CURVA DE FLUXO EM ESTADO PLANO DE DEFORMAÇÕES

CURVA DE FLUXO EM ESTADO PLANO DE DEFORMAÇÕES

SUMÁRIO

1. Objetivo............................................................................... 2

2. Aparelhagem....................................................................... 2

3. Introdução............................................................................ 2

4. Procedimento....................................................................... 6

5. Processamento de dados...................................................... 8

6. Discussão............................................................................. 12

7. Conclusão............................................................................ 18

8. Bibliografia......................................................................... 19

1. OBJETIVO

Determinar a Curva de Fluxo em Estado Plano de Deformações (ou seja, a “Tensão de Escoamento Verdadeira S em Estado Plano de Deformações - vs." - Deformação Plástica Verdadeira εp) de um material, através do ensaio de deformação plana por compressão.

Modelagem matemática da Curva de Fluxo com o correspondente ajuste de constantes.

2. APARELHAGEM

• Máquina de ensaios mecânicos Kratos MKC50, unidade de compressão de 50 ton.

• Sub-matriz Ford de compressão.

• Micrômetro, paquímetro e relógio comparador.

• Corpos de prova a serem testados.

3. INTRODUÇÃO

3.1. Resistência à deformação

A resistência à deformação de um metal (para uma velocidade de deformação e temperaturas constantes) pode ser representada graficamente pela curva “Tensão de Escoamento Verdadeira - vs. - Deformação Plástica Verdadeira εp”, chamada frequentemente “Curva de Fluxo” ou Curva de Escoamento”.

No conformado a frio de aços, a resistência à deformação é, em geral, independente da velocidade de deformação (para velocidades relativamente baixas), dependendo fundamentalmente da composição química do aço e das condições de processamento da matéria prima inicial (laminação à quente, tratamentos térmicos, etc.).

Por não existir um conhecimento completo dos mecanismos físicos envolvidos no processo de deformação, não se tem um modelo capaz de descrever integralmente a resistência à deformação. Por esta razão é que adquire importância a determinação da Curva de Fluxo através de ensaios mecânicos apropriados como o “o teste de tração”, “o ensaio de deformação plana por compressão” e o teste de torção”.

3.2 Estado Plano de Deformações

Tem-se um Estado Plano de Deformações, por definição, quando o fluxo do material, associado ao estado de deformações, ocorre em planos paralelos. Não há, portanto fluxo nem deformação de qualquer natureza fora desses planos. O Estado Plano de deformações ocorre em diversos processos mecânicos, entre eles, na laminação de chapas e no caso de uma placa forjada entre duas matrizes planas e paralelas, como mostrado na figura abaixo.

Fig. 1: Representação esquemática do forjamento de uma placa e as direções principais.

No regime plástico, a expressão do diferencial de deformação de2, na direção 2, é dada pela equação de Levy-Mises:

(1)

Onde e são a deformação e a tensão efetiva respectivamente e σ1, σ2 e σ3 são as tensões principais.

No Estado Plano de Deformações tem-se que a deformação na direção 2 é praticamente nula, portanto de2 = 0, de onde obtém-se a partir de (1):

(2)

Se o forjamento da placa é realizado sem a presença de forças externas na direção 1 e as forças de atrito são nulas, então:

(3)

σ1= 0; σ2 = < 0; σ3 < 0 (4)

Substituindo o Estado de Tensões (4) no Critério de Escoamento de Vom Mises, obtém-se:

Onde Y é a Tensão de Escoamento do material, em Tração Pura. A expressão anterior resulta em:

Conclui-se que a Tensão σ3 (chamada Tensão de Escoamento S em Estado Plano de Deformações) necessária para deformar um material no Estado Plano de Deformações (em condições de atrito nulo) é 15,5% maior que a Tensão necessária para deformá-lo em tração (ou compressão) pura.

3.3 O ensaio de deformação plana por compressão

Este ensaio é um dos métodos mais precisos para se obter a Curva de Fluxo em Estado Plano de Deformações (desenvolvido por H. Ford e usualmente denominado Ensaio Ford.). Visa obter o comportamento mecânico de um material, na forma de chapa, que terá quando este esteja sendo laminado, ou seja, em Estado Plano de Deformações.

A pressão média sobre a chapa (interface material/matriz), será a carga externa aplicada dividida pela área da interface: