Ganho de material na estampagem aço NBR 5915 EEP

A Tabela 30 foi preenchida com todas as leituras do perímetro das simulações realizadas com o aço NBR 5915 EEP, porém, os resultados aproveitados foram somente com pressão de 40 Bar (2,67 Mpa), a exemplo do estudo sobre estiramento.

Tabela 30 – Planilha de resultados da percentagem de ganho em perímetro para o aço NBR 5915

Fonte: [O autor]

A Figura 123 demonstra o gráfico gerado a partir da medição do perímetro da peça conformada.

Figura 123 – Gráfico do ganho de material para o aço NBR 5915 EEP

O gráfico acima aponta o estirador com perfil quadrado e altura de 9 mm como o que gera maior estiramento e ganho de material para o aço NBR 5915 EEP, com mais de 16%.

5.9.4. Discussão

As simulações no quesito ganho de material por estiramento apontaram o estirador com perfil quadrado como a melhor geometria para os três materiais estudados.

O ganho para o aço DP 800 passou dos 13 % com estirador perfil quadrado de 9 mm de altura, enquanto que para o aço DP 1000, o estirador quadrado de altura 12 mm proporcionou um ganho de material próximo a 10 %, ambos a uma tensão de 6,68 Mpa no prensa chapas.

O aço NBR 5915 EEP obteve resultado apenas a uma tensão de 2,67 Mpa, sendo que o estirador perfil quadrado e altura de 9 mm proporcionou um ganho próximo a 17%.

Um aspecto a observar, é que o ganho maior se deu com uma tensão maior, principalmente nos aços AHSS.

O estirador perfil quadrado se mostra eficiente quando a tensão disponível for suficiente para o efeito dobra e desdobra, lembrando que este efeito é duplicado com tal geometria. Isso explica o fato de o mesmo estirador obter o pior ganho em relação aos outros estiradores se utilizar uma tensão menor, incapaz de vencer a tensão de escoamento do material para deformá- lo.

6CONCLUSÕES

Considerando que a tendência inevitável da indústria automotiva é inserir cada vez mais componentes fabricados em AHSS em seus projetos, cabe aos profissionais da estampagem estudar o comportamento e desenvolver técnicas de estampagem que minimizem os efeitos destes materiais cujas propriedades mecânicas em nada se assemelham com os aços convencionais, o que pôde ser visto durante as simulações, mas também nos testes práticos.

As técnicas atuais de conformação, usadas com sucesso na estampagem de aços convencionais mostraram-se ineficazes em se tratando de AHSS, principalmente no que tange ao retorno elástico, o qual atingiu grande amplitude, tanto angular quanto em curvatura lateral.

Este aspecto é característico dos AHSS e uma forma de minimizá-lo seria estirá-lo de tal forma que o estado de tensões residuais fosse amortizado. Porém, apesar dos níveis de estiramento serem satisfatórios nas simulações e também nos testes práticos, não foi suficiente para solucioná-lo completamente, apenas minimizá-lo.

A literatura mostra vários estudos realizados para tentar mapear as causas deste relevante problema. Entre os motivos encontrados, um deles foi justamente o efeito dobra e desdobra inerente ao processo que este conceito de estampagem oferece. Este efeito é amplamente aumentado quando usa-se estiradores, principalmente o perfil quadrado. No entanto, não existe outra forma de prover estiramento sem este componente nos moldes atuais da estampagem industrial, o que corrobora com os estudos apresentados neste trabalho.

A geometria do estirador, aliado a altura, foi apontada como fator determinante para o consumo de energia do prensa chapas durante a estampagem. Ficou evidente que os aços AHSS demandam mais força para efetuar a conformação de retenção de fluxo, do que um aço convencional.

Nesse sentido, o presente estudo buscou quantificar a real eficiência das diferentes geometrias e alturas comumente usuais na confecção de estiradores, através do novo método de avaliação da eficiência dos estiradores IEE, para que essas informações sirvam de parâmetros para os projetistas, objetivando a redução de custos na aquisição de cilindros de nitrogênio.

