metodologia para escolha de materiais com bases na

7º CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA DE FABRICAÇÃO 7th BRAZILIAN CONGRESS ON MANUFACTURING ENGINEERING

20 a 24 de maio de 2013 – Penedo, Itatiaia – RJ - B rasil May 20th to 24th, 2013 – Penedo, Itatiaia – RJ – Brazil

© Associação Brasileira de Engenharia e Ciências Mecânicas 2013

METODOLOGIA PARA ESCOLHA DE MATERIAIS COM BASES NA SIMULAÇÃO NUMÉRICA DO PROCESSO DE ESTAMPAGEM DE

CHAPAS

Reinaldo Oliveira, [email protected] ¹ Luciano Pessanha Moreira, [email protected] ² ¹ MA Automotive Brasil, Av. Renato Monteiro 6200 A, CEP 27570-000, Porto Real,RJ, Brasil. ² Universidade Federal Fluminense. Av. dos Trabalhadores, 420, CEP 27255-125, Volta Redonda, RJ, Brasil.

Resumo: O presente trabalho tem como objetivo apresentar uma metodologia de análise de parâmetros do processo de estampagem para escolha de aços alternativos ao preconizado para o produto visando redução de peso e /ou custo. Tal metodologia com bases em experimentos de laboratório, medidas de deformações realizadas em estampados e simulação numérica por elementos finitos. O produto analisado é uma peça externa de um veículo automotivo denominada Tampa do Motor Modelo A1 a qual passaremos a denominar TMA1, para este processo foram analisados alguns parâmetros relacionados à estampabilidade de quatro aços, cujas propriedades foram determinadas por meio de ensaios de tração uniaxial. Os blanks foram previamente marcados com grade de quadrados de 2.5 mm para posterior análise de deformações superficiais com auxílio de sistema automático de aquisição e correlação de imagens digitais. Foram realizadas simulações numéricas com o programa AutoForm no qual foram considerados os parâmetros de encruamento e anisotropia plástica dos materiais analisados. Os resultados são apresentados em termos de previsões de deformações nos produtos e esforços de estampagem em comparação aos limites de conformabilidade fornecidos pelo fabricante dos aços em conjunto com as medidas experimentais de deformações obtidas para cada tipo de aço adotado. Foi possível concluir que esta metodologia conjunta fornece melhores condições para escolha adequada de material, aquele de menor peso ou custo relacionado à melhor conformabilidade, assim como permite antecipar possíveis ajustes de geometria de ferramental que visem à otimização de parâmetros de processo. Palavras-chave: estampagem de chapas, conformabilidade, simulação computacional.

1. INTRODUÇÃO O valor do material representa uma fração elevada no custo total do produto, de modo que uma otimização na

estampagem se faz necessária, tendo em vista que vários são os fatores que tem grande influência naquilo que é denominado conformabilidade, ou seja, a capacidade de uma chapa metálica adquirir uma forma final pré-definida na ausência de defeitos como rupturas, estricções locais pronunciadas e deformações citando apenas os mais comuns. Uma forte relação de parâmetros de materiais diretamente relacionados à curva de endurecimento ao critério de plasticidade adotado e a CLC, já foi demonstrada por outros autores, entre os quais segundo Hosford (2010), Hill (1948) foi pioneiro na apresentação de um estudo completo para a plasticidade anisotrópica aplicada aos processos de conformação de chapas.

Entre os materiais que compõe as grades a serem consideradas para escolha daquele que apresente a melhor relação de custo e peso estão os materiais BH, Bake Hardenable, neste trabalho estes aços são denominados E180BH e E220BH. Outro grupo de materiais representados neste trabalho são os materiais IF, aços livres de interstício, denominados neste trabalho de E e ES, estes aços apresentam baixo limite Nesta situação, pequenas diferenças nas propriedades de material, condições de ferramentas e lubrificação podem causar mudanças consideráveis no andamento do processo, demandando experiência e habilidade sobre a análise de falhas e o diagnóstico na conformação.

