Fatores de influencia no desgaste de matrizes de forjamento a quente de bielas automotivas

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2009
Autor(a) principal: Santaella, Mauricio Lopez
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: [s.n.]
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Forjamento
Desgaste mecânico
Vida útil
Forging
Mechanical wear
Utility life
Link de acesso: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1609178
Resumo: Orientador: Sergio Tonini Button
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spelling Fatores de influencia no desgaste de matrizes de forjamento a quente de bielas automotivasInfluence factors on forging die wear of automotive connecting rodsForjamentoDesgaste mecânicoVida útilForgingMechanical wearUtility lifeOrientador: Sergio Tonini ButtonDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecanicaResumo: Uma faixa significativa do preço final de produtos forjados é proveniente de custos referentes a re-trabalho de ferramental devido a falhas superficiais nas matrizes de conformação. Na busca de uma empresa por maior competitividade em termos de preço e tempo, surge a necessidade de entender-se os mecanismos de falha das matrizes de modo a aumentar sua vida útil, evitando situações de risco para a matriz e uma possível falha, diminuindo custos referentes ao re-trabalho e diminuindo tempos de manutenção e set-ups, tendo por fim um aumento de produtividade. Além de mudanças conhecidas para o aumento da vida útil das matrizes como, por exemplo, temperatura e velocidade de forjamento, lubrificação e alterações metalúrgicas superficiais nas matrizes, pode-se aumentar a vida útil das matrizes com mudanças geométricas do desenho do forjado. Neste trabalho foi estudado como a modificação dos valores do raio de boca, largura do patamar de rebarba, maior profundidade de cavidade, raio superior da haste, espessura de rebarba e temperaturas de forjamento e de matrizes influenciam no processo de desgaste de matrizes de pré-forma no forjamento de bielas automotivas na região da haste. Através de simulação numérica e análise estatística pôde-se verificar que os parâmetros que mais influem no processo de desgaste são os mesmos que influem na profundidade de cavidade de matriz que por sua vez influem diretamente na largura total de rebarba que escoa pelo patamar de rebarba, sendo assim a largura de rebarba uma medida comparativa do desgaste. Foi analisado também o processo de forjamento na região da haste de bielas, podendo-se verificar quatro etapas distintas para a evolução do desgaste, da tensão normal e do carregamento. Nessa avaliação verificou-se que o processo de escoamento durante o forjamento difere do observado em referências bibliográficas disponíveis, podendo-se verificar um processo de recalque na haste ou de escoamento radial das cabeças do laminado em direção à haste, o que tende a aumentar o diâmetro do tarugo que por sua vez com diâmetros maiores da haste, aumentam também o processo de desgaste, portanto sendo um importante fator a ser considerado em projetos de bielas. Da análise dos gráficos da força necessária para forjar a região da haste pôde-se verificar também que a curva gráfica de carregamento se distingue quando há falha de preenchimento de cavidade quando comparado com um processo sem falha. Por fim através da construção de gráficos de mapeamento do processo ou sobre-posição de gráficos de contorno para os parâmetros com os quais houve falha de preenchimento para o desgaste e carregamento, podem-se verificar regiões otimizadas, sem falhas, com menores valores de desgaste, com aumento da vida útil das matrizes, garantia de qualidade do produto e possivelmente, redução de matéria-prima.Abstract: A significant part of forgings prices is due to costs from reworks of forging dies because of superficial failures on their surfaces. In quest of a higher competitiveness in terms of prices and production times, it is necessary to understand the mechanisms of die failure to increase its working life, avoiding risk situations and a possible total failure of the tools, and also decreasing costs of reworks, and maintenance and set-ups, achieving a higher productiveness. Besides known changes to increase forging die life such as forging temperature, stroke speed, lubrication (friction) and superficial metallurgical modification on dies surfaces, it is possible to increase die life trough geometrical changes of the die sketch. In this work it has been studied how the modification of the corner radius, flash land width, depth of cavity, radius of the upper stem, flash thickness and temperatures of forging dies and workpiece influence the wear of the forging of connecting rods in the stem region from the preform dies. Through numerical simulation and statistical analysis it was found that the parameters that most influence the process of die wear are the same that affect the die cavity volume which also influence directly the overall width of flash of the forged part. Therefore, the width of a flash is a comparative measure of abrasive wear. It was also analyzed the process of forging in the stem region from connecting rods and it could be verified four distinct stages in the evolution of the abrasive wear, normal stress and forging load. Through this validation it was found that the material flow during the process differs from the observed in available bibliographies and it could be also verified a process of upsetting in the rods stem or a radial flow of the rolled workpiece heads toward the rods stem, which tends to increase the diameter of the workpiece stem. Larger diameters increase the process of abrasive wear, therefore being an important factor to be considered in the design of connecting rods dies. From the analysis of the necessary load to forge the stem region of the rod it was verified that the loading pattern is different when the cavity is not completely filled. Finally through the construction of processing maps it can be determined optimized regions without filling defects, with lower values of wear and thereby increasing die life, keeping the product quality and possibly reducing raw material.MestradoMateriais e Processos de FabricaçãoMestre em Engenharia Mecânica[s.n.]Button, Sérgio Tonini, 1958-Diniz, Anselmo EduardoGuerreiro, Sergio StefanoUniversidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia MecânicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASSantaella, Mauricio Lopez2009info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf114 p. : il.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1609178SANTAELLA, Mauricio Lopez. Fatores de influencia no desgaste de matrizes de forjamento a quente de bielas automotivas. 2009. 114 p. Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1609178. Acesso em: 15 mai. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/440524porreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2017-02-18T05:29:33Zoai::440524Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2017-02-18T05:29:33Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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