Influência do ângulo e do coeficiente de atrito nas tensões residuais geradas na trefilação de barras de aço AISI 1045

Wire Drawing is one of the most widely used metal forming processes in the manufacture of round steel bars and, of all, this process allows a high dimensional accuracy to the parts. To improve this process, it is necessary to know all the parameters and to identify their influence in the quality of the manufactured product. This study aims to evaluate the influence of friction and the die angle, by numerical simulation, in the residual stresses and distortions generated after heat treatment. Numerical simulations of the drawing process of round bars of AISI 1045 steel were carried out for a given diameter reduction aiming to evaluate the residual stresses in the center and on the surface of the bars. The simulations were performed considering an elastoplastic material from the Simufact.Forming- GP® database software, in which the die angle and the friction coefficient between the tool and the bars were varied. The validity of the simulations was evaluated by comparing the forces taken from simulation and the forces calculated by empirical equations found in the literature. The simulation results showed greater influence of friction and of the die angle in the residual stresses on the surface of the bar. In the center, the influence in the residual stresses is higher for small die angles. With the analysis of the comparison between the forces it may be assumed that the model has been reproduced correctly and that it can predict the force values of the process. Also, there was a greater influence of the die angle relative to the friction coefficient in the emergence of residual stresses.Key words: wire drawing, friction, die angle.Trefilação é um dos processos de conformação mecânica mais utilizados na fabricação de barras redondas de aço. Este processo permite alcançar grande precisão dimensional, ótimo acabamento final, além de melhorar a resistência mecânica do produto final. Para uma melhora do processo, é necessário ter conhecimento dos seus parâmetros, identificar a influência de cada um e controlá-los para manter a qualidade da peça acabada, para que se evitem distorções que acarretam em custos elevados na sua correção. Este trabalho tem por objetivo avaliar, através de simulação numérica computacional, a influência do coeficiente de atrito e do ângulo de fieira na geração das tensões residuais, comumente associadas às distorções finais de peças trefiladas após tratamento térmico. Foram realizadas simulações numéricas de um processo de trefilação de barras redondas de aço AISI 1045 para uma dada redução de diâmetro com o objetivo de se avaliar o gradiente das tensões residuais no centro e na superfície das barras. As simulações foram realizadas considerando um material em regime elastoplástico do banco de dados do software Simufact. FormingGP®, onde foram variados o ângulo da fieira e o coeficiente de atrito entre a ferramenta e a barra trefilada. Para a validação dessas simulações, foram comparadas as forças geradas pelo processo simulado e as forças calculadas por equações empíricas encontradas na literatura. Os resultados das simulações mostraram maior influência do atrito e do ângulo da fieira nas tensões residuais da superfície da barra. No centro, a influência das tensões residuais é maior para os ângulos menores de fieira. Com a análise da comparação entre as forças, pode-se considerar que o modelo foi reproduzido corretamente e pode prever os valores de força do processo. Evidenciou-se também maior influência do ângulo de fieira em relação ao atrito no surgimento das tensões residuais.Palavras-chave: trefilação, atrito, ângulo de fieira