No sentido de estabelecer uma metodologia que assegure resultados confiáveis no menor tempo possível, com a utilização do menor número de simulações a conjugação de previsões numéricas e procedimentos experimentais deve ser considerada conduzindo a uma maior assertividade no que diz respeito da convergência dos resultados de simulação e a resposta verificada no processo industrial. O estabelecimento de tal método industrial constitui o objetivo deste trabalho, ou seja, a consolidação de uma metodologia que minimize o tempo com ajuste de ferramentas em função de testes de materiais alternativos e a escolha de um material que represente a melhor relação entre custo e estampabilidade.

7º C O N G R E S S O B R A S I LE IR O D E E N GE N H A R IA D E F A B R I C A Ç Ã O 2 0 a 2 4 de M a i o de 2 0 13 . P e n e d o , I t a t i a i a - R J


2. MATERIAIS

2.1. Materiais Foram tomados quatro materiais de nuances apontadas pelo cliente como substitutivas para objeto de estudo. As

propriedades mecânicas bem como sua composição química serão apontadas em tabelas a seguir. O material é recebido na forma de chapas metálicas paletizadas, com oleamento protetivo padronizada em 2g/m² por chapa em ambas as faces, tal óleo protetivo é em realidade um composto de aditivos anticorrosivos e solventes leves com o objetivo de garantir proteção contra as intempéries e lubrificação mínima para o processo de estampagem, a viscosidade está compreendida entre 1,5 e 3,0 para ensaios realizados a 40° C, com densidade variando entre 0,800 e 0,830 g/cm³. No recebimento são realizadas inspeções visuais com respeito à integridade do acondicionamento e a validação dos parâmetros de material constantes do certificado de matéria prima. Todos os materiais em análise contam com revestimento de zinco puro com espessura de camada 7µm para cada lado da chapa. A tabela a seguir apresenta a composição química para os quatro materiais objetos de estudo, que foi obtida a partir de dados fornecidos pelo fabricante de material:

Tabela 1 - Composição química em percentual de peso (Arcelor Mittal).

C Si Mn P S Cr Al Cu Ti Nb B N E 0,0012 0,0080 0,1900 0,0150 0,0050 0,0140 0,041 0,0050 0,0420 0,0009 0,0001 0,0021

ES 0,0009 0,0060 0,1200 0,0130 0,0060 0,0170 0,037 0,0060 0,0440 0,0010 0,0001 0,0013

E180BH 0,0014 0,0050 0,2100 0,0330 0,0060 0,0210 0,040 0,0050 0,0060 0,0010 0,0010 0,0023

E220BH 0,0019 0,0030 0,3000 0,0420 0,0150 0,0140 0,044 0,0090 0,0020 0,0260 0,0011 0,0036 As propriedades mecânicas para cada um dos materiais elencados para este estudo foram obtidas a partir de ensaios

de tração uniaxial realizado em máquina universal e automatizada da marca Instron, equipada com garras Pneumatic Grip Control CN2716-110 com capacidade de 100KN ou 22.500 LB, a medição da evolução de deformações sobre o corpo de prova foi realizada com vídeo extensômetro AVE e SVE 2663821, a depuração dos resultados foi realizada em modo on line com software Bluehill versão 2.13.580.

A definição do índice de Lankford ou anisotropia plástica foi tomada a 90° da direção de laminação em decorrência de as normas pelas do cliente final que pautaram os ensaios assim o exigisse, Moreira et al., (2005) apresenta esquematicamente a orientação de um corpo de prova tomado fora dos eixos de simetria ortotrópica:

Figura 1 – Esquema do ensaio de tração uniaxial em chapas finas realizado fora dos eixos de simetria

ortotrópica (Moreira et al., 2005). Para cada um dos materiais foram ensaiados corpos de prova para definição dos valores dos índices de Lankford

para anisotropia plástica na direção de laminação, a 45º graus da direção de laminação e a 90º graus da direção de laminação, foram ensaiadas três geometrias válidas para cada direção perfazendo um subtotal de nove ensaios para determinação deste índices. Para obtenção da tabela de dados foram ensaiadas três amostras por nuance. O total de corpos de prova válidos ensaiados foi de quarenta e oito amostras. Os testes foram realizados em conformidade com a norma especifica do cliente final que determina como regra a obtenção dos índices de anisotropia plástica em 90° com respeito à direção de laminação. As condições de realização dos ensaios que determinaram os parâmetros de material podem ser consultadas na Tabela 2 abaixo que inclui o dimensionamento dos corpos de prova utilizados:



Tabela 2 – Condições de realização dos ensaios de tração uniaxial.

Orientação angular com relação a direção de laminação 0°, 45° e 90°

Procedimento determinação (n) ISO 10.275

Procedimento determinação (r) ISO 10.113

Geometria do corpo de prova (bo x lo) [mm] 20 x 80

Temperatura de teste 23°C à 25°C

Comprimento inicial da área útil de ensaio [mm] 80

Taxa de carregamento [N/mm². s¹]. 25±5

Velocidade de ensaio inicial [mm/min] 3

Velocidade de ensaio após 2% de deformação [mm/min] 10

Velocidade de ensaio inicial determinação de (r) e (n) [mm/min] 10

Velocidade de ensaio após 2% de deformação : (r) e (n) [mm/min] 20

A curva limite de conformação que é característica de cada material em análise de forma específica, foi fornecida

pelo fabricante de materiais e é apresentada na Figura 2 a seguir.

Figura 2 – Curvas limites de conformação para os materiais E, ES, E180BH e E220BH, adaptado de Arcelor Mittal, Material Guide, (2008).

3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

3.1. Medida de Deformações

As medidas de deformação foram realizadas a partir da impressão de uma grade quadrada de 2,5 mm por 2,5 mm, na área de estamparia, impressão esta realizada por eletrólise em regiões pré-determinadas na superfície da chapa metálica antes da estampagem. O objetivo da realização de tais medidas é a validação dos resultados obtidos em simulação computacional e ainda se necessário à implementação de modificações na simulação numérica que possam resultar em uma melhor convergência das previsões para o resultado observado no processo real, tendo em vista este objetivo às medidas foram tomadas a partir do blank estampado com o material corrente ES de 0,65 mm. As atividades relacionadas à medida de deformação puderam ser identificadas em três fases, resumidas na sequência.

Primeira fase: Áreas representativas que foram denominadas zonas 1, 2, 3,4 e 5. A figura 3 a seguir identifica as zonas 1, 2,3, e 5.



Figura 3 - Zonas representativas de deformação no produto TMA1. (Do Autor, 2012).

Segunda fase: aquisição de imagens da superfície deformada nas zonas identificadas como representativas do processo. A aquisição destas imagens foi realizada com equipamento fotográfico NIKON e em iluminação de ambiente fechado com luminescência em torno de 800 lux.

Terceira fase: processamento de imagens no software ASAME.

4. PROCEDIMENTOS DA SIMULAÇÃO NUMÉRICA

4.1. Pré-Processamento

4.1.1. Definição do processo e das superfícies de contato

Foram desenvolvidas as superfícies das ferramentas de contato com a chapa a partir da definição numérica da superfície do produto, sendo a matriz a parte superior do ferramental, anel região de contato com a matriz na parte inferior que corresponde à região de repouso do blank antes do início da conformação, a área de aperto ou de fechamento corresponde à área em que ocorre o contado da face inferior do blank com anel e face superior do blank com a matriz final e por fim o punção. Para efeito as superfícies foram modeladas segundo uma formulação rígido-discreta. Foi identificado um eixo de simetria no processo, o que reduziu o tempo de cálculo sem afetar a qualidade dos resultados. A figura 4 a seguir apresentação à configuração de processo e a visualização da geometria esperada ao fim do processo.

Figura 4 – (A) Configuração do processo, (B) geometria esperada após término do processo de conformação.

4.1.2. Condições de Contorno

O curso de embutimento é de 52 mm com sujeição de carga de 150 ton sobre o punção, solicitação esta realizada pelo conjunto matriz-blank-anel. O processo foi desenvolvido de forma que o punção permaneça estático durante toda a operação o que o caracteriza com um processo de estampagem do tipo simples efeito, a tabela 4 a seguir reúne os dados para definição deste processo.



