Title

ANÁLISE TEÓRICO-EXPERIMENTAL DO PROCESSO DE EXPANSÃO DE EXTREMIDADES DE TUBOS DE PAREDE FINA EM MATRIZ

THEORETICAL AND EXPERIMENTAL ANALYSIS OF THE ENDS EXPANSION OF THIN-WALLED TUBES USING A DIE

Authorship

Alberto Moreira Guerreiro Brito; Lirio Schaeffer

Alberto Moreira Guerreiro Brito

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Lirio Schaeffer

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DOI

10.5151/1516-392X-25113

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Abstract

Componentes tubulares de parede fina têm aplicações em diversas áreas industriais, na forma de trocadores de calor, amortecedores de impacto, sistemas de fixação, absorvedores de energia, pré-formas para outros processos de conformação mecânica, etc. Neste trabalho é apresentado um estudo de natureza teórico-experimental envolvendo o processo de expansão de extremidades de tubos. Busca-se determinar os parâmetros que governam o mesmo, suas limitações e se a conformação em matriz pode ser uma alternativa viável a processos mais complexos, como por exemplo, hidroconformação. É feita a caracterização do material (uma liga de alumínio ABNT 6061) através do levantamento de curvas de escoamento, perfis de microdureza Vickers, e deformabilidade quanto ao surgimento de trincas e de instabilidade plástica (flamblagem). Ao final são conduzidas simulações através de elementos finitos e experimentos do processo de expansão. São variadas características geométricas dos tubos e das ferramentas e o estado do material (diferentes tratamentos térmicos).

Thin-walled tubular components have applications in several industrial areas, as heat exchangers, shock absorbers, fastening systems, energy absorbers, preforms to other metalworking processes, etc. This work presents a theoretical and experimental study involving the tube end expansion process using a die. The aim is search the parameters that govern the process, its limitations and if it can be a feasible alternative to more complex processes such as hydroforming. The material (an aluminum alloy ABNT 6061) characterization is done thru the obtaining of flow curves, microhardness profiles and deformability limits related to the onset of cracks and plastic instability. The research on the expansion process is carried out thru numerical simulations and experimental tests to different tubes and tools geometries and material states (different heat treatments).

Keywords

Conformação de tubos de parede fina; Conformação de tubos de alumínio; Expansão de extremidades de tubos; Instabilidade plástica de tubos; Dano crítico

Metal forming of thin-walled tubes; Metal forming of aluminum alloy tubes; Tube end expansion; Plastic instability of tubes; Critical damage