Para se ter segurança sobre as propriedades mecânicas dos materiais estudados, foram realizados ensaios de tração conforme a norma NBR 6673 e NBR 8164, cujos resultados foram claros em demonstrar a diferença de um aço convencional NBR 5915 EEP para um aço AHSS.

As propriedades que balizam a estampagem mostraram que o Limite de Escoamento do aço DP 800 é 150% maior que a do aço NBR 5915 EEP, sendo o aço DP 1000, 250% maior. Esta mesma proporção foi observada no Limite de Resistência. O inverso aconteceu com o Índice de Encruamento, sendo este 40% maior para o NBR 5915 EEP em relação ao DP 800 e 75% maior em relação ao DP 1000.

O Módulo de Elasticidade também foi determinado, porém, houve uma grande diferença entre os três corpos de prova de cada material, tornando este valor impreciso. Fato que fomentou os cálculos manuais para efeito de comparações. Estes cálculos apontaram uma diferença em relação aos valores do relatório de tração. Para o aço DP 800, o resultado calculado manualmente ficou em torno de 3,4% maior, o DP 1000 calculado manualmente foi aproximadamente 35% maior e o NBR 5915 EEP em torno de 5% maior.

No âmbito das simulações de estampagem por MEF, o Módulo de Elasticidade geralmente é resumido a um valor padrão para todos os aços. Isso se deve à dificuldade em determinar corretamente este valor. A dificuldade surge pelo método de cálculo, o qual define este módulo como a razão entre a tensão aplicada no corpo de prova, pela deformação. Porém, a deformação durante a fase elástica é muito pequena, difícil de ser quantificada. Sendo assim, o resultado do cálculo também é impreciso, o que foi comprovado neste trabalho.

Os resultados das simulações por MEF para determinação da eficiência dos estiradores, primeiramente a partir das propriedades mecânicas oriundas do relatório de ensaio de tração, apontaram que o estirador perfil degrau e altura 9 mm é o mais indicado tanto para o aço DP 800 quanto para o DP 1000, os quais foram estirados a níveis satisfatórios sob uma tensão no prensa chapas de 2,67 Mpa. Para o aço convencional NBR 5915 EEP, o perfil quadrado se mostrou mais eficiente.

Quanto às simulações relativas às propriedades mecânicas calculadas manualmente, o estirador triangular com altura de 9 mm atingiu níveis mais altos de estiramento para o aço DP 800. Para o aço DP 1000, o estirador degrau com altura 9 mm novamente foi o mais eficiente. O estirador quadrado com altura 9 mm também se manteve como o mais eficiente para o aço NBR 5915 EEP.

Contudo, os testes práticos foram determinantes para referendar as simulações por MEF. Alguns corpos de prova romperam durante a operação por motivos diversos como regulagem da prensa, acabamento superficial dos componentes da ferramenta entre outros. Entretanto, a

exemplo das simulações, o estirador perfil degrau com altura de 9 mm foi o mais eficiente na estampagem dos AHSS DP 800 e DP 1000, atingindo o objetivo principal deste trabalho.

Foi provado que o uso de estiradores na estampagem provoca certo alongamento, em outras palavras a chapa aumenta de tamanho. Nesse quesito, a medição do perímetro após as simulações de conformação mostraram que o estirador perfil quadrado e altura de 9 mm proporcionou um ganho de material acima de 13% para o aço DP 800, enquanto que para aço DP 1000, o mesmo estirador porém com altura de 12 mm gerou um alongamento total próximo a 10%, ambos a uma tensão de 6,68 Mpa no prensa chapas. O aço NBR 5915 EEP obteve um ganho próximo a 17% também com o estirador quadrado com altura de 9 mm e uma tensão de 2,67 Mpa.

Diante destes resultados, aconselha-se usar o estirador perfil quadrado quando existir possibilidade de grandes tensões no prensa chapas, capaz de efetuar a conformação de retenção de fluxo. Porém, para um uso consciente, atentando para a eficiência energética do sistema, aconselha-se usar o estirador perfil degrau com altura de 9 mm na conformação dos AHSS.