Tabela 3 – Condições de contorno para o processo de estampagem TMA1

Condições de Contorno - Processo Tipo de operação Embutimento Tipo de prensa/processo Simples efeito Número de ferramentas 3 Esforço de conformação sobre o anel [ton] 150 ton Curso máximo a partir do ponto zero (punção) [mm] 52,00

O processo de embutimento pôde ser caracterizado em três passos: 1 aproximação da matriz com movimento na

direção do punção para fechamento matriz-blank-anel, 2 movimento do conjunto matriz-blank-anel na direção do punção com esforço de fechamento de 150 ton distribuído ao longo de um linha carregamentos que simula a existência de uma prensa-chapas e 3 o embutimento propriamente dito que confere a forma esperado do produto, a existência de um quebra-rugas foi simulada com a aplicação de uma linha de cargas na região de fechamento mostrada na figura 5.

Figura 5 - coeficientes de redução sobre o esforço de conformação, identificação do eixo de simetria. 4.1.3 Parâmetros de simulação

Foi utilizada uma formulação implícita do tipo elasto-plástica de cascas com aplicação de uma malha na superfície constituída de elementos triangulares, a quantidade inicial de nós e posterior refinamento de malha é realizado de forma automática pelo programa, com respeito a tal refinamento de malhas a condição limite é determinada pela máxima angulação dos elementos em 22,5º e um deslocamento máximo de 1,6 mm o caracteriza nos parâmetros do programa uma acurácia fina. A tabela 4 a seguir apresenta as considerações de partida para a realização dos cálculos.

Tabela 4 – Parâmetros de simulação numérica

Parâmetros de Simulação

Erro de tolerância geométrica 0,050 Número de ferramentas 3 Número de passos do processo 4 Coeficiente de atrito 0,11 Formulação de elementos finitos Implícita / Elasto-plástico de cascas Máxima angulação de elementos [graus] 22,5

A formulação da curva de endurecimento que serve como dado de entrada para o material foi ajustada segundo proposto por Ludwik:

� = �� + �� (1) O critério de plasticidade adotado foi o de Hill (1948), Hosford (2010) apresenta o caso especial do critério de Hill (1948) para quando há coincidência das direções de carregamento com os eixos principais de simetria e existe uma isotropia planar:

� −�� + �� −�� + �� −�

�= �� + 1�� (2)



As simulações em AutoForm apresentam resultados para sucesso e insucessos na conformação, baseados no empirismo relativo à previsão de falhas no diagrama limite de conformação como o, por exemplo, o sugerido por Santos (2007) apud Marciniak e Duncan (1992), no AutoForm este parâmetro qualitativo tem a forma de cores nos resultados observados sobre conformabilidade os defeitos associados estão listados na tabela 5.

Tabela 5 – Parametrização para AutoForm, critérios de conformabilidade.

Condição Cor Parâmetro Ruptura Margem de segurança, -10% em relação à CLC.

Afinamento excessivo Redução difusa máxima de 30% em relação à espessura Risco de ruptura Margem de segurança, -20% em relação à CLC.

Ausência de defeitos Ausência de quaisquer defeitos listados Afinamento insuficiente Afinamento difuso menor de 5%

Compressão Identificação de qualquer zona de compressão Enrugamento Máxima diferença entre vales e picos 5% em relação à espessura

4.2 Processamento

A tabela 5 a seguir descreve o conjunto de simulações realizadas:

Tabela 5 – Quadro das simulações realizadas

Nº Nuance de Material Origem dos dados relativos a material

1 E 220 BH Ensaios de tração / Informação do fornecedor

2 E 180 BH Ensaios de tração / Informação do fornecedor

3 E Ensaios de tração / Informação do fornecedor

4 ES Ensaios de tração / Informação do fornecedor

4.3 Pós- Processamento

|Tendo em vista o objetivo de avaliar da forma direta e simples a viabilidade do processo para determinados materiais a saída de dados a ser considerada será de conformabilidade.

5. RESULTADOS E DISCUSSÃO 5.1. Ensaio de tração uniaxial Os dados de tração obtidos a partir da realização de ensaios em máquina de tração uniaxial automatizada foram agrupados na Tabela 6 a seguir:

Tabela 6 – Resultados dos testes de tração uniaxial.

