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MINIST{RIO DE EDUCAÇ~O É CULTURA
UNIVERSIDADE FEDERAL 00 RIO GRANDE 00 SUL
ESCOLA DE ENGENHARIA
DEPARTAMENTO DE METALURGIA
PROGRAMA DE P6S-GRADUAÇ~0 EM ENGENHARIA
METALdRGICA E DOS MATERIAI~ - PPGEMM
Método de medição de força de trefilação de arames;
avaliação da variação do coeficiente de atrito em trefilação de arames de aço
~ por-.
José GeTbase Filho
A Engenheiro Mecanico ,
Trabalho realizado no Departamento de Metalurgia da
Escola de, EngenhariaN da UFRGS, dentro, do Programa
de Pos-Graduaçao em Engenharia Metalurgiaa e (^) .dos M~ teriais - PPGEMM
A porto Alegre
~.(
i
M{TODO DE MEDIÇJO DE FORÇA DE TREFILAÇJO DE ARAMES; 0
AVALIAÇ~O DA VARIAÇJO 00 COEFICIENTE DE ATRITO EM
TREFILAÇJO DE ARAMES DE AÇO
TE!E
, H
Apresentada ao programa de Pos-Graduaçao em Engenha- ria Metalúrgica e dos Materiais - PPGEMM, como parta dos requisitos para a obtençio do TItulo d~
MESTRE EM CItNCIA DOS MATERIAI~
por
JosÉ GeTbase Filho (^) Engenheiro MecanicaA
R@ ! I -
. - , I. Eake t ~ a b d bForram u m método @e nodigãq _d q. - t ~ - &&<gg-'_. - A :& e 9 de armo., ew trefiladoras Snduatriai. .e I@ Bxp's~h@xA- -,. i de iri4ora'kta.rirslisaindas&.partir de ~o,r>rm~t%'@&&qll'. ,.- + a i+didã,~ c o s ~ i c i i n t e da s t ~ ~ e onq t r e ~ i ~ a & ,aim~::L:< ' L i a o e n&dio teor de carbo~o,lubpi?lssdo. a6b~~:t%7&$& ep~sndor c d ~ $ e s de 10'/0 e 20'/0. A a v k i a ç ~ o d q coeficiente de a t r i t o é f e i t a p s z e 'eMdt,&b D da farta medida com e r o l t a celculada pok medgkgos t&d. r
@#, qisarrde:
V 1 , obter. V ~ I Q P B Sde cao-Picienta da a t r i b qw @a&s&@t ada' no c ~ l e u l oda Poxga da f r e ~ i l ~ ç i i o ~ p a r eo p+to'J@t:aa Z ~ G Z Ode equipamentõs de t r o ~ i 1 4 ~ 3 0. C 2. campirri os nidakga tedricos de 918bsl,Uohjs B Gal-aJS - wtta ao valer do caefici~ntede a t r i t u por elas ealctl3adok, Facs aos ~esultado Pinsfs o b t i d o s conclui-ssi se-s o* 4 mnta de medição de fcjrqa da tr8riiaCão u t i l i z 6 v s l $en.tro - ' iuna precisão de -^ C ~~5'/o.~naliaa-re ainda a warla$~lio da-- s i e n t e , de a t r i t o face a uariapgo d a ~ o n d i ~ z e scoou: l&~k - í s f o,rupeaidade s u p e r ~ i c l a l ~ p r s ~ s ~ osédia na parede da F&-
r h i s work descxibes a method t a wesure t h a drauing force - dires,on i n d u s t r i a l d r a u i n g machines and also in laborato- axperSmsnts.1t e v a l u a t e s a l a o , b y means o? t h e m e a s u r ~ e n t t h e d r a u f n g Porcs,the frickfan coaff!icient i n t h e drauing - &eel with low and medium carbon content,lubricated u i t h - p end o i l u n d e r g o i n g r e d u c t l o n o f l o O / o and 2 0 ' / 0. rThs e v a l u e t i o n a? t h e P r i c t i o n coePRcient is p e r f o r m e d (^) by ~ a r i s o no P t h s measured force w f t h t h e calculated f o r c e , z i n g t h e a r e t i c a l madel8,aiming: To o b t a i n t h a v a l u e s a f t h e P r i c t i o n c o e P P i c i e n t thak - e u e a d in t h a calculatPan o f t h e d r a w i n g Parcs,for t h e -
n and u s e c f d r a u f n g aqufpments.
