Avaliação de estampabilidade do aço DC05 (DIN 10152) e validação das deformações verdadeiras obtidas via simulação numérica

Abstract

Resumo: A conformação de chapas metálicas é destaque dentre os processos de fabricação. Hoje, há um aumento na aplicação de novos materiais como aços de alta resistência; a viabilidade do uso desses materiais depende do conhecimento de suas características e dos parâmetros dos processos de conformação. As curvas limite de conformação (CLC) são geralmente usadas como uma ferramenta para controle do nível de deformação dos materiais para produção de peças conforme exigências de projeto. Elas também são usadas nas indústrias para análise real de possíveis problemas na conformação de chapas ou comparação de conformabilidade de diferentes materiais. As CLCs são determinadas em testes tecnológicos nos quais a chapa é submetida a diferentes solicitações de embutimento profundo, deformação plana e estiramento biaxial. Nos testes mais utilizados, estas solicitações são realizadas pela deformação de tiras de chapa de diferentes larguras sobre punções de diferentes geometrias, como, por exemplo, o ensaio de Nakazima, que utiliza punção esférico, e o ensaio de Marciniak, com a utilização de punção cilíndrico, dentre outros. Este trabalho trata da utilização do punção cilíndrico para obtenção da CLC, comparando resultados com o ensaio de Nakazima. O ensaio de Marciniak utilizando dummy blank com espessura de 2 mm e furo de 50 mm foi o que apresentou melhores resultados. Foi realizada simulação numérica através de elementos finitos (MEF), estudando os efeitos de modelos de materiais no ensaio de Nakazima, em chapas de aço de alta estampabilidade. Observou-se, no modelo de material "Transverse Anisotropic", resultados próximos aos experimentais.

Abstract: The sheet metal forming is a very important process of manufacture. Nowadays, we observe an increase of new materials applications like high strength steel and aluminum alloys; the viability for using these new materials depends both on the knowledge of their properties and on the forming process parameters. The forming limit diagram (FLD) is generally used for controling the materials deformation level in production. The FLD is used in the industries as an auxiliary tool for sheet metal forming problems. These FLDs are determined in technologic tests wherein the sheet metal is submitted to different deformation states: deep drawing, plan state and/or biaxial stretch. On the tests, metal sheets metal with different widths are deformed by different geometry punches. For example, the Nakazima test uses a spherical punch and Marciniak test uses a cylindrical punch. In this work, a cylindrical punch was used, and the objective was to obtain the FLD for different dummy blank thickness and to compare those with Nakazima test results. The Marciniak test with 2 mm dummy blank thickness and 50mm hole diameter showed the best results. Numeric simulation was performed through finite elements (FEM), studying the effects of material models in the Nakazima test on high stampability steel. The "Transverse Anisotropic" material model showed results similar to the experimental ones.