Title

FABRICAÇÃO DE FERRAMENTAIS PARA ESTAMPAGEM DE PÁS PARA VENTILADORES USANDO MATERIAIS COMPOSTOS

PROJECT AND FAILURE ANALYSIS IN FAN BLADE MANUFACTURING

Authorship

Foroni, F. D.; Menezes, M. A.; Filho, L. A. Moreira

Foroni, F. D.

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Menezes, M. A.

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Filho, L. A. Moreira

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DOI

10.5151/5463-5463-0001

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Abstract

Com a crescente preocupação de exaustão de gases dento de túneis após o acidente com o túnel Mont Blanc na Itália e França com 41 mortos e mais de 100 ventiladores em operação, houve a necessidade de adaptação dos modelos existentes de ventiladores a condições de alta temperatura. No entanto, as soluções existentes possuem desvantagens aerodinâmicas ou não resistem a temperaturas elevadas. O presente trabalho fornece uma alternativa aos ventiladores existentes no mercado através de uma nova tecnologia de fabricação de pás para ventiladores a nível comercial. A inovação é centrada no processo de estampagem de cascas metálicas e posterior soldagem mantendo as superfícies aerodinâmicas ideais tendo em vista a boa performance do ventilador. A partir disso, o método de elementos finitos, através do software elasto-plástico COSMOS, permitiu a verificação da estabilidade estrutural da pá em função dos esforços aerodinâmicos estabelecidos no projeto. Adicionalmente, são analisados os resultados e é desaconselhada a fabricação de pás com variações de espessuras localizadas, ou seja, não uniformes, em razão da concentração de tensões, discutida a influencia da anisotropia no processo e verificados quais as regiões críticas de trabalho da pá assim como quais os esforços admissíveis para o projeto.

The necessity of adapting the standardized fan models to conditions of higher temperature has emerged due to the growth of concern referring to the consequences of the gas expelling after the Mont Blanc tunnel accident in Italy and France, where even though, with 100 fans in operation, 41 people died. However, since then, the defied The bigger cost of a deep-drawing process is known as the manufacturing of matrixes in steel. Due to that, for prototype confections, where the final shape of the good is not completely known, this process can lead to high cost. This work provides an alternative to the common used matrixes by a new technology to manufacture matrixes for deep-drawing fan blade prototypes. This technology presents its innovation by using punches and dies made by composite materials, with high rigidity and compression resistance. It’s shown experimentally, that the composite matrixes could comply with the forming requirements. Moreover, they can be reworked easily in case of project changes and corrections and needs less investment, which makes them ideal for prototypes.

Keywords

Estampagem; Materiais compostos; Perfis aeronáuticos.

Deep-drawing; Composite materials; Aeronautic profiles.