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dc.creatorLopes, Angélica Paola de Oliveira
dc.date.accessioned2024-01-10T14:25:06Z
dc.date.available2024-01-10T14:25:06Z
dc.date.issued2023-05-08
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/31055
dc.description.abstractThe use of high-strength metal sheets in the mechanical forming process results in an increase in tool wear rate. This wear is especially significant in deep-drawing tools, presenting a significant economic impact on the costs of manufactured products. To design a wear-resistant tool that is not unnecessarily oversized, it is important to predict the tribological behavior during operation, as a result of the adopted operational parameters. This way, it is possible to ensure that it is sufficiently resistant while avoiding unnecessary oversizing that results in higher production costs. In this context, this research aimed to investigate the influence of contact pressure and sliding speed on the tribological behavior of two steels used in the manufacture of tools for cold sheet metal forming (here named, steels A and B). To achieve this objective, the strip drawing test was adopted, seeking to approximate the experimental conditions to the real scenario of the deep drawing process. Based on the test results, the tribological behavior of steels A and B was evaluated in terms of friction and wear coefficients, as well as the active wear mechanisms. The characterization of worn tracks was performed using scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy, and confocal laser scanning microscopy, the latter also used to determine the 3D roughness parameters of their surfaces. The drawn sheets were also characterized after testing, using macrographic analyses and 2D roughness parameter measurements. To support the discussion of the tribological test results, steels A and B were preliminarily characterized in terms of its microstructural and topographical characteristics. The microstructural characterization showed that both steels have a microstructure formed by carbides surrounded by a martensitic matrix, with equivalent hardness. The preliminary topographical characterization showed that the tool manufacturing operations produce distinct surface characteristics on each steel. The results of the tribological characterization indicated that steel A has a lower friction and wear coefficients rate than steel B, with the former being more prone to abrasion wear mechanism and the latter to adhesion. It was found that the variation of the relative sliding speed of the sheet produces changes in the friction coefficient only under conditions of high contact pressure, decreasing for steel A and increasing for steel B. It was also shown that increasing the contact pressure increases the values of the friction and wear coefficients rate in both steels. In these cases, abrasion wear mechanism predominates in steel A under low contact pressures, and adhesion wear prevails under high pressures. For steel B, on the other hand, adhesion wear predominates under both high and low contact pressures. The topographical and 3D roughness characterization of the tested tools showed that the increase in contact load and sliding speed has a direct relationship with some roughness parameters and an inverse relationship with others, with this behavior being dependent on the predominant wear mechanism. Finally, the results of the analysis of variance confirmed that contact pressure has a greater influence on the tribological behavior of both steels.eng
dc.languageporpor
dc.publisherUniversidade Federal de Santa Mariapor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.subjectConformação de chapaspor
dc.subjectAços ferramentapor
dc.subjectAços avançados de alta resistênciapor
dc.subjectAtritopor
dc.subjectDesgastepor
dc.subjectSheet metal formingeng
dc.subjectTool steelseng
dc.subjectAdvanced high strength steelseng
dc.subjectFrictioneng
dc.subjectWeareng
dc.titleInfluência da velocidade de deslizamento e pressão de contato sobre o desempenho tribológico de aços ferramenta para estampagem a friopor
dc.title.alternativeInfluence of sliding speed and contact pressure on the tribological performance of cold work tool steelseng
dc.typeDissertaçãopor
dc.description.resumoO uso de chapas metálicas de alta resistência no processo de conformação mecânica resulta em um aumento na taxa do desgaste das ferramentas. Esse desgaste é especialmente significativo em ferramentas de estampagem profunda, apresentando grande impacto econômico sobre os custos dos produtos manufaturados. Para projetar uma ferramenta resistente ao desgaste, que não seja desnecessariamente superdimensionada, é importante prever o comportamento tribológico durante operação, como resultado dos parâmetros operacionais adotados. Desse modo, é possível garantir que esta seja suficientemente resistente e, ao mesmo tempo, evitar que o sobredimensionamento desnecessário resulte em um maior custo de produção. Neste contexto, esta pesquisa teve como propósito investigar a influência da pressão de contato e velocidade de deslizamento sobre o comportamento tribológico de dois aços utilizados na fabricação de ferramentas para conformação de chapas a frio (aqui nomeados, aços A e B). Para alcançar tal objetivo, o ensaio de estiramento de chapas foi adotado, buscando aproximar as condições experimentais do cenário real do processo de estampagem profunda. A partir da realização do ensaio, o comportamento tribológico dos aços A e B foi avaliado em termos dos coeficientes de atrito e desgaste, e dos mecanismos de desgaste atuantes. A caracterização das trilhas desgastadas foi realizada empregando microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de raios X por energia dispersiva, e microscopia de varredura confocal a laser; sendo esta última também utilizada para determinação dos parâmetros de rugosidade 3D das suas superfícies. As chapas estiradas também foram caracterizadas após ensaio, empregando análises macrográficas e medições de parâmetros de rugosidade 2D. Para suportar a discussão dos resultados do ensaio tribológico, os aços A e B foram preliminarmente caracterizados em termos de suas características microestruturais e topográficas. A caracterização microestrutural mostrou que ambos os aços possuem microestrutura formada por carbonetos envolvidos por uma matriz martensítica, apresentando durezas equivalentes. A caracterização topográfica preliminar mostrou que as operações de fabricação da ferramenta produzem características superficiais distintas em cada aço. Os resultados da caracterização tribológica indicaram que o aço A apresenta menor coeficiente de atrito e de desgaste que o aço B, sendo o primeiro mais propenso ao desgaste por abrasão e o segundo por adesão. Foi verificado que a variação da velocidade de deslizamento relativa da chapa produz modificações no coeficiente de atrito somente em condições de elevada pressão de contato, decrescendo para o aço A e acrescendo para o aço B. Foi mostrado também que o aumento da pressão de contato incrementa os valores do coeficiente de atrito e de desgaste em ambos os aços. Nestes casos, o desgaste por abrasão predomina no aço A em baixas pressões de contato, e a adesão prevalece sob altas. Para o aço B, em contrapartida, a adesão predomina sob altas e baixas pressões de contato. A caracterização topográfica e da rugosidade 3D das ferramentas ensaiadas, mostrou que o aumento da carga de contato e velocidade de deslizamento tem uma relação direta com alguns parâmetros de rugosidade, e inversa com outros, sendo esse comportamento dependente do mecanismo de desgaste predominante. Por fim, os resultados da análise de variância confirmaram a maior influência da pressão de contato sobre o comportamento tribológico de ambos os aços.por
dc.contributor.advisor1Scheuer, Cristiano José
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3758860836699578por
dc.contributor.advisor-co1Almeida, Diego Tolotti de
dc.contributor.referee1Murray, Henara Lillian Costa
dc.contributor.referee2Souza, João Henrique Corrêa de
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/2761846079223180por
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.departmentEngenharia Mecânicapor
dc.publisher.initialsUFSMpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecânicapor
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICApor
dc.publisher.unidadeCentro de Tecnologiapor


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