Title

SIMULAÇÃO NUMÉRICA DAS DISTORÇÕES E TENSÕES RESIDUAIS EM CHAPAS GROSSAS SUBMETIDAS AO RESFRIAMENTO ACELERADO CAUSADAS PELAS CONTRAÇÕES TÉRMICAS

DISTORTION AND RESIDUAL STRESSES FINITE ELEMENT ANALYSIS IN PLATES DURING WATER COOLING DUE TO THERMAL CONTRACTION

Authorship

Gonçalves, Sabrina de Paula; Silva, Alisson Duarte da; Cetlin, Paulo Roberto

Gonçalves, Sabrina de Paula

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Silva, Alisson Duarte da

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Cetlin, Paulo Roberto

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DOI

10.5151/1983-4764-31503

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Abstract

Na laminação de chapas grossas o aço é submetido a processamentos termomecânicos que visam obter qualidades de superfície, forma, dimensões e propriedades mecânicas compatíveis com as mais exigentes normas de especificação de produtos. Um processo cada vez mais utilizado para obtenção destas características é o resfriamento acelerado onde são empregadas altas taxas de resfriamento. Quando não utilizados de maneira homogênea, tais resfriamentos geram características indesejadas nas chapas como as tensões residuais e distorções. Tais características são motivos para o sucatamento ou retrabalhos que geram aumento do prazo de entrega e custos de produção. A utilização de simulações computacionais para modelar e prever a ocorrência destes defeitos são intensamente utilizadas nos meios acadêmicos e industriais permitindo melhorar o controle das variáveis de processo, o desempenho do produto e reduzir custos e retrabalhos. O objetivo deste trabalho foi simular numericamente o processo de resfriamento acelerado em chapas grossas e suas consequentes distorções e tensões residuais, avaliando-se a influência da taxa de resfriamento não homogênea nas duas faces da chapa. Para isso foi utilizado o Método de Elementos Finitos e simulações em 2D. Neste estudo não foi avaliada a influência das transformações e o aço utilizado foi o AISI 1015 disponível na biblioteca do Software DEFORMTM versão 10.0. Os resultados mostraram forte influência do resfriamento acelerado não uniforme na geração de tensões residuais e de distorções nas chapas.

In the rolling plate the steel is submitted to thermomechanical processes which aim to obtain surface qualities, shape, dimensions and mechanical properties compatible with the requirements of its application. A process increasingly used to obtain these characteristics is accelerated cooling through the water application after the hot rolling. When the cooling does not occur in a homogeneous manner, undesirable characteristics are generated in the plates, such as residual stresses and distortions, characterized by the shape defects. Such characteristics are reasons for scrapping or for rework that lead to increased lead time and production costs. The use of computational simulations to model and predict the occurrence of these defects is intensely used in academia and industry allowing improve the control of process variables, product performance and reduces costs and rework. The objective of this work was to numerically simulate the accelerated cooling process in heavy plates and their consequent distortions and residual stresses evaluating the influence of the non-homogeneous cooling rate on the two faces of the plate. For this, the Finite Element Method was used to perform 2D simulations. In this study, the influence of the phase transformations was not evaluated and the steel used was the AISI 1015 standard available from the DEFORMTM Software library version 10.0. The results showed a strong influence of non-uniform accelerated cooling on the generation of residual stresses and plate distortions.

Keywords

Chapas Grossas; Resfriamento Acelerado; Tensão residual; Elementos Finitos

Plate; Accelareted Cooling; Residual Stress, Finite Elements