Melhoria do processo de produção de tubos maquinados e dobrados: estudo do alongamento na dobragem

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Ribeiro, Bruno Manuel Ferreira
Data de Publicação: 2024
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1822/94464
Resumo: Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Mecânica
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spelling Melhoria do processo de produção de tubos maquinados e dobrados: estudo do alongamento na dobragemOtimizaçãoTubos dobradosSimulaçãoAlongamentoCurvaturaOtimizationBent tubesSimulationStretchingCurvatureEngenharia e Tecnologia::Engenharia MecânicaDissertação de mestrado integrado em Engenharia MecânicaO projeto de dissertação exposto foi realizado de acordo com o tema proposto pela empresa Orthos XXI e teve como objetivo a otimização do processo de produção de componentes tubulares dobrados. O aumento da eficiência da produção de tubos traduz-se na redução dos tempos de prototipagem e produção, resultando também na diminuição de desperdício de material. Posto isto, inicialmente, foi estudado o processo de produção de componentes tubulares dobrados, como o corte, furação simultânea e a dobragem. Na dobragem surge um defeito, que consiste no alongamento do tubo na zona da dobragem. O tubo quando é dobrado está sujeito a tensões de compressão na zona interior da dobra e de tração na zona exterior da dobra, provocando uma mudança da espessura nas paredes. De tal modo, o eixo neutro do tubo move-se no sentido da zona de maior massa, no interior da curva. Uma vez que a zona neutra se mantém constante, o eixo central tem de acomodar este reposicionamento, alongando. Assim, foi desenvolvido um sistema de previsão do alongamento do tubo, que se baseou em 3 análises, teórica, simulação e experimental. A previsão teórica baseou-se na bibliografia disponível sobre o assunto e tem apenas em conta fatores geométricos do tubo, como o diâmetro, espessura, raio de dobragem e ângulo, não incluindo o material nas equações. A previsão de simulação foi feita com acesso ao programa Ansys LS-Dyna Mechanical e baseou-se nos componentes utilizados na empresa. Foram simulados tubos de 600 mm de comprimento a serem dobrados com matrizes de acordo com o raio de curvatura desejada e com mandril, quando necessário. A previsão experimental baseou-se em testes feitos na empresa, em condições de trabalho usuais e baseou-se numa comparação entre o tubo dobrado e um molde de chapa. Este molde possuía ranhuras e marcas do comprimento geométrico de um tubo dobrado, para um certo raio de curvatura. O tubo dobrado foi encaixado no molde, alinhando o início com a ranhura de referência. O fim do tubo foi comparado com a ranhura de referência do fim geométrico do tubo, sendo que o alongamento deste vai corresponder a esta diferença de comprimentos. Com isto, foi desenvolvida uma aplicação informática em Python que compila todas estas metodologias e é capaz de prever o alongamento na dobragem. Os resultados entre as metodologias não foram sempre muito semelhantes, existindo algumas diferenças que podem ser atribuídas à escolha correta dos materiais nos softwares de simulação.The dissertation project presented was carried out in accordance with the theme proposed by the company Orthos XXI and aimed at optimizing the production process of bent tubular components. Increasing the efficiency of tube production translates into reduced prototyping and production times, also resulting in reduced material waste. Thus, initially, the production process of bent tubular components was studied, such as cutting, simultaneous drilling, and bending. In bending, a defect arises, which consists of the elongation of the tube in the bending zone. When the tube is bent, it is subjected to compressive stresses on the inner side of the bend and tensile stresses on the outer side of the bend, causing a change in wall thickness. Thus, the neutral axis of the tube moves towards the area of greater mass, inside the curve. Since the neutral zone remains constant, the central axis has to accommodate this repositioning by elongating. Thus, a system for predicting tube elongation was developed, based on three analyses: theoretical, simulation, and experimental. The theoretical prediction was based on the available literature on the subject and only considered geometric factors of the tube, such as diameter, thickness, bending radius, and angle, not including the material in the equations. The simulation prediction was made with access to the Ansys LS-Dyna Mechanical program and was based on the components used in the company. Tubes of 600 mm length were simulated to be bent with dies according to the desired bending radius and with a mandrel, when necessary. The experimental prediction was based on tests carried out in the company, under usual working conditions, and was based on a comparison between the bent tube and a sheet metal mold. This mold had grooves and marks of the geometric length of a bent tube for a certain bending radius. The bent tube was fitted into the mold, aligning the start with the reference groove. The end of the tube was compared with the reference groove of the geometric end of the tube, with the elongation corresponding to this length difference. With this, a Python software application was developed that compiles all these methodologies and is capable of predicting elongation in bending. The results between the methodologies were not always very similar, with some differences that can be attributed to the correct choice of materials in the simulation software.Seabra, EuricoUniversidade do MinhoRibeiro, Bruno Manuel Ferreira2024-10-072024-10-07T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://hdl.handle.net/1822/94464por203706390info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)instname:FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologiainstacron:RCAAP2025-01-18T01:18:27Zoai:repositorium.sdum.uminho.pt:1822/94464Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireinfo@rcaap.ptopendoar:https://opendoar.ac.uk/repository/71602025-05-28T19:39:45.933920Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP) - FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologiafalse
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