial (material e ferramentas). Atrito na interface material/ferramenta.

Simulação Numérica e Experimental do Processo de Componentes Industriais - Soluções propostas para a caracterização do campo de velocidades nas diferentes zonas de deformação plástica da engrenagem Haeyong Cho et al - N é o número de dentes da engrenagem; N segmento; 5 zonas de deformação Choi et al - N é o número de dentes da engrenagem; N segmento; 8 zonas de deformação Chitkara e Bhutta - N é o número de dentes da engrenagem; N segmento; 3 zonas de deformação

Simulação Numérica e Experimental do Processo de Componentes Industriais 300 3000 TProcessamento/ Tmin 50 00 150 100 50 0 Malha I 1536 5 55 0 500 1000 1500 000 500 3000 3500 Graus de Liberdade Força (KN) 900 800 700 600 500 400 300 00 100 0 Experimental I_Form3 (75 elem.) I_Form3 (51 elem.) I_Form3 (1000 elem.) 0 5 10 15 0 Deslocamento (mm)