Influência da temperatura na magnitude do retorno elástico e nos limites de conformação de aços de alta resistência

Abstract

Resumo: Aços de alta resistência (HSS) surgem como uma boa alternativa aos aços comuns para reduzir o peso dos veículos, diminuindo o consumo de combustível. No entanto, sua aplicação na indústria ainda está limitada. Apesar do excelente comportamento mecânico frente a seu menor peso, tais materiais sofrem limitações de fabricação, principalmente no que diz respeito à conformabilidade. A literatura aponta o retorno elástico como o problema que mais compromete a produção em massa de componentes estruturais com o uso de aços HSS. Dentre os parâmetros que podem ser estudados para minimizar o problema, a temperatura aparece como sendo, segundo a literatura, um dos que mais influencia positivamente, a partir de uma relação entre o aumento das temperaturas utilizadas nas operações e a diminuição do efeito de retorno elástico. Em contrapartida, a consequência do aumento da temperatura nos limites de conformação dos materiais não está completamente entendida. Enquanto para determinados materiais e determinadas faixas de temperatura ocorre aumento dos limites de conformação, em outros casos são encontrados prejuízos no que diz respeito à conformabilidade. O presente estudo se propõe, então, a entender as consequências do uso da técnica de aumento de temperatura em operações de conformação de aços de alta resistência. O intuito é possibilitar a visualização de forma mais direta da relação de perda e ganho entre os dois fatores analisados (retorno elástico e limites de conformação). Foram constituídos modelos matemáticos (método dos elementos finitos) que descrevam os comportamentos. Dois aços diferentes foram estudados (um HSLA e um DP). Para avaliar a conformabilidade, foram utilizados os métodos de Nakazima (prático) e o Critério de Gradiente de Espessura (computacional). Para avaliar o retorno elástico, foram conduzidos ensaios práticos de dobramento simples. Além disso, foi construído um modelo computacional que descreve tal operação. Os resultados práticos e computacionais foram comparados como forma de validar o modelo matemático. Quatro diferentes faixas de temperatura foram analisadas. De maneira geral, foi verificado que a temperatura de 400°C possui impacto negativo nos limites de conformação de ambos os aços. Temperaturas acima de 400°C mostraram comportamento adverso durante os experimentos computacionais. O retorno elástico foi impactado positivamente com o aumento da temperatura

Abstract: High strength steels (HSS) appear as a good alternative to common steels to reduce the weight of vehicles, thus reducing fuel consumption. However, its application in industry is still limited. Despite the excellent mechanical behavior towards its lower weight, manufacturing such materials suffers from limitations, especially with regard to formability. The literature shows the springback as the problem that most undermines the mass production of structural components with the use of HSS steel. Among the parameters that can be studied to minimize this problem, the temperature appears to be, according to the literature, one that most influences positively from a relationship between the increased temperatures used in the operations and decrease the elastic return effect. However, the consequence of the temperature increase in the forming limits of materials is not completely understood. While for certain materials and certain ranges of temperature increase occurs of the forming limits in other cases damages are found with respect to conformability. This study proposes to understand the consequences of the use of temperature rise technique for high strength steel forming operations. The aim is to enable the visualization of more direct form of loss and gain relationship between the two factors analyzed (springback and forming limits). Mathematical models were made (finite element method) that describe the behavior. Two different steels were studied (HSLA and DP). To evaluate the formability, Nakazima method were used (practical) and the thickness gradient criterion (computational). To evaluate the springback, practical tests of simple bending were conducted. Moreover, it built a computer model that describes this operation. The practical and computational results were compared in order to validate the mathematical model. Four different temperature ranges were analyzed. In general, it was found that 400ºC has a negative impact on the forming limits of both steels. Temperatures above 400ºC showed adverse behavior during the computatio