Estudo dos modelos de encruamento em aços automotivos por meio do método de elementos finitos e da técnica de difração de elétrons retroespalhados

• Autores: Erika Aparecida da Silva, José Wilson de Jesús Silva, Nilo Antonio de Souza Sampaio, Jean Pierre Faye, Joel Alexis, Antonio Jorge Abdalla
• Localización: Research, Society and Development, ISSN-e 2525-3409, Vol. 9, Nº. 2, 2020
• Idioma: portugués
• Títulos paralelos:
  • Estudio de los modelos de endurecimiento en aceros automotrices utilizando el método de elementos finitos y la técnica de difracción de electrones retrodispersados
  • Study of hardening models in automotive steels using the finite element method and the backscattered electron diffraction technique
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• Resumen
  • español

    En este trabajo, el objetivo era correlacionar la anisotropía con el comportamiento mecánico y microestructural de dos aceros de alta resistencia utilizados en la producción de vehículos para obtener variables que alteren los procesos de fabricación futuros con el fin de obtener aceros con un retorno elástico más bajo, conocido como efecto de recuperación elástica, que significa cambios geométricos sufridos por la parte al final del proceso de deformación plástica, después de la liberación de las fuerzas aplicadas por la herramienta de estampado y esto causa fallas dimensionales que comprometen la producción. En esta investigación, se evaluaron el acero bifásico y uno de bajo contenido de carbono, siendo Docol_DL800 y LC200 sus nombres comerciales, respectivamente. Se realizaron pruebas de tracción y flexión de tres puntos para determinar las propiedades y comportamientos mecánicos y estos resultados se compararon con los obtenidos por simulación computacional utilizando el método de elementos finitos y también se correlacionaron con datos microestructurales de la técnica de electrones retrodispersados. Los resultados indican que el acero bifásico tiene un mayor endurecimiento permitiendo un mayor efecto de recuperación elástica debido a su microestructura con ferrita y martensita, alto refinamiento de grano, mayor cantidad de energía residual elástica y un menor grado de desorientación después de la conformación mecánica, creando el efecto Bauschinger. Ya el acero LC200 presentaba un menor grado de recuperación elástica gracias al mayor endurecimiento isotrópico debido al aumento en el grado de desorientación del grano después de la conformación. Por lo tanto, se concluyó que los procesos de fabricación de estos aceros deberían tratar de combinar una alta resistencia mecánica con un comportamiento más isotrópico.

  • português

    Neste trabalho, o objetivo foi correlacionar a anisotropia com o comportamento mecânico e microestrutural de dois aços de alta resistência utilizados na produção de veículos a fim de obter variáveis para alterar futuros processos de fabricação de forma a obter aços com um menor retorno elástico, conhecido como efeito springback, que significa alterações geométricas sofridas pela peça ao final do processo de deformação plástica, após a liberação das forças aplicadas pela ferramenta de estampagem e isso ocasiona falhas dimensionais que comprometem a produção. Nesta pesquisa, foram avaliados um aço bifásico e um aço baixo carbono, sendo Docol_DL800 e  LC200 os seus nomes comerciais, respectivamente. Foram realizados ensaios de tração e flexão de três pontos ao ar para determinar as propriedades e comportamentos mecânicos e tais resultados foram comparados com os obtidos por simulação computacional utilizando o método de elementos finitos e foram também correlacionados com os dados microestruturais provenientes da técnica de elétrons retroespalhados. Os resultados indicam que o aço bifásico tem um maior encruamento permitindo um maior efeito springback devido à sua microestutura com ferrita e martensita, alto refinamento dos grãos, maior quantidade de energia residual elástica e um menor grau de desorientação após a conformação mecânica, criando o efeito Bauschinger. Já o aço LC200 apresentou um menor grau de springback graças ao encruamento mais isotrópico devido ao aumento no grau de desorientação dos grãos após a conformação. Assim, concluiu-se que os processos de fabricação desses aços devem buscar aliar alta resistência mecânica com um comportamento mais isotrópico.

  • English

    In this work, the objective was to correlate anisotropy with the mechanical and microstructural behavior of two high strength steels used in vehicle production in order to obtain variables to alter future manufacturing processes in order to obtain steels with a lower elastic return, known as springback effect, which means geometric changes suffered by the part at the end of the plastic deformation process, after the release of the forces applied by the stamping tool and this causes dimensional failures that compromise the production. In this research, biphasic steel and one low carbon steel were evaluated, being Docol_DL800 and LC200 their trade names, respectively. Tensile tests and three-point bending in air were performed to determine the mechanical properties and behaviors and these results were compared with those obtained by computational simulation using the finite element method and were also correlated with microstructural data from the backscattered electron technique. The results indicate that biphasic steel has a higher hardening allowing a greater springback effect due to its microstructure with ferrite and martensite, high grain refinement, greater amount of elastic residual energy and a lower degree of disorientation after mechanical conformation, creating the effect Bauschinger. Already the steel LC200 presented a smaller degree of springback thanks to the more isotropic hardening due to the increase in the degree of grain disorientation after the conformation. Thus, it was concluded that the manufacturing processes of these steels should seek to combine high mechanical strength with a more isotropic behavior.