Análise do processo de extrusão rotativa de tubos

O processo de extrusão rotativa a ré de tubos é empregado na conformação de corpos cilíndricos obtidos a partir de reduções de espessura de um tubo sem costuras. Neste processo, as forças e deformações impostas ao tubo são de difícil avaliação experimental. Deste modo, foi realizado nesta dissertação um estudo com o objetivo de avaliar rotas de conformação em função da condição inicial do material do tubo, a saber, no estado como recebido e após têmpera e revenido. Inicialmente, as propriedades mecânicas do aço AISI 41B30H foram avaliadas a partir de ensaios de tração uniaxial em corpos de prova retirados ao longo do comprimento do tubo na condição de como recebido, i.e., no estado normalizado. Em seguida, o processo de extrusão rotativa a ré de tubos foi analisado por modelos bidimensionais de elementos finitos adotando-se as hipóteses de estado plano de deformações e simetria axial. Ademais, o modelo analítico de Kobayashi e Thomsem [C.I.R.P. Annalen 1 (1961-62) 114] foi adotado para avaliar as forças envolvidas no processo de extrusão rotativa a ré de tubos. Finalmente, foram desenvolvidos modelos tridimensionais de elementos finitos baseados nas técnicas de integração implícita e explícita empregando-se elementos sólidos com regras de integração completa e reduzida. As simulações por elementos finitos foram realizadas com o código comercial ABAQUS. As previsões determinadas através do modelo analítico mostram que a força radial de extrusão rotativa a ré de tubos é a maior componente seguida pelas componentes axial e circunferencial. As comparações entre as forças analíticas e as previsões numéricas do modelo de elementos finitos no estado plano de deformações, indicam que o método das fatias pode ser considerado como um limite inferior para o cálculo de forças existentes no processo de extrusão rotativa a ré de tubos. Em relação ao comportamento de encruamento do aço AISI 41B30H, a condição de estado normalizado fornece menores forças de conformação do que aquela obtida após os tratamentos térmicos de têmpera e revenido. Por outro lado, as previsões numéricas fornecidas pelo modelo tridimensional mostram que as forças dependem do tipo de formulação dos elementos sólidos adotados na descrição do tubo, em particular, do número de pontos de integração. As simulações numéricas realizadas com o modelo tridimensional empregando-se elementos de integração completa forneceram resultados condizentes tanto com os modelos analíticos quanto com o modelo bidimensional no estado plano de deformaçõe