Caracterização experimental e modelamento do comportamento plástico de chapas de aços bifásicos DP600 e DP800 - Cardoso, Marcelo Costa (2022)
Nas últimas duas décadas, os aços avançados de alta resistência receberam grande destaque na indústria automotiva. Estes aços são usados em partes estruturais que visam a segurança do carro graças aos elevados valores de limite de resistência e absorção de energia em colisões. Nesse contexto, a manufatura de componentes por meio de processos de conformação objetivando reduções de espessura de chapas e, portanto, redução de massa dos carros, contribuem para a redução de consumo de combustíveis e emissões de gases de efeito estufa. Contudo, esses aços quando conformados apresentam variações no comportamento plástico, relacionadas aos processos de conformação, como, por exemplo, mudança de forma devido ao retorno elástico, sensibilidade à taxa de deformação e fraturas em operações de estiramento e flangeamento. Portanto, o correto uso destes aços em processos de conformação requer pesquisas experimentais e teóricas mais detalhadas com respeito ao comportamento plástico. Com essa finalidade, este trabalho de tese de doutorado foi dividido em três etapas. Primeiro, foram realizadas análises de composição química e microestruturas de chapas de aços bifásicos DP600 e DP800 e, para fins de comparação, do aço de alta resistência e baixa liga HSLA340. Em seguida, para avaliar o comportamento plástico destes aços foram realizados ensaios de tração uniaxial, expansão hidráulica, compressão de disco e Curva Limite de Conformação (CLC). As regiões fraturadas dos corpos de prova deformados nos ensaios de CLC foram analisadas com auxílio das técnicas de microscopia óptica e eletrônica de varredura. Por fim, foi desenvolvido um modelo elasto-plástico do tipo Marciniak-Kuczysnski para previsão das deformações limites que compõem a CLC. As análises das regiões fraturadas permitiram a identificação de três mecanismos de falha presentes nos aços bifásicos DP600 e DP800 em função do modo de deformação da CLC: (1) instabilidade plástica no domínio de estampagem, (2) fratura dúctil por cisalhamento na vizinhança do estado plano de deformação e (3) fratura dúctil por tensão no domínio de estiramento biaxial. As análises por microscopia possibilitaram a caracterização dos mecanismos de fratura dúctil a partir da visível rotação de grãos próximos a fratura e superfície plana de fratura (fratura dúctil por cisalhamento) e grãos alinhados com a maior tensão principal e superfície rugosa de fratura (fratura dúctil por tração). As deformações limites calculadas com o modelo elasto-plástico indicam que a condição de estricção localizada é satisfatória para descrever a CLC do aço HSLA340. Entretanto, para os aços bifásicos DP600 e DP800 as previsões de deformações limites apresentaram melhor concordância com os valores experimentais por meio da implantação de um critério de fratura dúctil para descrever os efeitos os modos de falha identificados experimentalmente nos estados de deformação plana e estiramento biaxial.