Fechamento de vazios utilizando o dispositivo de forjamento de quatro bigornas

Abstract

Primeiramente à Deus, por me abençoar com saúde, iluminar o meu caminho e colocar pessoas em minha vida que fazem a diferença. À minha orientadora, Prof. Dra. Paula Fernanda da Silva Farina, pelos ensinamentos, orientação, credibilidade e oportunidade de realizar este trabalho junto a uma das melhores universidades do país e do mundo.À Villares Metals S.A., uma das melhores empresas do mundo em aços e ligas especiais, na qual tenho trabalhado ao longo de 30 anos e sou extremamente grato pelo aprendizado e reconhecimento, aqui representada pelo Gerson Graciano, idealizador deste trabalho, Augusto Lara e Romulo Moreno, que me apoiaram e incentivaram.Ao pesquisador, Roberto Tibúrcio Canito Frota Júnior, pelo grande suporte nas simulações pelo método de elementos finitos, ótimas discussões e ensinamentos, sem os quais não seria possível realizar este trabalho.À minha esposa, Nevinha, e minhas filhas, Maria Paula e Marcela, que são minhas inspirações, para quem eu vivo e me esforço para ser uma pessoa cada dia melhor.À minha mãe, Estael, e ao meu irmão, Alexandre, por valorizarem a família e sempre estarem ao meu lado, mesmo distantes fisicamente.Ao meu pai, Paulo Francisco, que embora esteja com Deus há algum tempo, ensinou-me a respeitar, acreditar no ser humano, valorizar amizades e superar desafios. RESUMONa indústria, entre os principais desafios, a garantia da qualidade dos produtos fabricados e o aumento da produtividade sempre estão em destaque. Neste contexto está inserida a fabricação de barras forjadas a quente por meio de prensas de matrizes abertas, na qual o dispositivo de forjamento de quatro bigornas (4DFD 1 ) aumenta a produtividade em forjarias de matrizes abertas devido ao menor número de passes para atingir a bitola objetivada, porém produz menor deformação efetiva no produto bruto forjado, quando comparado ao forjamento convencional com duas bigornas planas. Esta situação provoca o questionamento sobre como o fechamento de vazios, comumente presentes nos lingotes convencionais de partida, se comporta em relação ao processo 4DFD. Assim, esta dissertação tem como objetivo estudar o fechamento de vazios em barras conformadas a quente do aço AISI 4145 por meio do forjamento em uma prensa hidráulica de matriz aberta de 3.000 toneladas, utilizando o processo 4DFD e comparando-o ao processo convencional de duas bigornas planas. Foram realizados estudos utilizando modelos numérico e experimental. No modelo numérico realizou-se simulações pelo método de elementos finitos nos dois processos de forjamento estudados, partindo de uma barra com um furo artificial na linha central, para avaliar comparativamente a evolução do fechamento do vazio durante a conformação plástica em relação à redução da área do vazio, tensão hidrostática, deformação efetiva, deformação de von Mises, deformação total direcional Y e Z, fluxo do material e o parâmetro 𝑄-valor, que mensura o comportamento do fechamento do vazio. No modelo experimental reproduziu-se em escala industrial cada simulação do modelo numérico e, para avaliar o ...