UNIVERSIDADE DO FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL Programa de Pós-Graduação em Minas, Metalurgia e de Materiais. Ensaios de Materiais Metalúrgicos
Relatório de aula prtica! Ensaio prtica! Ensaio de anisotropia e Erichsen.
Gabrieli Borges Ugioni Felipe
! de "gosto de #!$%.
Resumo
Esse relatório foi desenvolvido na aula prática da disciplina de Ensaios de Mate Materi riai aiss Meta Metalú lúrg rgic icos os,, no qual qual,, fora foram m feit feitos os ensa ensaio ioss de fabr fabric icaç ação ão (ani (aniso sotr trop opia ia e Eric Erichs hsen en)) co com m o intu intud do o de aval avalia iarr as ca carrac acte ter rst stic icas as intrnsecas do material, bem com, seu coe!ciente de anisotropia e tipo de defo deform rmaç ação ão"" Essa Essass info inforrma maç# ç#es es sã são o de muit muita a relev elev$n $nci cia a na etap etapa a de produção de um material, por e%emplo" & material utili'ado para o ensaio de anisotropia foi o alumnio , no qual, foi previamente preparado e disponibili'ado pronto para a aula prática" *ara o ensaio de Erichsen, foram utili'ados dois materiais diferentes (aço ino% e +*) em tr-s $ngulos diferentes (, ./ e 01) e posteriormente, comparado seus resultados" resultados" *alavras2chave3 *alavras2chave3 anisotropia, estiramento, Erichsen, estampagem"
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Introdução
&s ensaios de fabricação ob4etivam determinar a conduta dos materiais envolvidos diretamente na fabricação, em geral, nos processos que envolvem a conformação mec$nica de chapas, tiras, tubos, entre outros 56 &s ensaios de fabricação procuram avaliar as condiç#es de conformação que evitem defeitos como rugas, trincas de bordas (no caso da estampagem de copos), entre outros" 576 8o caso de dobramento, ensaios são muito importantes na determinação do retorno de curvatura devido 9s deformaç#es elásticas do material, permitindo obter2se valores fsicos precisos sobre o a4uste necessário ao $ngulo para o qual uma determinada curva se4a obtida5:6" Ductilidade nas chapas
; operação de estampagem envolve dois tipos de deformaç#es3 o estiramento, que < o a!namento da chapa, e a estampagem propriamente dita, que consiste no arrastamento da chapa para dentro da cavidade da matri' por meio de um punção" 576 8essa operação, a chapa !ca presa por um su4eitador que serve como guia para o arrastamento, conforme mostra a !gura 3
=endo assim, ; ductilidade < a caracterstica básica para que o produto possa ser estampado" Ensaio de embutimento
& ensaio de embutimento tem como ob4etivo avaliar a estampabilidade de chapas ou tiras, relacionando as caractersticas mec$nicas e estruturais das peças com má%imas deformaç#es possveis de serem reali'adas sem que ocorra ruptura56" =endo assim, os ensaios de embutimento permitem deformar o material quase nas mesmas condiç#es obtidas na operação de produção propriamente dita, só que de maneira controlada, para minimi'ar a variação nos resultados 576" ;bai%o estão relacionados os principais ensaios de embutimentos3 a) Ensaio Erichsen3 consiste na deformação de uma tira metálica presa em uma matri' com punção esf ; altura h do copo < o ndice Erichsen de embutimento576, conforme mostra a !gura 73
b) Ensaio Olsen3 < semelhante ao ensaio Erichsen, com algumas variaç#es na dimensão do equipamento56"
Ensaio de anisotropia
;nisotropia < a caracterstica que uma subst$ncia possui em que uma certa propriedade fsica varia com a direção" ; obtenção dos coe!cientes de anisotropia planar e normal < reali'ada por meio de um ensaio de tração, seguindo a norma E/?2" & coe!ciente de anisotropia < a ra'ão entre a deformação principal na direção da largura e na espessura de um corpo de prova de tração5:6" *ara determinar o coe!ciente de anisotropia normal e planar são retirados corpos de prova a , ./ e 01 em relação a direção de laminação" &s coe!cientes de anisotropia podem ser divididos em3 a) Anisotropia normal: Este par$metro indica a habilidade de uma certa chapa metálica resistir ao a!namento, quando submetida a forças de tração e@ou compressão, no plano" Am material com anisotropia normal B signi!ca que o mesmo < isotrópico" b) Anisotropia planar: Cndica a diferença de comportamento mec$nico que o material pode apresentar no plano da chapa>