-^ To^ compare^ t h e^ values^ of^ t h e^ f r f c t i o n^ c o e P f i c i 8 n ~ b t a f
by thrie thaor~ticalaodmls davalloped b y Slebel,Sacha -
From t h s f i n a 1 rasults it 18 caneludsd thak t h o equipaiant sd i n t h e measurment of & e force can be used uleh an aoog of 3 1.5mfm I t is a l a anslysed the variatloar s , ar t h c c t i a n eaefffcieot u l t h t h o vsriation aC. lubrfoatP6~. tho face r i n i a h , t h e avsrage prssaurs a t t h o uaf l a s f kha d3s. d ths awaraga Yeld strase. a i
EI-1. Tntroãuqãa II+. O^ modela^ 'teórico^ da^ S i e b e l 11-3, O^ wadoln^ teÓrico^ de^ S a c h s 11-4,^0 modelo^ tegriea^ de^ Eslejb^ -
iii \
E#iP,f II-'EQUIPAFIEMTU' UTPCTZBOíJ -"'-" 111-1. Projeto^ e^ construqáo^ de^ q m B ~ Rpara rnsdiggo de farga de
- S r e f i l a q % 11 1- ZlIi3-I, ~ n t r o d u ç ã o. T 11- IIã-1-2, Prcojeta I 11- $11-1-3, ~ o n s t r u ~ ã o 111- I lk-1-4, ~ a k f h r a ç & I 11- 111-2, Equfpamentõ utP25rndo na medi- ds velacf-dada ISÍ-3, Equfpamanto utilizado na ~ e d 3 - ' ção da defarrnaq& dos extans0- .matkas E I I-4, R e ~ i s k r â d a r E L ~ - 5. ~ u k t f m e t r od i g j t a l -111-6, ~ ~ u l p a r n a n t ou t i l i z a d o^ para^ tre .- rilagão
CORPOS DE P R O V A P A R A E N ~ ~ A I Oar LA- R O ~ A T ~ R I O '
v i i
Micro e s t
~ i r n e n s õ e s
Curvas d e menéo - k
r u t u r
e co
r e s i
O D E ENSA
Plano d e
variação
~ e a í i z a ç ã
laborat6r
~ e a l i z a ç ã
i n d ú s t r i a
I
exper
dos p o dBs i o d a s
R e s u l t a d o l a ~ ã on a s r s t á r i o - - Resultado
iação n a s
ras i n d u s
R e s u l t a d o
t r i t o nas
R e s u l t a d o
t t i t o nas
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DOS R
s da
e x p e G s da m e d i triai
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E CON
a
natrução
stência ao escoa-
arâme tros
ESULTADOS
força d e t r a f i -
r i ê n c i a s d e l a b =
força de t r e f f -
d a s em t r e f i l a d o
S c o e f i c i e n t e d e 2 r i ê n c i a s d e labo
c o e f i c i e n t e de - a
das em trefilado
s
m e d i d a s d e v e l o
T I N U I D A D E 00
.I
fi trsfliagão cantfnuas onde a ersne se sneontra P& - i de rulos.€sta tre$ilai"a 6 éeiit em várias otapas,ou passeo cada etapa se obtém uma ~ r a p ã od e reduqzu t o t a l dese-
. - - 1 refileção de berras 8 realizada em máquinas que trari - ras de oosprimento deterninado,indivfdualnsntat,
a de pós-laninsç%,é necessário um proceesa do deeapagem e l f a n a r a e carspaa da s u p e r ~ f c i ealtãmsnte abrasfwas e 1 d i o i a l s a v i d a 6til da f i e i r a. E s t e decapagsm pode ser r3 i da araoãnieamente,por jstearnento de areis ou dobraaento 1 fmt~amente. (^) 'i a cada peese,havendo uma conf'orniag~o a Prio,o material a ;um encruamento alterando auas psaprfadades n e c G n i c e s * ~ s
atingir v a l o r e s onda não / mais p o s s i v a l e trstilsgio,- (^) j ser a Parga da trefilagãa auperior & resistência a ruptx B m s t e ~ i a lna s ~ f d ada eisiraiMsstas casoa 6 nseaeaarla - acozimen%a intsrmedi6rio com a P i n a l f d s d o da d i m i n u i r a (^1) ' aa de e s ~ o ~ m e n ) i ne,assim,psrmitir novas passsor de t ; ~ s f ' X - I
: 3 1 A e s t r u t u r a criskaíina que a p ~ e s e n t amelhores reaultadus - #g p r o p r i e d a d e s mec?anicas do iatariaL,epós e tre~llação 6 a^ 1 Rrutvra bainftica,obtida p e l o petantesmento,prinefpa1m.t3~ -
I ! ' & p a r a agas do alto tear de csrbona.Ests estrutura oFereoe (^). 1 i p r o p r i e d a d e s degsjadae m p ~ a d u L bflinal,au seja,bea c o n P q (^) i b b i l i d a d e e alta r e s i s t b c f a. 1 , A reduçi.;8;ode sat$e o b t i d a sm cradca passe do t r e ~ i l a ~ B o 6 li - (^) - a por v g r l o s f a t o r e s , t a i s como r e resist'incia do mate-. '!
