Title

ANÁLISE NUMÉRICA DA HETEROGENEIDADE DE DEFORMAÇÃO DO COBRE PROCESSADO POR ECAP: UMA ABORDAGEM COMPARATIVA COM RESULTADOS EXPERIMENTAIS

NUMERICAL ANALYSIS OF THE DEFORMATION HETEROGENEITY OF COPPER PROCESSED BY ECAP: A COMPARATIVE APPROACH WITH EXPERIMENTAL RESULTS

Authorship

ALMEIDA, BÁRBARA COSTA DE; RAMOS, JOANA DE FREITAS; SILVA, LUCAS SOUZA; PEREIRA, LEONARDO ANDRADE COSTA; HAASE, OLAVO CARVALHO; CETLIN, PAULO ROBERTO; SILVA, NAYARA APARECIDA NERES DA; FLAUSINO, PAULA CIBELY ALVES

ALMEIDA, BÁRBARA COSTA DE

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RAMOS, JOANA DE FREITAS

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SILVA, LUCAS SOUZA

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PEREIRA, LEONARDO ANDRADE COSTA

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HAASE, OLAVO CARVALHO

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CETLIN, PAULO ROBERTO

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SILVA, NAYARA APARECIDA NERES DA

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FLAUSINO, PAULA CIBELY ALVES

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DOI

10.5151/2594-4711-42771

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Abstract

O presente trabalho analisou, por meio de simulação numérica via Método dos Elementos Finitos (MEF) utilizando o software QForm, o efeito da geometria da matriz na heterogeneidade de deformação durante o processamento de cobre eletrolítico pelo processo de Extrusão Angular em Canais Iguais (ECAP). Foram avaliadas duas configurações geométricas de matriz, com ângulos de interseção Φ = 90° e Φ = 135°, ambas com Ψ = 0°, em condição de um único passe e temperatura ambiente. Os resultados mostraram forte dependência da distribuição de deformação equivalente e tensão efetiva em função da geometria. A matriz com Φ = 90° promoveu maior intensidade de deformação, porém com maior gradiente de distribuição de deformação ao longo do volume, com concentração localizada no plano de cisalhamento. Para Φ = 135°, a deformação média foi inferior, mas com distribuição mais uniforme. A distribuição de tensão efetiva apresentou elevação localizada nas regiões periféricas superiores devido ao contato com o punção e à atuação do atrito, fator crítico na evolução das tensões durante o carregamento. Os resultados simulados apresentaram boa concordância com dados experimentais disponíveis, validando a capacidade preditiva do MEF associado ao QForm na análise e otimização de processos ECAP.

THIS STUDY ANALYZED, THROUGH THREE-DIMENSIONAL FINITE ELEMENT METHOD (FEM) SIMULATION USING THE QFORM SOFTWARE, THE EFFECT OF DIE GEOMETRY ON STRAIN HETEROGENEITY DURING EQUAL CHANNEL ANGULAR PRESSING (ECAP) OF ELECTROLYTIC COPPER. TWO DIE CONFIGURATIONS WERE EVALUATED, WITH INTERSECTION ANGLES OF Φ = 90° AND Φ = 135°, BOTH WITH Ψ = 0°, UNDER SINGLE-PASS PROCESSING AT ROOM TEMPERATURE. THE RESULTS REVEALED A STRONG DEPENDENCE OF EQUIVALENT STRAIN AND EFFECTIVE STRESS DISTRIBUTIONS ON DIE GEOMETRY. THE Φ = 90° DIE PROMOTED HIGHER STRAIN INTENSITIES, THOUGH WITH A MORE PRONOUNCED STRAIN GRADIENT ACROSS THE BILLET VOLUME, RESULTING IN LOCALIZED CONCENTRATION ALONG THE SHEAR PLANE. FOR Φ = 135°, THE MAXIMUM EQUIVALENT STRAIN WAS LOWER, BUT WITH A MORE UNIFORM VOLUMETRIC DISTRIBUTION. THE EFFECTIVE STRESS FIELD EXHIBITED LOCALIZED INCREASES IN THE UPPER PERIPHERAL REGIONS DUE TO PROGRESSIVE CONTACT WITH THE PUNCH AND THE CRITICAL INFLUENCE OF FRICTION DURING LOADING. THE SIMULATED RESULTS SHOWED GOOD AGREEMENT WITH AVAILABLE EXPERIMENTAL DATA, VALIDATING FEM COMBINED WITH QFORM AS A PREDICTIVE TOOL FOR ECAP PROCESS ANALYSIS AND OPTIMIZATION.

Keywords

ECAP, Cobre, Método dos Elementos Finitos (MEF), Heterogeneidade de Deformação