Ensaio de dobramento
Donsiste em dobrar um corpo de prova de ei%o retilneo e seção circular, retangular ou quadrada, assentado em dois apoios afastados a uma dist$ncia especi!cada, de acordo com o tamanho do corpo de prova, por meio de um cutelo, que aplica um esforço perpendicular ao ei%o do corpo de prova, at< que se4a atingido um $ngulo dese4ado"
Esse ensaio fornece uma indicação qualitativa da ductilidade do material" &s ensaios de embutimento são reali'ados por meio de dispositivos acoplados a um equipamento que transmite força" *odem ser feitos na 4á conhecida máquina universal de ensaios, adaptada com os dispositivos próprios, ou numa máquina espec!ca para este ensaio" 8o dobramento de uma chapa, devem2se analisar par$metros como o encruamento do material e o raio mnimo em que esse pode ser dobrado sem que ocorra a ruptura, o retorno elástico do dobramento após a retirada da carga e a formação de defeitos na região dobrada" 56 2
Procedimento Experimental
&s corpos de prova para os ensaios foram previamente preparados e disponibili'ados prontos para o ensaio" *ara o ensaio Erichsen, o corpo de prova de alumnio com
mm de espessura foi !%ado na máquina universal de ensaio atrav
Tabela 1: Cura de de!ormação m"dia para ensaio Erichsen para açoscom espessura at" 2 mm
M;GEHC;C= D&8I&HME G;JEK; 2 L7 +eformação m
*ara o ensaio de anisotropia, utili'ou2se o mesmo material e velocidade da máquina utili'ado no ensaio de Erichsen, sendo trocado apenas as garras necessárias para a reali'ação do e%perimento" ;s larguras e espessura dos corpos de prova estão disponibili'ados abai%o3 Tabela 2: #imens$es dos CP P#%&&
Tabela ': #imens$es do CP aço inox '&(
*osteriormente, foi feito o ensaio de tração e os corpos de prova foram deformados plasticamente at< abai%o da estricção e os dados de deformação aferidas pelo e%tensPmetros foram disponibili'ados a !m de reali'armos os cálculos e análises teóricas" '
de prova /, < possvel observar uma grande discrep$ncia no ndice de anisotropia, causado pela discrep$ncia nos valor da largura do D*: a ./1, onde, certamente, possui algum erro de medida, visto que QfogeR do padrão dos demais corpos de prova" &s valores de coe!ciente de anisotropia, coe!ciente m
Resultados e #iscussão
Ensaio de anisotropia
&s valores de coe!ciente de anisotropia, coe!ciente m
de ao
*or observação da tabela /, < possvel perceber que, da mesma forma que acontece que o material +*, todos os coe!cientes de anisotropia possuem valor maior que , o que signi!ca que será possvel a estampagem desse material" Domparando os dois materiais, pode2se di'er que o +* possui uma maior facilidade de ser estampado, pois, possui valores maiores de coe!ciente de anisotropia" Ensaio de Erichsen
8a tabela . < possvel observar que os tr-s materiais possuem coe!ciente m
& corpo de prova de alumnio foi submetido ao Ensaio Erichsen e apresentou inicio de fratura, quando F B ,O mm" 8a superfcie de tração, apresentou ocorr-ncia de superfcie do aparecimento do efeito Qcasca de laran4aR"
Dom o valor da altura de ,O mm e por meio de inspeção da tabela , o material está no grupo L7, ou se4a, material com deformação m
utili'ando a altura F, conhecida após o ensaio e relacionando2a com a tabela da curva de deformação m
"onclus#o
8o ensaio de anisotropia, foi possvel concluir que nenhum dos materiais < isotrópico, pois, valores diferente de foram encontrados nos coe!cientes de anisotropia, ou se4a, ambos os materiais possuem diferentes propriedades fsicas dependendo da direção considerada" ;inda foi possvel observar que o material com maior facilidade de ser estampado < o aço ino%, devido ao seu coe!ciente de anisotropia ser maior que o encontrado no +*" Tá no ensaio de Erischsen, foi possvel observar que o material utili'ado (alumnio) foi classi!cado como um material com deformação m
56 L;HDC; ;> =*CM T";> =;8G&= ;"D Ensaios mec,nicos de materiais- Ed KGD 7" Hio de Taneiro HT" 576 D&=G;, IEH8;8+&" Ensaios tecnológicos" Dentro *aula =ou'a" =ão *aulo" 7 5:6 Tunior E- #eterminação do .rau de con!ormabilidade de chapa de aço para suporte de coluna de direção e identi)cação de similar nacional +issertação de mestrado"
Aniversidade Iederal do *araná, 77"
