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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.85.2020.tde-23122020-122456
Documento
Autor
Nome completo
Milton Alves Alencar
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2020
Orientador
Banca examinadora
Mucsi, Cristiano Stefano (Presidente)
Jesus, Edilson Rosa Barbosa de
Passos, Carlos Augusto Cardoso
Título em português
Efeito do estiramento à frio no aço utilizado na fabricação de rodas avaliado por propriedades mecânicas e por tensões residuais
Palavras-chave em português
análise de tensões residuais
Correlação de Imagens Digitais (DIC)
difração de raios X
estiramento
Resumo em português
Este estudo tem como objetivo a investigação e análise das propriedades mecânicas antes e depois dos processos de soldagem e estiramento (repuxo por revolução), do aço utilizado na fabricação de rodas para caminhões e ônibus. O estiramento na fabricação de rodas é utilizado para aumentar a largura do componente aro com a redução de espessura, e na conformação do componente disco, que devem atender aos perfis determinados em projeto, de modo a resistir aos esforços de fadiga por ciclagem e de momentos de flexão e torção, alternados. A presente proposta é estudar os efeitos do processo de estiramento no material da roda, pois com o melhor entendimento destes efeitos, pode-se maximizar a otimização da massa da roda, um grande objetivo a ser alcançado para o setor de fabricação de rodas de aço. Os métodos propostos para a identificação dos efeitos do estiramento no aço empregado para a fabricação de rodas foram ensaios de tração, análise metalográfica, análise do comportamento das deformações do material utilizando a técnica de correlação de imagens digitais (DIC), e medidas de tensões residuais por difração de raios X (SAE HS 784, 2003), somados a mapas de dureza, executados no material antes e após o processo de estiramento. As variações dos percentuais de redução de espessuras no processo de estiramento foram correlacionadas com as variações de resistência a tração. Isto para verificação da relação da variação de espessura com a variação dos valores de resistência a tração. E observou-se um aumento na tensão de ruptura a tração a cada aumento de percentual de redução de espessura do material no estiramento, chegando a um aumento de 50% na resistência a tração, numa redução de 55% na espessura da matéria prima, com a consequente perda de deformação. Nas regiões soldadas e afetadas pela solda foram identificadas somente tensões residuais compressivas, de grande importância para o aspecto funcional do componente.
Título em inglês
Cold metal spinning's effect in the steel used to fabricate wheels evaluated by mechanic properties and residual stresses
Palavras-chave em inglês
Digital Images Correlation (DIC)
metal spinning
residual stresses analysis
X-ray diffraction
Resumo em inglês
This research aims investigate and analyze the mechanical properties before and after the welding and spinning process of the steel used in the fabrication of wheels for buses and heavy trucks. The metal spinning process in the manufacturing of the wheels is used to widen the width of the rim, and in working the shape of the disc, that must be in accordance to the design project, in order to be approved in the bending and torsion fatigue testing. The present approach of this research is to better understand of the metal spinning effects, to maximize the optimization of the wheel mass, one of the biggest aims to be achieved by the wheel industries. The methods proposed to identify the metal spinning effects in the wheel's steel were tensile test, metallographic analyses, the material's deformation behavior using digital image correlation (DIC), and the residual stresses measures by X-Ray diffraction (SAE HS 784, 2003), added to hardness maps, executed on the material surface before and after of the metal spinning process. The percentual variations of reduction were correlated to tensile tests results. This was done to verify the relation between the thickness of the raw material and the tensile stress x strain curves behaviour. The results show an increase of 50% in the tensile strength for the raw material reduced 55% in thickness, and consequent loss in the maximum strain. Only compressive residual stresses were observed by DRX residual stress analysis, a desired product's functional aspect.
 
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2020AlencarEfeito.pdf (4.40 Mbytes)
Data de Publicação
2020-12-29
 
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