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A
simulação numérica do corte de chapas é semelhante a da operação de
usinagem de metais, mas sem a formação de cavacos e sem a utilização de
critérios de fusão do metal. Embora existam vários tipos de processos de
corte como cisalhamento direto, estampagem, furação, puncionamento e
outros, a mecânica do corte e o comportamento do material durante o
processo são semelhantes. Observações experimentais mostram que, em
geral, o corte se dá em tres estágios distintos: deformação plástica,
penetração e fratura. Nos estágios iniciais do processo de corte, a
pequena folga e o movimento do punção de compressão para dentro da peça
produz a deformação localizada de cisalhamento ao longo do plano paralelo
a direção de corte. Quando a penetração está entre 15% e 60% da
espessura da chapa, dependendo da dutilidade o material da chapa
remanescente na zona de cisalhamento se rompe ou fratura, produzindo uma
rebarba indesejável que depende da folga e desgaste do punção.
O presente trabalho apresenta um novo modelamento
matemático por elementos finitos que permite a visualização dos níveis
de tensão, deformação, e temperatura que ocorrem na região de
cisalhamento da chapa afim de se investigar o processo de corte de chapas
metálicas. Emprega-se o software comercial ELFEN para a simulação do
corte o qual realiza o remalhamento automático desejável neste tipo de análise.
Os resultados teóricos da simulação como tensões, deformações e
temperatura são apresentados na forma de figuras com a distribuição
dessas variáveis importantes para análise do processo de corte de chapas
de aço. Utilizam-se chapas de titânio de 1mm e de aço de 0,5mm de
espessura e sem o uso de prensa chapa, uma folga de 8% entre punção e
matriz, velocidade de corte de 0,75m/s e coeficiente de atrito igual a 0,1 .
Emprega-se a curva do comportamento plástico e elástico do aço da chapa
obtidos do ensaio de tração simples. Os resultados da simulação mostram
tensões máxima de cisalhamento de 476 MPa e 355 MPa de tensão
normal, e temperatura máxima de 97oC na região de cisalhamento
da chapa.
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A numerical simulation of the blanking and piercing
process of metallic sheet is performed in the present work. Experimental
observations show that the shear process occurs in three distinct steps:
plastic deformation, penetration and rupture. In the first stage the sheet
is bent and in the second stage the material is sheared at the clearance and
along a plane parallel to the punch axis. In the third stage, at 15% to 60%
of the sheet thickness penetration, the material in the shear zone suffer a
catastrophic rupture, leading to the formation of a burr that depend on the
clearance and tool wear. In the last years, the numerical analysis of the
blanking and piercing processes have received much attention due to the
constant developments of commercial codes, the algorithms for large
deformations and displacements and the procedure of automatic remeshing. The
mathematical modelling and deformation path was performed using the software
ELFEN which has the capability of automatic remeshing. Steel sheet of 0.5mm
in thickness, clearance of 8% , punch velocity of 0.75m/s and coefficient of
friction 0.1 were used. The
simulation result shows a maximum shear stress of 476 MPa, normal stress of
355 MPa and maximum temperature 97oC at the shear region for
steel sheet.
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