Simulação numérica do processo de estampagem considerando diferentes modelos tribológicos

Abstract

Simulações numéricas são muito utilizadas nos processos de conformação de chapas metálicas no segmento metal mecânico para detectar e resolver problemas de conformação mecânica. Entretanto, existem diversos aspectos importantes que são difíceis de analisar, como é o caso dos mecanismos de atrito. Este trabalho apresenta um estudo sobre as condições tribológicas no processo de conformação de chapas no âmbito da simulação numérica. O trabalho sugere um estudo de caso utilizando modelos tribológicos gerados considerando a rugosidade e o tipo de material da chapa e da ferramenta, com três níveis de lubrificação. Os modelos consideram o atrito dependente de pressão de contato, taxa e velocidade de deformação, quantidade e tipo de lubrificante. Ao mesmo tempo, uma simulação com o modelo de atrito de Coulomb foi realizada para comparação de resultados. Os resultados obtidos mostram a importância de utilizar modelos tribológicos mais realísticos para representar o atrito na conformação. A utilização de diferentes modelos na simulação mostrou variações em todos os parâmetros estudados, sendo que, a rugosidade da ferramenta foi o fator de maior impacto, onde quanto maior a rugosidade, maior a força de conformação. Pode-se observar também que a pressão de contato tem grande influência sobre o coeficiente de atrito, quanto maior a pressão, menor o coeficiente. Neste estudo de caso, os menores valores de coeficiente de atrito estão localizados nos raios de dobra da matriz.

Numerical simulations are widely used in sheet metal forming processes in the metal-mechanical area to detect and solve forming problems. However, there are several important aspects that are difficult to analyze, such as friction mechanisms. This paper presents a study about the tribological conditions in sheet metal forming process in numerical simulation space. The work suggests a case study using tribological models generated considering the roughness and material type of the sheet metal and tooling, with three levels of lubrication. The models consider the friction dependent on contact pressure, velocity and strain rate, amount and type of lubricant. At the same time, a simulation with Coulomb's friction model was performed to compare results. The results show the importance of using more realistic tribological models to represent the friction in sheet metal forming. The use of different models in the simulation showed variations in all studied parameters, and the roughness of the tool was the factor of strongest impact, where the higher is the roughness, the higher the forming force. It can also be observed that the contact pressure has hight influence on the coefficient of friction, the higher the pressure, the lower the coefficient. In this study, the lowest friction values are located in the die bending radius.