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Análise teórico-experimental dos processos de expansão, redução e inversão de extremidades de tubos de parede fina em matriz

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Análise teórico-experimental dos processos de expansão, redução e inversão de extremidades de tubos de parede fina em matriz

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Título Análise teórico-experimental dos processos de expansão, redução e inversão de extremidades de tubos de parede fina em matriz
Autor Brito, Alberto Moreira Guerreiro
Orientador Schaeffer, Lirio
Co-orientador Martins, Paulo Antonio Firme
Data 2006
Nível Doutorado
Instituição Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Escola de Engenharia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Minas, Metalúrgica e de Materiais.
Assunto Conformação mecânica : Ensaios
Elementos finitos
Processos de fabricação
Resumo Componentes tubulares de parede fina têm aplicações em diversas áreas industriais, na forma de trocadores de calor, amortecedores de impacto, sistemas de fixação, absorvedores de energia, pré-formas para outros processos de conformação mecânica, etc. Neste trabalho é realizado um estudo de natureza teórico-experimental envolvendo os processos de expansão, redução e inversão de extremidades de tubos. Busca-se determinar os parâmetros que governam cada um deles, as limitações dos mesmos e se a conformação em matriz pode ser uma alternativa viável a processos mais complexos. Inicialmente é feito um resumo do estado atual do conhecimento na área de processos de acabamento de extremidade de tubos e uma breve descrição dos processos a serem estudados. A seguir são apresentados os fundamentos teóricos envolvidos no estudo de operações de deformação plástica, da teoria da plasticidade e do método de elementos finitos aplicado a deformação plástica, bem como dos principais modelos teóricos para previsão de instabilidade e fratura. É feita a caracterização do material a ser empregado (liga de alumínio 6061) através do levantamento de curvas de escoamento, perfis de microdureza Vickers e deformabilidade. Na última parte do trabalho são conduzidas simulações através de elementos finitos e experimentos dos processos de inversão, redução e expansão. São variadas características geométricas das ferramentas e o estado do material (diferentes tratamentos térmicos). Demonstra-se ao final a utilidade de diagramas de deformabilidade dos processos no desenvolvimento dos mesmos.
Abstract Thin-walled tubular parts have applications in several industrial areas, as heat exchangers, shock absorbers, preforms to other metal forming processes, etc. In this work is carried out an experimental and theoretical study involving the tube end expansion, reduction and inversion processes using a die. The parameters that govern each process are investigated. A brief description of each process, a summary of the state of art and the theoretical backgroud of the theory of the plasticity and the method of finite elements applied the plastic deformation are presented. The main theoretical models of tube instability and damage are presented too. The material employed in the experimental tests is an ABNT6061 Aluminium alloy. The stress–strain curve is obtained by means of compression tests carried out at room temperature. The tribological conditions at the contact interface between the tube and the tools are estimated by means of ring compression tests and conical-tube tests. The formability (instability and damage limits) characterization of tube is also carried out. In the investigaton on the tube end forming proceses the emphasis is focused on understanding of modes of deformation and on establishing formability diagrams for the benefit of those who design tubular parts in daily practice The theoretical investigation is accomplished by the utilisation of virtual prototyping modelling techniques based on the finite element method and the experimental work is mainly utilized for supporting and validating the theoretical investigation.
Tipo Tese
URI http://hdl.handle.net/10183/8185
Arquivos Descrição Formato
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