Apresentado por: Patricia Diniz Análise de fractura do aço DP600 quando submetido a diferentes estados de tensão/deformação. L. M. V. Tigrinho R. A. Chemin Filho P. V. P. Marcondes Apresentado por: Patricia Diniz PG-Mec – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica LABCONF – Laboratório de Conformação

Aços avançados de alta resistência (AHSS) Fracture analysis approach of DP600 steel when subjected to different stress/strain states during deformation A crescente demanda por carros mais seguros, econômicos e menos poluentes exigiram das montadoras, siderúrgicas e comunidade científica pesquisa de NOVOS AÇOS. Aços avançados de alta resistência (AHSS) Melhor compreensão da Conformabilidade destes materiais é necessária para reduzir custos e otimizar o processo . Objetivo: PG-Mec – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica LABCONF – Laboratório de Conformação

Anderson(1995) classifica a fratura dos materiais metálicos: Fracture analysis approach of DP600 steel when subjected to different stress/strain states during deformation Para entender melhor o comportamento mecânico do AHSS, os aspectos de FRATURA relacionados às condições de ESTAMPAGEM tem um importante papel. Anderson(1995) classifica a fratura dos materiais metálicos: Fratura Alveolar Fratura por Clivagem Fratura Intergranular Fratura por estria. Objetivo: Micromecanismos de fraturas, aumento de 2000x, aço liga 8620 – Wulpi, 1999. PG-Mec – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica LABCONF – Laboratório de Conformação

micromecanismo alveolar → Fratura dúctil Fracture analysis approach of DP600 steel when subjected to different stress/strain states during deformation Anderson (1995) afirma que: micromecanismo alveolar → Fratura dúctil Fratura de clivagem absorve pouca energia → Sempre frágil. Fratura intergranular → indício de algum tipo de fragilização. Fratura de estriais → Ocorrência por fadiga. Objetivo: PG-Mec – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica LABCONF – Laboratório de Conformação

Fracture analysis approach of DP600 steel when subjected to different stress/strain states during deformation Fratura Ductil (Wulpi): Formação de microcavidades nas regiões de maior tensão que coalescem e se interconectam, produzindo uma superfície de fratura composta por “DIMPLES” ou vazios, correspondente ao modo de fratura alveolar. Objetivo: PG-Mec – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica LABCONF – Laboratório de Conformação

Fracture analysis approach of DP600 steel when subjected to different stress/strain states during deformation Fratura Frágil (wolpi): Pouca ou nenhuma deformação ocorre até a ruptura. Intergranular : fragilização dos contornos de grão em relação ao seu interior; Clivagem: separação da célula unitária ,repentinamente ,entre uma de suas faces e a face gêmea da célula adjascente. Objetivo: PG-Mec – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica LABCONF – Laboratório de Conformação

Fracture analysis approach of DP600 steel when subjected to different stress/strain states during deformation Fraturas combinadas: depende, basicamente, da composição química, do estado de tensões, do ambiente, de possíveis imperfeições ou da orientação cristalina dos grãos do material Objetivo: PG-Mec – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica LABCONF – Laboratório de Conformação

Fracture analysis approach of DP600 steel when subjected to different stress/strain states during deformation Este estudo propôs analisar o tipo de FRATURA em chapas de aço Dual Phase DP600 quando submetidos a estados de tensões uniaxial e biaxial de tração e deformação plana, através de ensaios de tração e estampagem. A idéia é comprovar que um material não é dúctil ou frágil, ele pode se apresentar como dúctil ou frágil, dependendo do estado de tensão ao qual foi submetido. Objetivo: PG-Mec – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica LABCONF – Laboratório de Conformação

Fracture analysis approach of DP600 steel when subjected to different stress/strain states during deformation Segundo Bresciani et al.(1997), no embutimento submete a chapa plana a um estado de tensões e deformações que alteram sua espessura durante o processo. Para peças cilíndricas: Objetivo: PG-Mec – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica LABCONF – Laboratório de Conformação

Fracture analysis approach of DP600 steel when subjected to different stress/strain states during deformation DP600 (DualPhase): Arranjo microestrutural de ilhas duras de MARTENSITA dispersas numa matriz macia de FERRITA, presenta boa conformabilidade: Objetivo: PG-Mec – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica LABCONF – Laboratório de Conformação

