ENSAIO DE ANISOTROPIA PARA CARACTERIZAR A ESTAMPABILIDADE DE CHAPAS

Resumo

O aço é um material que tem uma grande gama de aplicações na sociedade, devido, principalmente, às suas propriedades mecânicas que podem ser manipuladas de inúmeras formas, a fim de se adequar melhor ao seu propósito. Ao voltarmos nosso olhar para a área de conformação mecânica, uma das propriedades a ser considerada é a capacidade de um devido material de ser estampado. A estampabilidade de chapas é um dos processos de conformação mecânica mais utilizados pela indústria metalmecânica. Consiste em conformar peças metálicas, como pias, latas, panelas, recipientes diversos, entre outros. Neste processo ocorre uma grande deformação plástica do material, também chamado de embutimento profundo. Quando chapas finas são estampadas, uma característica importante a ser avaliada é a resistência do material ao afinamento (ou redução de espessura). Essa característica é importante para evitar que o material rompa durante o processamento. Um método de caracterizar esta resistência ao afinamento é realizar o ensaio de anisotropia, de acordo com a norma ASTM E517, um dos testes mais comuns usados para determinar as propriedades anisotrópicas da chapa a ser conformada é o ensaio de tração. Neste ensaio em específico, utiliza-se uma máquina que fixa as duas extremidades do corpo de prova e aplica uma carga para tracionar o material, esse teste dará origem às curvas tensão (σ) vs. deformação (ε), indicando as propriedades mecânicas do material como tensão de escoamento, tensão máxima, tensão de ruptura, módulo de elasticidade, ductilidade e energia por unidade de volume. Neste projeto, utilizou-se uma chapa de aço estrutural AISI 1010 como material base. Foram extraídos corpos de provas de tração nas três orientações principais (0º, 45º e 90º), sendo que a orientação de 0º é paralela à direção de laminação da chapa. O ensaio consiste em tracionar os corpos de prova até um alongamento entre 15-20%, sem que ocorra a ruptura do corpo de prova. Após isto, são realizadas medidas no comprimento, largura e espessura do corpo de prova ensaiado. As medidas são utilizadas em cálculos que definem o índice de anisotropia (r) da chapa em questão. Um material isotrópico apresenta r = 1 e ∆r = 0, por possuir propriedades mecânicas iguais em todas as direções. Materiais anisotrópicos podem apresentar valores diferentes para o índice de anisotropia, sendo: para r > 1, a diminuição na espessura é menor que a diminuição na largura, apresentando, assim, boa estampabilidade. Entretanto, os materiais com r < 1 não apresentam boa estampabilidade, podendo apresentar estricções ou, em casos mais severos, a ruptura do mesmo. Outra adversidade a ser considerada é o orelhamento, defeito, este, causado por uma heterogeneidade na microestrutura do material, provocado pela formação de grãos alongados durante o processo de laminação das chapas. Como resultado do estudo, espera-se poder determinar o índice de anisotropia da chapa em questão, característica fundamental para o adequado processamento de chapas finas. Assim sendo, uma vez concluídos os testes, pôde-se comparar os resultados adquiridos com aqueles descritos em literatura, percebendo, então, que os valores obtidos de r = 1,192 e ∆r = 0,33 descrevem o material como anisotrópico e com boa estampabilidade. Após o ensaio de anisotropia, os corpos de prova foram novamente tracionados, desta vez até atingir o rompimento, com o objetivo de analisar a resistência máxima do material nas 3 direções (0⁰, 45⁰ e 90⁰). Verificou-se que a amostra retirada a 0⁰ é a que apresenta menor resistência, de 334,6 Mpa, e aquela retirada a 90⁰ é a mais resistente, chegando a 363,1 Mpa.