ESTUDO NUMÉRICO DA DISTRIBUIÇÃO DE TENSÕES NA INTERFACE ENTRE

REGIÕES DE CILINDROS DE LAMINAÇÃO BI-MATERIAIS

Aluno ICAlexandre Martins

Orientador:Amilton Sinatora

Colaborador:Roberto Martins de Sousa

SUMÁRIO

•INTRODUÇÃO

•OBJETIVO

•MATERIAIS E MÉTODOS

•RESULTADOS

•CONCLUSÃO

•TRABALHOS FUTUROS

objetivo materiais e métodos resultados conclusão trabalhos futuros

INTRODUÇÃOINTRODUÇÃOINTRODUÇÃOINTRODUÇÃO

INTRODUÇÃOINTRODUÇÃOINTRODUÇÃOINTRODUÇÃO

INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO

INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO objetivo materiais e métodos resultados conclusão trabalhos futuros

INTRODUÇÃO

Projeto Villares:

Melhoria de cilindros alto cromo

Gerente de Projeto: Marcio Cuppari

Produto de ferro alto cromo com dureza 75-80 ShC e espessura de camada (Cascão) que atenda novos clientes do mercado chinês e um produto de ferro

com performance 20% superior aos cilindros normalizados

INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO objetivo materiais e métodos resultados conclusão trabalhos futuros

INTRODUÇÃOTensão em microestrutura de um ferro fundido multicomponente

INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO objetivo materiais e métodos resultados conclusão trabalhos futuros

INTRODUÇÃOMorfologia dos carbonetos obtidos pelo DTA

INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO objetivo materiais e métodos resultados conclusão trabalhos futuros

INTRODUÇÃOTensões no espaço:

Plano e direção

INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO objetivo materiais e métodos resultados conclusão trabalhos futuros

INTRODUÇÃO

Tensões:Radiais

Tangenciais

Axiais

INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO objetivo materiais e métodos resultados conclusão trabalhos futuros

INTRODUÇÃO

Tensões:Radiais : yy

Tangenciais: xx

Axiais: zz

xx

yy

zz

INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO objetivo materiais e métodos resultados conclusão trabalhos futuros

INTRODUÇÃO

Interface

Casca

Núcleo

INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO objetivo materiais e métodos resultados conclusão trabalhos futuros

Cilindro Bi-material

ObjetivoObjetivoObjetivoObjetivo

ObjetivoObjetivoObjetivoObjetivo

ObjetivoObjetivo

introdução materiais e métodos resultados conclusão trabalhos futurosintrodução OBJETIVOOBJETIVO materiais e métodos resultados conclusão trabalhos futuros

OBJETIVO

• Estudar o efeito da espessura da casca na concentração de tensões na interface.

introdução OBJETIVOOBJETIVO materiais e métodos resultados conclusão trabalhos futuros

Materiais e MétodosMateriais e MétodosMateriais e MétodosMateriais e Métodos

Materiais e MétodosMateriais e MétodosMateriais e MétodosMateriais e Métodos

Materiais e MétodosMateriais e Métodos

introdução objetivo resultados conclusão trabalhos futurosintrodução objetivo MATERIAIS E MÉTODOSMATERIAIS E MÉTODOS resultados conclusão trabalhos futuros

MateriaisCilindro Bi-Materiais onde:

– Casca:• Propriedades de Aço Ferramenta (H13);

– Núcleo:• Propriedades de Ferro Fundido;

MATERIAIS E MÉTODOSintrodução objetivo MATERIAIS E MÉTODOSMATERIAIS E MÉTODOS resultados conclusão trabalhos futuros

MATERIAIS E MÉTODOS

Propriedades Fisicas Casca Núcleo

Densidade [kg/m3] 7700 7200

Elasticidade [Pa] 2,20E+11 2,05E+11

Tensão de Escoamento 7,52E+08 7,52E+08

Tensão de Plasticidade [Pa] 1.15E+9 1.15E+9

Coef. De Dil. Térmica [m/ºC] 1,20E-05 1,30E-05

Condutividade [W/mºC] 2,20E+01 2,70E+01

Calor Especifico [kg/gºC] 5,90E+02 5,90E+02

introdução objetivo MATERIAIS E MÉTODOSMATERIAIS E MÉTODOS resultados conclusão trabalhos futuros

Simulação pelo Programa ABAQUS V6.5;Dados de entrada:

MATERIAIS E MÉTODOSintrodução objetivo MATERIAIS E MÉTODOSMATERIAIS E MÉTODOS resultados conclusão trabalhos futuros

MATERIAIS E MÉTODOSintrodução objetivo MATERIAIS E MÉTODOSMATERIAIS E MÉTODOS resultados conclusão trabalhos futuros

•Simulação: – Condições Iniciais: Temperatura homogênea à 800ºC– Condições de contorno: Histórico térmico.

•Hipóteses adotadas no modelo:

– Não tem transformação de fase;– Interface sem zona de transição; – Propriedades Mecânicas não variam com o tempo;

•Estudou-se o Estado Plano de deformação.

