Title

ANÁLISE COMPARATIVA DA PRESSÃO DE LAMINAÇÃO NOS PROCESSOS DE LAMINAÇÃO A QUENTE E A FRIO PELO MÉTODO DOS ELEMENTOS FINITOS

COMPARATIVE ANALYSIS OF ROLL PRESSURE IN HOT AND COLD ROLLING PROCESSES BY THE FINITE ELEMENT METHOD

Authorship

MIRANDA, ANDRÉ CÉSAR MARTINS DE; NETO, CARLOS LOVATO; LABIAPARI, WILIAN DA SILVA; ARIAS, ARIEL RODRIGUEZ; CETLIN, PAULO ROBERTO

MIRANDA, ANDRÉ CÉSAR MARTINS DE

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NETO, CARLOS LOVATO

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LABIAPARI, WILIAN DA SILVA

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ARIAS, ARIEL RODRIGUEZ

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CETLIN, PAULO ROBERTO

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DOI

10.5151/2594-5297-42159

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Abstract

Na laminação de planos, a colina de fricção é formada sobre a região deformada, indicando a distribuição da pressão de compressão do cilindro de trabalho sobre a chapa. Além do coeficiente de atrito, espera-se que a razão do comprimento do arco de contato sobre a espessura média da chapa (razão geométrica l/h) e as propriedades mecânicas do material possuam alguma influência no formato da colina de fricção. O presente trabalho teve como objetivo estudar o comportamento da colina de fricção nos processos de laminação a quente e a frio do aço inoxidável AISI 430, com foco na influência da razão l/h. O Método dos Elementos Finitos foi empregado com o software Abaqus, utilizando um modelo dinâmico explícito bidimensional. As propriedades dos regimes elástico e plástico do material para simulação do trabalho a frio foram obtidas pelo ensaio de compressão no estado plano de deformação, enquanto que para a simulação do trabalho a quente foi estimado. As condições de contorno da simulação foram exploradas para simular diferentes relações do fator geométrico l/h, considerando valores do coeficiente de atrito consistentes com cada processo de laminação. Os resultados mostraram que a razão l/h afeta a colina de fricção de diferentes maneiras nos processos de laminação a quente e a frio. No processo de laminação a quente, o aumento da relação l/h tende a aumentar a amplitude da pressão de laminação. Na laminação a frio, o aumento da relação l/h tem pouca influência na magnitude da pressão de laminação, porém, altera o número de picos na colina de fricção, indicando a presença de múltiplas zonas de fluxo restringido.

IN FLAT ROLLING, THE FRICTION HILL IS FORMED OVER THE DEFORMED REGION, INDICATING THE DISTRIBUTION OF THE COMPRESSION PRESSURE OF THE WORK ROLL OVER THE SHEET. BESIDES THE FRICTION COEFFICIENT, THE CONTACT ARC LENGTH OVER THE AVERAGE SHEET THICKNESS (GEOMETRIC RATIO L/H) AND THE MECHANICAL PROPERTIES OF THE MATERIAL ARE EXPECTED TO INFLUENCE THE SHAPE OF THE FRICTION HILL. THE PRESENT WORK AIMED TO STUDY THE BEHAVIOR OF THE FRICTION HILL IN THE HOT AND COLD ROLLING PROCESSES OF AISI 430 STAINLESS STEEL, FOCUSING ON THE INFLUENCE OF THE L/H RATIO. THE FINITE ELEMENT METHOD WAS EMPLOYED WITH THE SOFTWARE ABAQUS, USING A 2D EXPLICIT DYNAMIC MODEL. THE PROPERTIES OF THE ELASTIC AND PLASTIC REGIMES OF THE MATERIAL FOR COLD WORKING SIMULATION WERE OBTAINED BY THE FLAT COMPRESSION TEST, WHILE FOR THE HOT WORKING SIMULATION IT WAS ESTIMATED. THE BOUNDARY CONDITIONS OF THE SIMULATION WERE EXPLORED TO SIMULATE DIFFERENT RELATIONSHIPS OF THE GEOMETRIC FACTOR L/H, CONSIDERING VALUES ​​OF THE FRICTION COEFFICIENT CONSISTENT WITH EACH ROLLING PROCESS. THE RESULTS SHOWED THAT THE L/H RATIO AFFECTS THE FRICTION HILL IN DIFFERENT WAYS IN HOT AND COLD ROLLING PROCESSES. IN THE HOT ROLLING PROCESS, INCREASING THE L/H RATIO TENDS TO INCREASE THE AMPLITUDE OF THE ROLLING PRESSURE. IN COLD ROLLING, THE INCREASE OF THE L/H RATIO HAS LITTLE INFLUENCE ON THE MAGNITUDE OF THE ROLLING PRESSURE, HOWEVER, IT CHANGES THE NUMBER OF PEAKS ON THE HILL, INDICATING THE PRESENCE OF MULTIPLE RESTRICTED FLOW ZONES.

Keywords

Laminação de planos, Método dos Elementos Finitos, AISI 430, Colina de fricção.

Flat rolling, Finite Element Method, AISI 430, Friction hill