Analysis of the residual stresses in stamped valves by X-ray diffraction and finite element method

Orientadores: Sergio Tonini Button, Lisandro Pavie CardosoTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecanicaResumo: A evolução dos materiais, de seus processos de transformação e de diversos componentes mecânicos vêm requerendo cada vez mais o desenvolvimento de técnicas e métodos para sua análise. A transformação de materiais por deformação plástica origina tensões internas chamadas tensões residuais que podem vir a alterar a resposta do componente e/ou sistema quando em uso. Este trabalho tem como objetivo a análise dessas tensões residuais em válvulas dinâmicas estampadas por difração de raios- X e pelo método de elementos finitos. Dentro deste contexto, foi desenvolvido um método alternativo ao usual sen2", para a determinação de tensões residuais por difração de raios- X em pequenas áreas, esse utiliza o método de análise da difração de raios-X usualmente empregada na determinação de tensões residuais em filme finos . Os resultados obtidos na difração de raios-X mostraram-se compatíveis com o processo de deformação estudado e também com os resultados da simulação numérica pelo método de elementos finitos. A comprovação prática desses resultados deu-se pela realização de ensaios de durabilidade em bancada por flexão alternada reversa de uma válvula dinâmica nas seguintes condições de fabricação: a) estampada, b) estampada e deformada plasticamente em regiões de alta solicitação mecânica e c) estampada, deformada plasticamente e com um processo abrasivo adicional empregado para a eliminação de regiões potencialmente danosas ao componente previamente verificadas na simulação. Os resultados obtidos nesses ensaios comprovaram a validade dos métodos empregados para a análise das tensões residuaisAbstract: The continuous development of engineering materials, the new manufacturing processes, and the more complex mechanical parts have required constandy improvement of techniques and methods able to make analyses fast and easy. Metal forming with dimensional changes by plastic deformation results internal stresses, named residual stresses, which can significandy a:ffect the mechanical performance of parts and systems. The main objective of this work is to develop a method to analyze the residual stresses in stamped dynamical valves by X-ray diffraction and by the finite element method. In this context it was developed a sin2", alterna tive method based on the method common1y applied to the determination of residual stresses in metallic thin fUms. The results obtained from X-ray diffraction are coherent to those obtained in the stamping processes and in the simulation by the finite element method. These results were also compared to results from fatigue tests carried out with a laboratory bench (cantilever alterna te reversed bending) with dynamic valves in the conditions: a) as blanked , b) blanked and plastica11y deformed on the regions subjected to high 10005, and c) blanked, plastica11y deformed and grinded to eliminate potential dangerous regions as revea1ed in the simulation. The results obtained in the fatigue tests confumed the validity of the methods applied in this work to analyze the residual stressesDoutoradoMateriais e Processos de FabricaçãoDoutor em Engenharia Mecânic