Análise experimental e validação numérica do processo de estampagem de peças não-axissimétricas em aço inoxidável AISI 304

Abstract

O objetivo deste trabalho é avaliar o grau de assertividade dos resultados de força, de tensões e de deformações principais fornecidos pela simulação computacional comparados aos resultados obtidos analítica e experimentalmente durante o processo de estampagem de peças nãoaxissimétricas, fabricadas em aço inoxidável austenítico AISI 304. Resultados dos ensaios de tração, de anisotropia e de Nakazima modificado foram inseridos no software de simulação numérica. As operações de estampagem foram realizadas sob 6 condições diferentes, envolvendo três tipos de lubrificantes e duas pressões diferentes aplicadas pelo prensa-chapa. Os resultados de força de estampagem indicaram que o lubrificante Draw 58 GS foi quem ofereceu o menor coeficiente de atrito, atrelado à menor pressão aplicada pelo prensa-chapa, garantindo um aumento do grau de estampabilidade em, aproximadamente, 20 e 30% em relação aos lubrificantes Neutron Super Corte 1123-21S e Flash Stamp 140, respectivamente. Os resultados obtidos via simulação numérica e cálculos analíticos também apresentaram valores próximos de força máxima. A nível de tensões e de deformações promovidas na cuba, houve pouca diferença no comportamento e na intensidade em relação aos lubrificantes utilizados e às diferentes pressões aplicadas pelo prensa-chapa. Os resultados de deformações principais e equivalente fornecidas pelo software de simulação computacional encontravam-se próximos aos resultados experimentais. Todavia, as tensões principais e equivalente calculadas com base no comportamento plástico da peça durante o embutimento se distanciavam consideravelmente dos resultados obtidos pela simulação numérica.

The objective of the present work is to evaluate the degree of assertiveness of the results of force, of principal stresses and strains provided by the computer simulation compared to the results obtained through analysis and experimentation during the process of stamping of nonaxisymmetric parts, produced with AISI 304 austenitic stainless steel. Tensile, anisotropy and modified Nakazima tests results were entered into the numerical simulation software. The stamping operations were carried out under 6 different conditions, encompassing three types of lubricants and two different pressures applied by the blank holder. The results of the stamping force indicated that the lubricant Draw 58 GS was the one that offered the smaller friction coefficient, coupled to the smaller pressure applied by the blank holder, ensuring the increase of the stamping rate in, approximately, 20 and 30% when compared to the lubricants Neutron Super Corte 1123-21S and Flash Stamp 140, respectively. The results obtained through the numerical simulation and analytical calculations also presented similar figures of maximum force. Regarding stresses and strains caused on the square cup, there was little difference in the behavior and intensity when compared to the lubricants utilized and to the different pressures applied by the blank holder. The principal and effective strains results provided by the computer simulation software were close to the experimental results. However, the principal and effective stresses calculated based on the plastic behavior of the part during the filling distanced themselves considerably from the results obtained by the numerical simulation.