Testes e experimentos Preliminares

Nesta secção serão relatados os resultados de ensaios preliminares, os quais resultaram em um melhoramento da condição de geometria do punção.

5.2.1 Teste e Ensaio Preliminar I

Testes iniciais foram realizados com o punção na primeira geometria, para verificar tanto o comportamento da máquina como do escorregamento da chapa sobre o perfil definido inicialmente. Realizando-se vários ensaios consecutivos, percebeu-se um problema: a região de deslizamento do punção apresentava um comprimento elevado, influenciando na mudança da condição de contato entre punção e chapa. Isso proporcionou uma adesão localizada de material em uma determinada região do punção.

No início do escorregamento (chanfro) o punção encontrava a superfície do material em uma condição original, porém, conforme a chapa se deslocava, acabava por mudar sua condição, chegando à região final com uma diferente rugosidade e lubrificação. Até mesmo, arrastando para este ponto, partículas de material removidas no início do escorregamento. Por consequência, ocorreu uma adesão prematura de material no final da região de contato do punção, enquanto no seu início, observou-se uma condição ainda aceitável da superfície do mesmo. Na Figura 65 é possível visualizar a adesão ocorrida.

Figura 65 – Primeiro conceito de Punção com adesão de material.

Fonte: P&D - Bruning

Com o objetivo de minimizar a dimensão do escorregamento, optou-se pelo desenvolvimento de um segundo conceito de punção.

5.2.2 Teste e Ensaio Preliminar II

Estes ensaios foram realizados com a segunda concepção com material VC 131 temperado (dureza de 57±HRC), os corpos de prova chapa jateadas, preta e decapada e oleada, usando óleo.

A primeira bateria de ensaios foi realizada com corpo de prova de material de bobina laminada a frio, de espessura 1,20 mm. O material vem a ser de especificação NBR 5915 EM com superfície comercial (BFF 1,20NX1500 NBR5915 EM S.C.). A chapa foi ensaiada sem preparação da superfície, na condição de recebimento do material, e adicionadas e espalhadas na superfície quatro gotas de óleo lubrificante.

Utilizou-se, para esse ensaio, o punção de material VC-131 número 3. Esse punção foi submetido a dezoito ensaios, utilizando a força normal de 3000 Kg, equivalente a uma pressão nominal de 70,26 MPa. Não havendo sinais visuais ou gráficos que indicassem adesão de material, aumentou-se a força para 5000 Kg, o equivalente a uma pressão de 117,11 MPa, e realizou-se mais oito ensaios nessa condição, na qual também não percebeu-se adesão do material.

Não havendo sinais visuais que indicassem adesão de material, aumentou-se a força para 7000 Kg, o equivalente a uma pressão de 163,95 MPa. Nessa pressão realizou-se dois

ensaios, e no segundo percebeu-se a adesão do material, conforme mostrado graficamente na Figura 66, onde é perceptível uma descontinuidade do fator de atrito (µ).

Ao total, o punção percorreu uma distância de 16765 mm até a ocorrência da adesão, considerando as variações de pressões e número de ensaios já citados.

Figura 66 – Gráfico do Atrito com adesão para material NBR 5915 e pressão 163,95 MPa – Punção segunda concepção – VC 131

Fonte: P&D - Bruning

A segunda bateria de ensaios foi realizada com corpo de prova de chapa grossa em tiras, laminada a quente, com espessura 8,00 mm (CGT 8,00-0+0,68 DIN EN10149-2 S355MC S.2.). A chapa foi ensaiada sem preparação da superfície, na condição de recebimento do material, e adicionada na superfície 4 gotas de óleo lubrificante.