Propriedades e Parâmetros E ES E180BH E220BH

Densidade [g/cm³] 7,82 7,82 7,82 7,82 Módulo de Young [N/mm²] 207000 207000 207000 207000 Coeficiente de Poisson 0,28 0,28 0,28 0,28 Expoente de Encruamento (n) 0,2165 0,2327 0,1991 0,1883 Coeficiente de Resistência (K) 546 503 546 518 Índice de Anisotropia (r) a 0° 2,111 2,325 2,354 1,973 Índice de Anisotropia (r) a 45° 1,891 1,919 2,121 1,701 Índice de Anisotropia (r) a 90° 1,617 2,421 1,934 1,632 Índice de Anisotropia Média (r̅) 1,878 2,146 2,133 1,752 Tensão de Escoamento [N/mm²] 195 168 211 215 Deformação de Escoamento [%] 0,2 0,2 0,2 0,2 Espessura [mm] 0,65 0,65 0,65 0,65



A partir das tabelas ponto a ponto do ensaio de tração uniaxial, foi proposta e aplicada uma linearização logarítmica

da equação de Ludwik a partir desta linearização logarítmica, os valores de K e n foram obtidos e agrupados na Tabela anterior de número 7. 5.3 Medidas de Deformação

O método consistiu em fotografar as regiões deformadas e posterior processamento destas imagens no software

ASAME o que conduziu aos resultados de medidas de deformações do processo real a partir de análise ótica que serão apresentados a seguir, na Figura 6.

Figura 6 – A esquerda acima tomada de imagem zona 1 deformações maiores, direita deformações menores. Os dados referentes às deformações plásticas principais específicas para cada região previamente marcada foram pós-processados na forma de uma tabela em planilha Excel versão 201, mostrado na Figura 7.

Figura 7 – Diagrama de conformação a partir do processamento de imagens em ASAME. 5.4. Simulação Numérica

As simulações foram realizadas em servidor com dois núcleos de processamento hexa-core-duo, 16Gb de memória

RAM, com placa aceleradora de vídeo de 2GHz, o quadro a seguir apresenta o resultado das simulações para as condições de materiais propostas.



Tabela 7 – tempo total de processamento requerido

MATERIAL

Passo 1 Inicial

Passo 2 Fechamento

Passo 3 Embutimento

Tempo total de processamento

Inicio Fim Inicio Fim Inicio Fim E_0, 65 mm

Nº elementos 10788 10788 10788 10788 10806 33738

00h05min: 09 Nº de nós 5530 5530 5530 5530 5533 15957

ES_0, 65 mm

Nº elementos 10788 10788 10788 10788 11028 33618 00h05min: 33

Nº de nós 5530 5530 5530 5530 5626 15930 E180_0,65mm

Nº elementos 10788 10788 10788 10788 10806 33708

00h05min: 39 Nº de nós 5530 5530 5530 5530 5533 15983

E220_0,65mm

Nº elementos 10788 10788 10788 10788 10806 33708 00h05min: 29

Nº de nós 5530 5530 5530 5530 5533 15991 5.4.1. Resultado de Simulação Nuance ES A nuance ES é caracterizada por um baixo valor para o limite de escoamento, altos valores para R e n, tais características em conjunto são traduzidas em uma boa capacidade de conformação, as previsões numéricas confirmaram esta expectativa, observa-se, no entanto áreas em que não ocorre estiramento do produto (áreas em cinza no quadro evolutivo de deformação que será mostrado a seguir), tal falta de estiramento é um indicativo da predisposição ao surgimento de defeitos de aspecto, como exemplo as deformações.

Figura 8– quadro evolutivo de conformação, material ES.

Figura 9 - Acima à esquerda previsão de afinamento na zona crítica, abaixo previsão de deformações sobre a superfície do produto ao fim da conformação, a direita diagrama limite de conformação para esta condição.

