Title

Determinação de tensões residuais em cobre laminado a frio pelo método do furo cego

Residual stress determination in cold-rolled copper using the hole-drilling method

Authorship

NUNES, THAISSA SAMPAIO; SILVA, JUCIANE MARIA ALVES DA; GARCIA, JULIANNA MAGALHÃES; BRANDAO, LUIZ PAULO

NUNES, THAISSA SAMPAIO

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SILVA, JUCIANE MARIA ALVES DA

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GARCIA, JULIANNA MAGALHÃES

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BRANDAO, LUIZ PAULO

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DOI

10.5151/2594-5297-43555

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Abstract

As tensões residuais afetam diretamente o comportamento mecânico dos materiais, influenciando propriedades como resistência, desempenho em fadiga e estabilidade dimensional. Portanto, compreender sua distribuição e as limitações das técnicas de medição é essencial. Entre os métodos disponíveis, a técnica do furo cego é amplamente utilizada devido à sua capacidade de avaliar perfis de tensões residuais abaixo da superfície por meio do alívio local de tensões produzido pela furação incremental. Neste trabalho, o cobre foi selecionado como material de estudo em razão de sua microestrutura monofásica, permitindo investigar os efeitos da laminação a frio sobre o desenvolvimento das tensões residuais com interferência mínima de transformações de fase. Foram analisadas amostras na condição como recebida e com reduções de espessura de 20, 40 e 60%. As tensões residuais foram determinadas pelo método do furo cego, e os dados foram avaliados de acordo com os procedimentos de cálculo para tensões uniformes e não uniformes. O critério de validade recomendado pela norma foi aplicado para avaliar a aplicabilidade da abordagem de tensão uniforme. Os resultados revelaram variações entre estados de tensão compressiva e trativa em função da profundidade e do nível de deformação. Embora ambos os métodos de cálculo tenham reproduzido as mesmas tendências gerais, o modelo de tensão não uniforme apresentou maior dispersão dos dados, enquanto o modelo de tensão uniforme exibiu comportamento mais estável. Os achados contribuem para uma melhor compreensão da evolução das tensões residuais em materiais trabalhados a frio e destacam a importância da interpretação adequada das medições pelo método do furo cego.

Residual stresses directly affect the mechanical behavior of materials, influencing properties such as strength, fatigue performance, and dimensional stability. Therefore, understanding their distribution and the limitations of measurement techniques is essential. Among the available methods, the hole-drilling technique is widely used due to its ability to evaluate residual stress profiles below the surface through the local stress relief produced by incremental drilling. In this work, copper was selected as the study material because of its single-phase microstructure, allowing the effects of cold rolling on residual stress development to be investigated with minimal interference from phase transformations. Samples in the as-received condition and with thickness reductions of 20, 40, and 60% were analyzed. Residual stresses were determined using the hole-drilling method, and the data were evaluated according to both the uniform and non-uniform stress calculation procedures. The validity criterion recommended by the standard was applied to assess the applicability of the uniform stress approach. The results revealed variations between compressive and tensile stress states as a function of depth and deformation level. While both calculation methods reproduced the same overall trends, the non-uniform stress model showed greater data scatter, whereas the uniform stress model exhibited more stable behavior. The findings contribute to a better understanding of residual stress evolution in cold-worked materials and highlight the importance of proper interpretation of hole-drilling measurements.

Keywords

Residual stresses, Hole-drilling method, Copper, Cold rolling, Uniform stress model, Non-uniform str

Residual stresses, Hole-drilling method, Copper, Cold rolling, Uniform stress model, Non-uniform stress model