Utilizou-se, para esse ensaio, o punção de material VC-131, número 2. Esse punção foi submetido a oito ensaios, utilizando a força normal de 3000 Kg, equivalente a uma pressão nominal de 70,26 MPa. Não havendo sinais visuais ou gráficos que indicassem adesão de material, aumentou-se a força para 5000 Kg, o equivalente a uma pressão de 117,11 MPa e realizou-se mais quatro ensaios nessa condição. No quarto ensaio percebeu-se uma adesão do material, conforme mostrado na Figura 67 e 68, no gráfico do ensaio onde ocorreu a adesão, onde é perceptível uma irregularidade do Fator de Atrito (µ).

Figura 67 – Imagem da Adesão no corpo de prova, na 2° Bateria de Ensaios – Punção segunda concepção – VC 131

Fonte: P&D - Bruning

Figura 68 – Gráfico do Atrito com adesão para material DIN EN10149-2 S355MC e pressão 117,11 MPa – Punção segunda concepção – VC 131

Fonte: P&D - Bruning

A terceira bateria de ensaios foi realizada com corpo de prova de chapa grossa em tiras, laminada a quente, espessura 8,00 mm com especificação do material DIN EN10149-2 S355MC. Sua superfície é do tipo chapa preta oxidada (CGT 8,00-0+0,68 DIN EN10149-2 S355MC S.2.). A chapa foi ensaiada com preparação da superfície, jateada com granalha de aço 40% esférica e 60% triangular, dez gotas de óleo lubrificante.

Utilizou-se, para esse ensaio, o punção de material VC-131 número 1. Esse punção foi submetido a três ensaios, utilizando a força normal de 3000 Kg, equivalente a uma pressão nominal de 70,26 MPa. No terceiro ensaio percebeu-se uma adesão do material, conforme mostrado na Figura 69 e na Figura 70 no gráfico do ensaio onde ocorreu a adesão, onde é perceptível uma descontinuidade acentuada do Coeficiente de Atrito (µ).

Figura 69 – Imagem da adesão no corpo de prova/punção, na 3° Bateria de Ensaios – Punção segunda concepção – VC 131

Fonte: P&D - Bruning

Figura 70 – Gráfico do Atrito com adesão para material DIN EN10149-2 S355MC (Jateada) e pressão 117,11 MPa – Punção segunda concepção – VC 131

5.2.3 Teste e Ensaio Preliminar III

Estes ensaios foram realizados mantendo a segunda concepção de geometria do punção porém, foi usado o material VF 800 AT e teste com chapa NBR 5915 de espessura 1,20mm. Os ensaios foram realizados variando a condição de Lubrificante da Superfície. Uma bateria de testes usou a chapa da forma natural de fornecimento, a qual contém um óleo protetivo contra oxidação. Outra bateria de testes foi realizado removendo todo o óleo protetivo da chapa.

Todos os ensaios foram realizados com força de 70.000N. Os ensaios com a chapa com óleo protetivo apresentou resultados variados e instáveis de coeficiente de atrito e percurso até a ocorrência da adesão. Os ensaios sem o óleo protetivo foram mais estáveis e repetitivos, porém ainda necessitaram de um longo percurso até a ocorrência da adesão.

Baseado nos resultados nestes, optou-se em fazer ensaios com uma maior pressão sobre o corpo de prova. Esta decisão foi tomada, pois os ensaios demandaram um numero grande e desuniforme de ensaios até a ocorrência de adesão.

A máquina de atrito operou com a força normal de 70.000 N, sendo que o limite do equipamento seria de 100.000 N, para evitar possíveis dados ao equipamento optou-se em não elevar a força, e sim modificar mais uma vez a geometria do punção, diminuindo sua área de contato. Como a pressão possui uma relação inversa com a área, ao diminuir a área (para uma mesma força), a pressão de contato será aumentada. A partir disso a terceira geometria de punção foi gerada.

Nesta secção será descrito os ensaios utilizando a nova geometria de punção. A carga média utilizada será de _=70.000 N para totós os ensaios, como a área da geometria do punção passa a ter uma área total de A_=345,08mm², a tensão normal equivale á σ_= 202,85 MPa, que antes era de 163,95 MPa.