Observa-se uma grande correspondência entre os resultados obtidos com o ASAME e a previsão de conformabilidade apresentada pelo AutoForm, tal correspondência é explicada uma vez que tomamos como base os mesmos parâmetros utilizados na simulação que deu origem a construção do processo. Tendo em vista tais resultados dispensou-se a necessidade de maiores ajustes sobre a simulação, procedendo-se a etapa seguinte de avaliação de resultados para os demais materiais propostos. 5.4.2. Resultado de Simulação Nuance E A simulação realizada com os parâmetros relacionados ao material E apresentou uma previsão de estiramento uniforme adequado à condição do produto na ausência de defeitos, observa-se o descrito no quadro evolutivo a seguir.



Figura 10 – quadro evolutivo, material E. A previsão de afinamento mínimo apresentou um resultado de 0,5745 mm, tais resultados e previsão do diagrama de conformação para o produto com o uso do material E pode ser observada na figura 11 a seguir.

Figura 11 - Acima à esquerda previsão de afinamento, abaixo previsão de deformações sobre a superfície do produto ao fim da conformação, a direita diagrama limite de conformação para esta condição, material E.

5.4.3. Resultado de Simulação Nuance E180BH As previsões relacionadas ao uso do material de nuance E180BH apontam para um estiramento insuficiente na área que apresenta o grifo cinza, o que pode ser verificado no quadro evolutivo a seguir, esta previsão está relacionada aos valores mais altos de R e do limite de escoamento do material.

Figura 12 – quadro evolutivo de conformação, material E180BH.



Figura 13 - Acima à esquerda previsão de afinamento, abaixo previsão de deformações sobre a superfície do

produto ao fim da conformação, a direita diagrama limite de conformação para esta condição, material E180BH.

5.4.4. Resultado de Simulação Nuance E220BH As previsões relacionadas ao material E220BH apontam para uma boa conformabilidade na ausência de áreas de pouco estiramento, o quadro evolutivo a seguir demonstra o comentado.

Figura 14 – Quadro evolutivo de conformação material E220BH

Figura 15 - Acima à esquerda previsão de afinamento, abaixo previsão de deformações sobre a superfície do produto ao fim da conformação, a direita diagrama limite de conformação para esta condição, material E220BH.

6. CONCLUSÃO

Os resultados apresentados anteriormente podem ser classificados em dois grupos, o primeiro grupo de materiais candidatos à substituição do material ES é reservado àqueles que não apresentam necessidade de modificações no estampo, este grupo pode assim ser classificado em função de que certos materiais não apresentaram a indicação do surgimento de defeitos são estes materiais E e E220BH, a principio seria possível uma substituição de material sem a aplicação de investimento e horas de ferramentaria. O segundo grupo de apenas um material, o E180BH, é



caracterizado pelo fato de apresentar uma tendência ao surgimento de defeitos de aspectos em razão da previsão de uma zona em que não ocorre qualquer estiramento isto é, uma tendência do surgimento de deformações e mesmo problemas relacionados ao efeito de retorno elástico o spring back.

Observando a tabela que apresenta a relação de custo entre os materiais segue a seguinte ordem do de menor custo, E, ao de maior custo, ES, respectivamente: E, E180BH, E220BH e ES. Levando em conta o fato de os resultados de simulação com o material E não apontarem para qualquer necessidade de modificação dos ferramentais de estampagem este deveria ser a escolha a ser tomada, por outro lado existe também a opção de adoção do material E220BH com aplicação de uma redução de espessura o que conduziria também a bons resultados relacionados à redução, de custo, porém esta decisão deve ser pautada em ensaios de comportamento em serviço que não fizeram parte do escopo deste estudo.

Este trabalho teve como o seu objetivo específico de estabelecimento de uma metodologia ou rotina para a escolha de materiais atingido, tendo em vista a conjugação de métodos experimentais e procedimentos de simulação computacional, os passos ou etapas de tal metodologia podem assim serem resumidos:

1. Escolha de uma grade de materiais potencialmente utilizáveis, tal escolha é baseada na homologação destas grades para o produto em questão tendo em vista os procedimentos exigidos pela montadora;

2. Realização de ensaios de tração uniaxial para determinação dos parâmetros de material; 3. Obtenção das informações referentes à conformabilidade, neste caso os dados são fornecidos pelo

fabricante dos aços; 4. Impressão de grade em chapa de aço; 5. Análise das deformações; 6. Realização de simulação numérica para o mesmo material para o qual foram realizadas as medições de

deformação na estamparia; 7. Análise comparativa de resultados entre a simulação e medição de deformação com ASAME validação da

simulação; 8. Aprimoramento da simulação se necessário para convergência das previsões numéricas ao resultado de

processo obtido através do ASAME; 9. Realização da simulação numérica para todos os materiais propostos; 10. Análise de resultados e identificação de viabilidade; 11. Determinação do material que representa redução de peso e/ou custo.

