Título

ANÁLISE NUMÉRICA DAS TENSÕES RESIDUAIS GERADAS DURANTE O PROCESSO DE TÊMPERA DE UM CILINDRO DE AÇO AISI 41401

NUMERICAL ANALYSIS OF RESIDUAL STRESSES GENERATED DURING HARDENING OF AN AISI 4140 BAR

Autoria

Echeverri, Edwan Anderson Ariza; Tschiptschin, André Paulo

DOI

10.5151/2594-5327-18302

Downloads

Baixar Artigo 48 Downloads

Resumo

O objetivo deste trabalho é analisar a distribuição das tensões residuais que resultam da combinação das variações volumétricas resultantes dos gradientes térmicos e das transformações de fase que ocorrem durante a têmpera de um cilindro de aço 4140. O modelo matemático usado para este objetivo utiliza o software AC3 de modelagem de tratamentos térmicos (curvas de transformação, curvas de resfriamento, microestrutura e a dureza do material), para alimentar um modelo de elementos finitos, considerando acoplamento termomecânico e comportamento não linear elasto-plástico, para previsão de tensões residuais em cilindros de aço 4140 temperados. São apresentados, também, os resultados de observações metalográficas e perfis de dureza que confirmam quantitativa e qualitativamente as previsões do software AC3. A simulação numérica, através do método dos elementos finitos, evidencia a existência de tensões residuais de tração na região superficial após do processo de têmpera e indica de maneira qualitativa que as tensões mais significativas são as circunferências.

 

The aim of this work is to analyze the distribution of residual stresses resulting from combination of volumetric changes due to heat gradients and phase changes occurring during the quenching process of a 4140 steel cylinder. The mathematical model used for this objective uses the AC3 Software modeling of thermal treatments (transformation curves, cooling curves, microstructure and material hardness), whose results were input in an finite element model, considering thermal-mechanical coupling and non-linear elastic-plastic behavior aiming the forecast of residual stresses in quenched 4140 steel cylinders. The observed microstructure and measure hardness confirmed quantitatively and qualitatively the previsions of the AC3 Software. The finite element numerical simulation showed the existence of tensile residual stresses on the surface region after a quenching process and indicates in a qualitative manner that the most significant stresses are circumferential.

Palavras-chave

Modelamento por elementos finitos; Têmpera; Tensões residuais; Simulação de tratamento térmico.

Finite element modeling, Quenching, Residual stress, Heat treatment simulation.