Análise do processo de estampagem de chapas de aço através da curva limite de conformação

Abstract

O presente trabalho teve como objetivo aplicar na indústria de eletrodomésticos da linha branca uma metodologia para avaliação do processo de estampagem de chapas de aço que auxilie a seleção do grau de estampagem e parâmetros de processo mais adequados a aplicações específicas. Esta metodologia foi adaptada a partir da metodologia já largamente difundida na indústria automobilística, e consiste no estudo das propriedades mecânicas (limite de escoamento, limite de resistência, razão elástica, alongamento total, coeficiente de encruamento, coeficientes de anisotropia normal e planar, dureza, rugosidade) e de ensaios simulativos (Curvas Limite de Conformação - CLC#s) buscando o melhor equilíbrio entre o atendimento aos requisitos de produto e as necessidades do processo. O trabalho foi dividido em três etapas principais: i) caracterização das propriedades mecânicas dos materiais selecionados: ii) obtenção em laboratório das CLC#s e iii) levantamento das distribuições das deformações em duas peças específicas para avaliação do efeito da força de sujeição, do tipo de lubrificação, da geometria do blank e do revestimento de zinco. Para tal trabalho foram selecionados três aços com graus de estampagem distintos (qualidade comercial - QC, estampagem extra-profunda - EEP e estampagem extra profunda para peça crítica eletrogalvanizada # EEP-PC EG). Para cada grau de estampagem foram obtidas suas respectivas CLC#s, considerando as possíveis variações entre lotes distintos de um mesmo grau de estampagem. Para este trabalho, foram também selecionadas duas peças estampadas (painel estufa e painel forno), a partir de um critério que considerou o histórico de quantidade de falhas durante o processo de fabricação. Foram então obtidas as distribuições das deformações para estas duas peças, utilizando os três aços, em diversas condições de processo, onde foram manipulados controladamente o tipo de lubrificação e a força do prensa chapas. O maior limite de conformação do aço EEP-PC EG e o menor do aço QC, foram evidenciados tanto pela análise das propriedades mecânicas quanto das CLC#s. Para o aço EEP, a análise das propriedades mecânicas indicou um limite de conformação nas operações de estiramento menor que o aço EEP-PC EG, o que foi confirmado na análise das CLC#s. Já para a região de embutimento, as análises divergiram. Os efeitos da força de sujeição e do tipo de lubrificação foram determinantes na eliminação dos defeitos associados com a estampagem, quando o aço era adequado aquela aplicação.

This work had as objective to apply in home appliances industry a methodology to evaluate the sheet metal forming process that aids the selection of steel forming grade and process parameters suitable to specific applications. This methodology was adapted from the methodology already widely applied in the automobile industry, and it consists about mechanical properties study (yield strength, tensile strength, tensile/yield ratio, total elongation, strain-hardening index, normal and planar plastic anisotropy ratio, hardness, roughness) and simulative tests analysis (forming limit diagrams # FLD#s) looking for the best balance between fulfillment the product requirements and the process needs. The work was divided in three main steps: i) mechanical properties characterization for the selected materials; ii) FLD#s attainment in laboratory and iii) strain distributions attainment in two specific parts to evaluate the effect of the blank-holder force, type of lubrication, blank geometry and zinc coating. For such work three steels were selected with different forming grades (cold rolled commercial quality - CRCQ, cold rolled extra deep drawing quality - CR-EDDQ, and electrogalvanized extra deep drawing plus # EG-EDDQ+). For each forming grade its respective FLD#s were obtained, considering the variation between different batches of the same steel. For this work, there were also selected two stamped parts (stove panel and range panel), from a criterion that considered the historical amount of failures during manufacturing. The strain distributions had been obtained for these two parts, using the three steels, in several process conditions, where were manipulated the type of lubrication and blank-holder force. The highest forming limit of the steel EG-EDDQ+ and the lowest of the steel CRCQ were shown up by both analysis (mechanical properties and FLD#s). For the steel CR-EDDQ, the mechanical properties analysis indicated a forming limit in stretching operations lower than the steel EG-EDDQ+, which was confirmed by FLD analysis. However on drawing operations the analyses disagreed. The effects of the blankholder force and type of lubrication were decisive in the elimination of defects associated with stamping, only if the steel was suitable to that application.