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COBEF 2023
12th Brazilian Congress on Manufacturing Engineering
Análise numérica da tensão residual do aço AISI 316 durante o corte ortogonal
Submission Author:
Adriane Mougo , RJ
Co-Authors:
Luísa de Amorim Makhoul Gomes , Lívia Nogueira, Adriane Mougo, Fabio da Costa Figueiredo
Presenter: Luísa de Amorim Makhoul Gomes
doi://10.26678/ABCM.COBEF2023.COF23-0522
Abstract
Neste trabalho será apresentado o estudo das tensões residuais na zona de cisalhamento terciário do aço AISI 316 durante o corte ortogonal. O objetivo principal é obter uma análise comparativa das tensões geradas em diferentes condições de corte: avanço, velocidade de corte e coeficiente de atrito calculado a partir do modelo analítico de Merchant e de um modelo mecanístico. Para a análise numérica, foi utilizado o software de elementos finitos Ansys. Foi utilizado o toolbox Explicit Dynamics que permite representar problemas com alta não linearidade, como nos processos de conformação mecânica e usinagem. Uma análise dinâmica do processo de corte ortogonal foi realizada a partir dos parâmetros de entrada da ferramenta, do material da peça, das restrições e condições de contorno, sendo possível realizar o estudo do processo de corte desde o início do mecanismo de formação dos cavacos em deformação elástica até o processo de ruptura e desprendimento junto a superfície de saída da ferramenta. Com isso, foi possível então analisar as tensões durante o corte e verificar a relação entre as condições e as tensões residuais geradas. Para as simulações, as seguintes etapas foram desenvolvidas: modelagem 3D da geometria do problema com auxílio do Design modeler; inserção dos materiais da pastilha e da peça; definição das condições de contorno e de contato para considerar o fenômeno do atrito para formulação do corte ortogonal. Na pastilha foram utilizadas quatro condições para o corte: o avanço (constante ao longo do eixo longitudinal) de 0,091 e 0,199 mm e a rotação de 500 e 800 rpm. Comparando os modelos de atrito para os resultados de tensão, tensão residual e deformação elástica a diferença percentual máxima foi de 8,74%. Porém, para a deformação plástica foi de 27,49%, revelando uma sensibilidade as alterações dos coeficientes de atrito. Analisando as tensões residuais, o aumento do avanço e da velocidade de rotação aumentou a magnitude das tensões residuais devido à influência da intensificação das forças na região de corte e mostrou uma relação direta entre o aumento da deformação plástica e das tensões residuais. Em relação à peça, o melhor arranjo foi o avanço de 0,199 mm e a velocidade de rotação de 500 rpm, que possui os valores de tensão, tensão residual, deformação elástica e plástica intermediários e conferindo uma melhor qualidade superficial na peça.
Keywords
Torneamento, Tensão residual, AISI 316, Modelo numérico
