Análise computacional sobre estampabilidade de tampas metálicas produzidas a partir de folha de flandres

Abstract

Este estudo investiga as causas de falhas no processo de estampagem de tampas metálicas fabricadas a partir de folhas de Flandres de espessura 0,36 mm. Por meio de ensaios mecânicos (tração, Erichsen e análise de anisotropia) e simulações computacionais utilizando o Método dos Elementos Finitos (MEF), foram identificados fatores críticos relacionados às propriedades anisotrópicas do material e aos parâmetros do processo de conformação mecânica. Os resultados experimentais indicaram variações significativas no índice de anisotropia (r) e na resistência mecânica em diferentes direções de laminação, enquanto a simulação computacional destacou regiões suscetíveis a rupturas e deformações. A análise da Curva Limite de Conformação (CLC) revelou que o ponto crítico de tensão está associado a regiões específicas da peça, influenciadas por parâmetros de processo e variabilidade no material. Como os resultados do ensaio de tração demonstraram uma fraca correlação entre a tensão máxima e alongamento entre os ensaios, foi utilizada uma ferramenta estatística para aprofundamento, com a utilização de critério p-valor para análise da significância do resultado. Este trabalho concluiu que há novos cenários a serem estudados para que o resultado da simulação computacional e resultado prático tenham melhor convergência, recomendando-se a obtenção de temperatura do ferramental para novos estudos e também estudos contemplando variação de dureza, visando se ter uma aproximação ainda maior dos resultados, para que sejam produzidas peças funcionais, e que se reduza o altíssimo índice de rejeito atual de 46% proporcionando uma produção de tampas metálicas sem defeitos como rugas e rompimentos, garantindo maior confiabilidade no processo e no produto final.

This study investigates the causes of failures in the stamping process of metal lids manufactured from 0.36 mm thick tinplate. Through mechanical tests (traction, Erichsen and anisotropy analysis) and computational simulations using the Finite Element Method (FEM), critical factors related to the anisotropic properties of the material and the parameters of the mechanical forming process were identified. The experimental results indicated significant variations in the anisotropy index (r) and mechanical strength in different rolling directions, while the computational simulation highlighted regions susceptible to ruptures and deformations. Analysis of the Forming Limit Curve (CLC) revealed that the critical stress point is associated with specific regions of the part, influenced by process parameters and material variability. As the results of the tensile test demonstrated a weak correlation between maximum tension and elongation between tests, a statistical tool was used for further analysis, using a p-value criterion to analyze the significance of the result. This work concluded that there are new scenarios to be studied so that the result of the computational simulation and practical results have better convergence, recommending obtaining the temperature of the tooling for new studies and also studies contemplating hardness variation, aiming to have an even closer approximation. greater results, so that functional parts are produced, and the extremely high current reject rate of 46% is reduced, providing the production of metal lids without defects such as wrinkles and breaks, guaranteeing greater reliability in the process and in the final product.