RESULTADOSRESULTADOSRESULTADOSRESULTADOS

RESULTADOSRESULTADOSRESULTADOSRESULTADOS

RESULTADOSRESULTADOS

introdução objetivo materiais e métodos conclusão trabalhos futurosintrodução objetivo materiais e métodos RESULTADOSRESULTADOS conclusão trabalhos futuros

RESULTADOS

Tensão Radial na interface em função do Tempo

-1,20E+08

-8,00E+07

-4,00E+07

0,00E+00

4,00E+07

8,00E+07

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000

Tempo [s]

Tens

ão [P

a]

0

200

400

600

800

1000

Tem

pera

tura

[ºC

]

100 mm S11toto

introdução objetivo materiais e métodos RESULTADOSRESULTADOS conclusão trabalhos futuros

RESULTADOS

Tensão Radial na interface em função do Tempo

-1,20E+08

-8,00E+07

-4,00E+07

0,00E+00

4,00E+07

8,00E+07

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000

Tempo [s]

Tens

ão [P

a]

0

200

400

600

800

1000

Tem

pera

tura

[ºC

]

30 mm S1140 mm S1150 mm S1160 mm S1170 mm S1180 mm S1190 mm S11100 mm S11toto

introdução objetivo materiais e métodos RESULTADOSRESULTADOS conclusão trabalhos futuros

RESULTADOS

Tensão Tangencial em função do Tempo

-3,E+08

-2,E+08

-1,E+08

0,E+00

1,E+08

2,E+08

3,E+08

4,E+08

5,E+08

6,E+08

7,E+08

0 10000 20000 30000 40000

Tempo [s]

Tens

ão T

ange

ncia

l [Pa

]

0

200

400

600

800

1000

Tem

pera

tura

[ºC

]

100 mm S22TOTO

introdução objetivo materiais e métodos RESULTADOSRESULTADOS conclusão trabalhos futuros

RESULTADOS

Tensão Tangencial em função do Tempo

-6,E+08

-4,E+08

-2,E+08

0,E+00

2,E+08

4,E+08

6,E+08

8,E+08

1,E+09

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000

Tempo [s]

Tens

ão T

ange

ncia

l [Pa

]

0

200

400

600

800

1000

Tem

pera

tura

[ºC

]

30 mm S2240 mm S2250 mm S2260 mm S2270 mm S2280 mm S2290 mm S22100 mm S22TOTO

introdução objetivo materiais e métodos RESULTADOSRESULTADOS conclusão trabalhos futuros

RESULTADOS

Tensão Axial em função do Tempo

-6,00E+08

-4,00E+08

-2,00E+08

0,00E+00

2,00E+08

4,00E+08

6,00E+08

8,00E+08

1,00E+09

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000

Tempo [s]

Tens

ão A

xial

[Pa]

0

200

400

600

800

1000

Tem

pera

tura

[ºC

]

100 mm S33TOTO

introdução objetivo materiais e métodos RESULTADOSRESULTADOS conclusão trabalhos futuros

RESULTADOS

Tensão Axial em função do Tempo

-8,00E+08

-6,00E+08

-4,00E+08

-2,00E+08

0,00E+00

2,00E+08

4,00E+08

6,00E+08

8,00E+08

1,00E+09

0 10000 20000 30000 40000

Tempo [s]

Tens

ão A

xial

[Pa]

0

200

400

600

800

1000

Tem

pera

tura

[ºC

]

30 mm S3340 mm S3350 mm S3360 mm S3370 mm S3380 mm S3390 mm S33100 mm S33TOTO

introdução objetivo materiais e métodos RESULTADOSRESULTADOS conclusão trabalhos futuros

RESULTADOS

Tensão Radial em Função da Espessura da Casca do Cilindro

-2,50E+07

-2,00E+07

-1,50E+07

-1,00E+07

-5,00E+06

0,00E+0030 40 50 60 70 80 90 100

Espessura da Casca [mm]

Tens

ão R

adia

l [Pa

]introdução objetivo materiais e métodos RESULTADOSRESULTADOS conclusão trabalhos futuros

RESULTADOS

Tensão Tangencial em Função da Espessura da Casca do Cilindro

0,00E+00

5,00E+07

1,00E+08

1,50E+08

2,00E+08

2,50E+08

30 40 50 60 70 80 90 100

Tens

ão T

ange

ncia

l [Pa

]introdução objetivo materiais e métodos RESULTADOSRESULTADOS conclusão trabalhos futuros

RESULTADOSintrodução objetivo materiais e métodos RESULTADOSRESULTADOS conclusão trabalhos futuros

Tensão Axial em função da Espessura da Casca do Cilindro

8,20E+08

8,24E+08

8,28E+08

8,32E+08

8,36E+08

8,40E+08

30 40 50 60 70 80 90 100Espessura [mm]

Tens

ão [P

a]

CONCLUSÃOCONCLUSÃOCONCLUSÃOCONCLUSÃO

CONCLUSÃOCONCLUSÃOCONCLUSÃOCONCLUSÃO

CONCLUSÃOCONCLUSÃO

introdução objetivo materiais e métodos resultados trabalhos futurosintrodução objetivo materiais e métodos resultados CONCLUSÃOCONCLUSÃO trabalhos futuros

CONCLUSÃO

•Existe uma relação entre as tensões, Radial e Tangencial, e a espessura da casca, sendo que para ambas a relação é proporcional à espessura da casca.

•Para a tensão axial, não houve mudança significativa da tensão com a espessura da casca, entretanto sua intensidade é da ordem de 800 MPa.

introdução objetivo materiais e métodos resultados CONCLUSÃOCONCLUSÃO trabalhos futuros

TRABALHOS FUTUROSTRABALHOS FUTUROSTRABALHOS FUTUROSTRABALHOS FUTUROS

TRABALHOS FUTUROSTRABALHOS FUTUROSTRABALHOS FUTUROSTRABALHOS FUTUROS

TRABALHOS FUTUROSTRABALHOS FUTUROS

introdução objetivo materiais e métodos resultados conclusão .introdução objetivo materiais e métodos resultados conclusão TRABALHOS FUTUROSTRABALHOS FUTUROS

TRABALHOS FUTUROS

•Casca Fixa, com aumento do diâmetro do Núcleo;

•Coeficiente de intensificação de tensão nos carbonetos;

•Mudança de Fase;

introdução objetivo materiais e métodos resultados conclusão TRABALHOS FUTUROSTRABALHOS FUTUROS