Prediction and control of geometric distortion and residual stresses in hot rolled and heat treated large rings

Alisson Duarte da Silva

Anéis sem costura são fabricados através de processos como a laminação a quente e o tratamento térmico. O tratamento térmico é utilizado para aprimorar as propriedades do material, podendo ser conferido a uma grande variedade de componentes mecânicos em aço, conforme a sua aplicação. A têmpera é um estágio bastante comum no tratamento térmico de componentes mecânicos, o qual consiste no resfriamento rápido de peças austenitizadas, provocando a transformação da fase austenita para a martensita. Normalmente, a têmpera causa distorções geométricas, as quais estão associadas com a contração térmica e a modificação das propriedades mecânicas e geométricas. Para o processo de grandes anéis com espessura fina, o controle da distorção durante a têmpera representa uma tarefa complexa e praticamente impossível. A necessidade de uma alta produtividade, a variedade de tamanho dos anéis, além de todas as condições existentes dentro do tanque de têmpera, representam um sistema complexo de processo. Neste caso, torna-se necessário prever estas distorções, visando-se o projeto de sistemas de correção pós-tratamento térmico, buscando-se obter formas e dimensões adequadas. Esta tese de doutorado desenvolve uma metodologia para prever e corrigir a distorção de anéis denominada ovalização. Esta metodologia é baseada em simulação por elementos finitos do tratamento térmico (normalização e têmpera) e do processo de desempeno de um anel laminado a quente de aço AISI 4140. A simulação por tratamento térmico é validada usando-se o Teste do Anel em C. A etapa de desempeno utiliza um equipamento de compressão, provido por duas ferramentas planas. Um procedimento experimental é definido e numericamente simulado para o processo de desempeno.

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