Tração normatizado: avaliação do estado de tensão UNIAXIAL. Fracture analysis approach of DP600 steel when subjected to different stress/strain states during deformation Ensaios realizados: Tração normatizado: avaliação do estado de tensão UNIAXIAL. Nakazima: Punção Hemisférico, estado de tensão BIAXIAL. Marciniak: Punção Cilíndrico, estado PLANO de deformação. Objetivo: Esquematização: Estado de Tensão/deformação. Geometria das amostras em mm. PG-Mec – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica LABCONF – Laboratório de Conformação

Fracture analysis approach of DP600 steel when subjected to different stress/strain states during deformation Amostras utilizadas para criar o FLC - mesmas dimensões e quantidades utilizadas por Sahu et al. Uma grade de círculo de 4,2 mm de diâmetro foi impresso electrolíticamente na superfície da amostra de teste. Objetivo: PG-Mec – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica LABCONF – Laboratório de Conformação

Fração volumétrica: FERRITA: 83,5% , MARTENSITA: 16,5%. Fracture analysis approach of DP600 steel when subjected to different stress/strain states during deformation Analisando as imagens MEV determinou-se a quantidade de cada fase presente no material. Fração volumétrica: FERRITA: 83,5% , MARTENSITA: 16,5%. Segundo Uthaisangsuk et al. Se a martensita está na forma de fibras finas ou finos glóbulos ao longo dos contornos da ferrita, (Fig b) o material apresenta maior alongamento até fraturar. a) x800 b) x3500 Objetivo: PG-Mec – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica LABCONF – Laboratório de Conformação

Anisotropia planar: os valores de R variam neste ângulos. Fracture analysis approach of DP600 steel when subjected to different stress/strain states during deformation Anisotropia planar: os valores de R variam neste ângulos. Limite de instabilidade plástica n , distribui a deformação para as regiões vizinhas ao local mais deformado, resultando em um afinamento (redução de espessura) mais homogêneo da chapa. deformar mais eficientemente aos esforços a 45º em relação a direção de laminação da chapa PG-Mec – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica LABCONF – Laboratório de Conformação

Fracture analysis approach of DP600 steel when subjected to different stress/strain states during deformation Fractogramas (MEV): No estado UNIAXIAL, têm-se dimples equiaxiais ou hemisferoidais, e dimples alongadas. Isto pode ser explicado, por a fratura ocorrer na direção de laminação da chapa, onde há um alinhamento dos grãos. Objetivo: PG-Mec – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica LABCONF – Laboratório de Conformação

Fracture analysis approach of DP600 steel when subjected to different stress/strain states during deformation Fractogramas(MEV): No estado de tensão BIAXIAL, há predominância de dimples equiaxiais ou hemisferoidais, mas com maior quantidade de dimples alongadas. Objetivo: PG-Mec – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica LABCONF – Laboratório de Conformação

Fracture analysis approach of DP600 steel when subjected to different stress/strain states during deformation Fractogramas (MEV): No estado PLANO, apesar de haver dimples, tem-se regiões com características de fratura Frágil (quase- clivagem). Supõe-se que a fratura ocorreu exatamente na região da chapa em contato com o raio do punção - ruptura à tração - levando à ter aspectos frágeis. Este fato é corroborado pela presença de martensita. Objetivo: PG-Mec – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica LABCONF – Laboratório de Conformação

Fracture analysis approach of DP600 steel when subjected to different stress/strain states during deformation Por fim, vários modelos teóricos e numéricos foram e estão sendo desenvolvidos para calcular ou prever o início e a propagação da fratura. No entanto, problema freqüente desses modelos é a determinação de seus parâmetros, os quais são geralmente identificados por meio de métodos experimentais de procedimentos de tentativa e erro. Assim, o DP600 DCL proposto, relacionando os micromecanismos de fratura com os estados de tensão/deformação: tração uniaxial e biaxial e plano, pode nos ajudar a entender melhor a conformabilidade deste material. Objetivo: PG-Mec – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica LABCONF – Laboratório de Conformação

PG-Mec – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica Fracture analysis approach of DP600 steel when subjected to different stress/strain states during deformation Objetivo: PG-Mec – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica LABCONF – Laboratório de Conformação

Fratura Dúctil (dimples) → Tensões de deformação uniaxiais e biaxiais. Fracture analysis approach of DP600 steel when subjected to different stress/strain states during deformation Fratura Dúctil (dimples) → Tensões de deformação uniaxiais e biaxiais. Fratura dúctil /frágil (quase-clivagem ou fissuração por fase dura) → Tensão de deformação plana. Objetivo: PG-Mec – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica LABCONF – Laboratório de Conformação