Title

SIMULAÇÃO E ANÁLISE DE PROCESSOS DE LAMINAÇÃO EM MÚLTIPLOS PASSES – ANÁLISE TERMO-MECÂNICA

FINITE ELEMENT MODELING AND SIMULATION OF ROLL FORMING PROCESS WITH MULTIPLE PASSES – THERMO-MECHANICAL ANALYSIS

Authorship

Bortoleto, Eleir Mundim; Neto, Celso Noronha; Junior, Anselmo.Fioranelli; Arbex, Alexandra Alvim; Souza, Roberto Martins de

Bortoleto, Eleir Mundim

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Neto, Celso Noronha

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Junior, Anselmo.Fioranelli

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Arbex, Alexandra Alvim

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Souza, Roberto Martins de

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DOI

10.5151/2594-5297-0086

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Abstract

O objetivo deste trabalho é analisar o processo de laminação de chapas e perfis metálicos para o estudo das tensões e deformações geradas nos múltiplos passes do material pelas diferentes cadeiras de laminação, examinando as interações do contato chapa-cilindro, avaliando valores dos esforços na laminação e relacionando-os às diferentes combinações na seqüência de deformação do perfil laminado. Para a construção do modelo computacional termo-mecânico acoplado foi utilizado o programa Abaqus® v. 6.7, admitindo-se um estado de tensões tridimensional para o material laminado e considerando o cilindro como uma superfície rígida. As condições de processo foram baseadas numa configuração típica da laminação de chapas metálicas, com cilindros de diâmetros entre 600 e 750 mm e as chapas laminadas com espessuras iniciais de 130 mm reduzidas pela laminação em passes múltiplos e sucessivos até 40 mm. O campo de tensões e deformações gerado em um passe é utilizado como condição inicial do passe seguinte. Diferentes combinações para a seqüência de redução de espessura da chapa laminada foram analisadas a fim de relacionar a quantidade de passes e a variação de espessura da chapa em cada passe às tensões e deformações geradas no processo. Maiores taxas de deformação geram maiores tensões residuais e para uma mesma redução percentual na espessura da chapa observa-se maior concentração de tensões residuais quanto menor for o número de passes utilizados. Os resultados obtidos são concordantes com a literatura técnica sobre o tema.

The objective of this study is to analyze the roll forming process regarding to the study of residual stresses and deformations generated in multiple passes of the steel plate through the rollers in order to understand the mechanical and thermal interactions in plate-cylinder contact pair, calculating the forces involved in the process and the relationship between the different combinations of the sequence of deformation. A 3D thermo-mechanical model was developed using the Finite Element program Abaqus® 6.7; the rollers were considered rigid surfaces and the conditions for the process simulation were based on a typical configuration of the roll forming process (cylinders with diameters between 600 and 750 mm and plates with initial thickness of 130 mm reduced to 40 mm by rolling in successive and multiple passes). The stress and deformation fields created in a previous pass through the rollers were used as initial condition of the subsequent pass. Different sequences of thickness reduction were analyzed in order to link the number of passes and the variation of plate thickness in each pass with the stress and deformation created in the process. Higher deformation rates generate more residual stress. For an equal value in plate thickness reduction, the smaller the number of passes used the greater residual stress. The results are consistent with the technical literature about the subject.

Keywords

Laminação; Método dos elementos finitos; Tensões residuais; Passes múltiplos.

Roll forming; Finite element method; Residual stresses; Multiple passes.