Análise experimental do ensaio de atrito com freio

Abstract

Os aços convencionais têm vindo a ser substituídos pelos de alta resistência na produção de componentes em chapa, em particular na indústria automóvel, devido à excelente relação entre resistência e peso. De facto, a elevada resistência específica permite garantir os requisitos de segurança e de redução de peso, i.e. redução de consumo. Contudo, os aços de alta resistência apresentam uma formabilidade imprevisível com base na curva limite de estampagem, retorno elástico elevado e suscetibilidade a danos de superfície como gripagem, uma vez que a deformação plástica envolve pressões de contacto mais elevadas do que as exigidas pelos aços convencionais.De modo a compreender os mecanismos de contacto que ocorrem durante a estampagem foram propostos diferentes ensaios tribológicos, dos quais se destaca o ensaio de atrito com freio, uma vez que permite a avaliação do coeficiente de atrito e a reprodução de condições com inversão da trajetória de deformação. O objetivo principal deste trabalho é explorar a potencialidade do ensaio de atrito com freio para estudar o comportamento mecânico e tribológico dos aços de alta resistência, incluindo a geração de calor por deformação plástica e/ou atrito. O equipamento utilizado foi projetado no âmbito do projeto PTDC/EME-TME/74152/2006, de modo a possibilitar a realização dos ensaios com recurso a uma máquina de ensaios de tração. O presente trabalho envolveu a elaboração de um guia para o procedimento experimental, de modo a garantir a reprodutibilidade dos ensaios, que inclui a definição dos métodos a utilizar na aquisição do campo de temperatura, bem como no tratamento e análise dos resultados. Os resultados analisados incluem a evolução com o tempo da força do punção e da amarra e da temperatura da chapa, o perfil após retorno elástico, a pressão de contacto e a análise dos perfis de rugosidade da superfície da chapa.Os resultados mostram que o ensaio de atrito com freio permite evidenciar as variações de temperatura associadas ao processo de conformação, em particular para velocidades de escorregamento e pressões contacto elevadas. No entanto, o efeito da velocidade de escorregamento está associado aos fenómenos de transmissão de calor, o que requer uma melhor compreensão acerca dos parâmetros que influenciam estes fenómenos. O facto de o ensaio reproduzir condições de flexão-deflexão, típicas dos processos de conformação, pode constituir uma ponte interessante para a melhoria dos modelos de comportamento mecânico e de contacto com atrito utilizados atualmente na simulação numérica do processo.