Estudo do Coeficiente de atrito durante o processo de estampagem

Abstract

A maioria dos modelos de atrito utilizados na simulação numérica do processo de estampagem deriva do modelo básico de Amontons-Coulomb. Contudo, a experiência mostra que o atrito dificilmente pode ser completamente explicado por qualquer um dos modelos disponíveis. Do ponto de vista da qualidade dos resultados da simulação numérica de processos de conformação de chapa, o ideal seria recorrer a modelos de atrito que dependam do estado de tensões e deformações local. No entanto, os modelos de atrito disponíveis actualmente são modelos de análise global.

O objectivo fundamental deste estudo é aumentar a compreensão do fenómeno de contacto com atrito nos processos de conformação de chapas metálicas. Para tal, o trabalho desenvolvido baseia-se na análise local e global da variação do atrito, visando estabelecer a ponte de conhecimento entre a modelação dos problemas de conformação e a determinação experimental dos parâmetros de contacto com atrito.

Numa primeira etapa realizou-se um estudo experimental com a técnica de load scanning que permitiu estabelecer uma correlação entre o coeficiente de atrito e o estado de tensão ou deformação. De seguida, avaliou-se o impacto das variações locais do coeficiente de atrito, detectadas experimentalmente, no ensaio de atrito com freio. Este ensaio foi seleccionado por ser tipicamente utilizado para avaliar o coeficiente de atrito global em processos de estampagem. A avaliação da sensibilidade do ensaio global às variações locais do coeficiente de atrito foi determinada com o auxílio de estudos numéricos do ensaio. Os resultados obtidos revelam que o ensaio é sensível, em particular se o modelo implementado definir essa variação em função da deformação plástica do material. Com base nestes resultados procedeu-se ao projecto de todos os componentes para um protótipo do ensaio de atrito com freio. O projecto foi definido admitindo que os ensaios serão realizados com o auxílio de um equipamento existente, uma máquina de ensaios de tracção. O dimensionamento de todos os componentes do protótipo foi elaborado com base na estimativa de esforços máximos previstos nas simulações numéricas realizadas no decurso deste trabalho. Na sequência do trabalho realizado será construído um equipamento para avaliação do atrito em diferentes condições de operação.