Tendo em vista uma maior acurácia dos resultados de simulação, trabalhos futuros podem considerar a inserção de uma ou mais etapas no fluxo descritos acima relacionados à digitalização da superfície dos ferramentais em uso, tal digitalização permite que as superfícies assim obtidas sejam utilizadas na simulação o que favoreceria a convergência das simulações numéricas para a resposta do processo real, o que não foi diretamente necessário neste trabalho uma vez que os parâmetros de simulação utilizados foram os mesmos que serviram para a construção do ferramental.

7. REFERÊNCIAS

Arcelor Mittal. Automotive Worldwide, Product offer for Europe. Edição 2008. Hill, R. A, 1948, Theory of the yielding and plastic flow of anisotropic metals, Proceedings of the Royal Society of

London, A 193, pp. 281-297. Hosford, W.F. Solid Mechanics, First Edition, Cambridge University Press, Cambridge, New York, Melbourne,

Madrid, Cape Town, Singapore, São Paulo, Delhi, Dubai, Tokyo, 2010, pp.84-86. Marciniak, Z.; Duncan, J.L. The Mechanics of Sheet Metal Forming. Primeira Publicação: Edward Arnold, 1992 Moreira, L. P. e Ferron, G., Numerical Implementation of an Orthotropic Plasticity Model in the ABAQUS Finite

Element Code and Associated Simulations of Sheet Metal Forming Tests, 18th International Congress of Mechanical Engineering COBEM 2005, Ouro Preto, Minas Gerais, Brasil, Paper COBEM2005-0037.

Santos, R. A. Avaliação de estampabilidade do aço DC05( DIN05) e validação das deformações verdadeiras obtidas via simulação numérica. Dissertação de Mestrado, UFPR, Curitiba, 2007, pp. 33-37.

8. DIREITOS AUTORAIS Os autores são os únicos responsáveis pelo conteúdo do material impresso incluído no seu trabalho.



METHODOLOGY FOR THE MATERIALS SELECTION BASED ON NUMERICAL SIMULATION OF SHEET METAL FORMING

Reinaldo Oliveira, [email protected] ¹ Luciano Pessanha Moreira, [email protected] ² ¹ MA Automotive Brasil, Av. Renato Monteiro 6200 A, CEP 27570-000, Porto Real,RJ, Brazil. ² Universidade Federal Fluminense. Av. dos Trabalhadores, 420, CEP 27255-125, Volta Redonda, RJ, Brazil. Abstract: This paper aims to present a analysis methodology for the process parameters of sheet metal forming to alternative steel choice to that recommended for the product in order to reduce weight and / or cost. This methodology bases in laboratory experiments, measurements performed on patterned deformations and numerical simulation by finite elements. The analyte part is an external component (hood ) named Motor Cover Model A1 which we will call TMA1 for this process were analyzed some parameters related to fo,four formability steels, whose properties were determined by means of uniaxial tensile tests. The blanks were previously marked with square grid of 2.5 mm for posterior analysis of surface deformation with the aid of automatic acquisition and digital image correlation. Numerical simulations were performed with the program AutoForm in which parameters were considered hardening and plastic anisotropy of the material analyzed. The results are presented in terms of deformations in the projected products and stamping efforts compared to limits provided by the manufacturer formability of the steel in conjunction with the experimental measurements of strains obtained for each steel type adopted. It was concluded that this joint methodology provides better conditions for suitable choice of material, one of less weight or cost related to better formability, as well as to anticipate possible adjustments of tooling geometry aimed at the optimization of process parameters.

Keywords: Sheet metal forming, formability, computational simulation.

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