.a1 necassária p a r a s confo;meGãa do mat.srisl.Para este d l - rAo Parem d e s e n w o l u i d a s d i w e r s a ~madelos tegricos que Pctrne- rm ualares aproxfmsdos da farqa da t r ~ f i l a ~ ~ o ~ ~ s t s smodelam,.. I rsenvslvf das par ç i e b a l , ~ a c h sa o u t r a s , apresentem Porniaa di- (^)! rrantes para a cálculo da f o r ç a de t r e l i l a g? i u , p a r t i n d o da .- : i n c i p i o s dlferentoa,Todos os modelas,na entanto, e ~ % & .b
--
344..
i 6 de se eupor,na sntanto,que os nodeloe existsntee te25a - i d a d e &i mndigões de apiicaeão dlferentas,ou seje,e a p l l - ao da um ou outro d@pendar$ d e cada e a w particular. E e t a trabalho tem por o b j e t i v a a obtengão ds wn ./todo ;e 7 59go d e forga der trefilaqgo dds srape+,sm,krsPbXadaras i r r - I i ziais e em ~ x p s ~ l h ~ l s sda leborat6rfo.~cralla-sm ainda* + + &r da forga de trstflagao aedida,o "eoeffcimtede atrito- k e r i t s g g o de egos de b a i x o e nédio carbono,lubrili~ados - eabza e áleo salrendo rodug8es da &reta de 10'/~ s 20'. sliagão do cueficienta da aCrieo 4 feita psla eampareg& orça medXda com s força calaulada p o r modelas teÚ+ieos,wl C
,e nbCaz wa2ures d s c a e f l c i e n t e de a t r i t o que possam a m , zadoa no cálculo da f o r ~ s da t r e f ~ l s g ã o ~ p s t a 0 p r a j s t o -&a eqrilipamerntos de treff lãçso r comparar as modelas teóricos de Sisbel,Sachs* a G @ l @ , j % - **aa vetar de c o a P i ç i e n t e de etriPa par ~ P B Sc a l ~ u k a d s s ***
u w s e ressaltar que e s t e trabalha Paz parte de um esku - de eandiçõas de t r e ~ i 3 a p & de meteriais n ã c f o n a i s e do o principal ob j a t i v u a implantação ds um m6todo de ds Purgo de trsiilap~o,a avaliap& do a o e P i c i e n t e da-
. f o i feita usando-se modoXos simpliricados,deixando -se a outras mais eafistieadas cama s de Avitrur au da !&i@- a a v e r que e s t a aveliaç&o t a a. finalidade b g s i c a de
CC aú do equipainsnta.
,foi um doa primeiro. e tentar desenvolver oxprassão para a cáloula da f'orga de tr~lilapão.5us fk a Pinal envolva P a t a r e s enpfricos que vakiam @aa e radu- de área do material trePiPeda, ~ p 6. se s t e a primeiras astudos,nueeroaoa psaquisedores ri- , t e n t a t i v a s no i n t u i t o da formular una s x p r o s s ~ oque - scssse valores m a i a e x a t o s de Porqa da tref'ilãg%o,~achrr, L927,apresantou seu wodslo n a teoria elementar da pla@k& e,Jiebel,sm diversas trabalho9 p u b l i c a d o s a p a r t i r de xapresentau seu modelo desnvoluido a partir do trabalho r e $ i l a ç ~ o , ~ m 1940 K B r b ~ ra E i c h i n g a ~acreseantaram aos 1 a Sachs mais um terma devida ac c i z a l h a i n t e r n a do material no f n C e r h r da PíeiraEstss doia %,de S i e b e l e Sschs,&!o usados a t é os d i a a de hajo p g .e6loulo da P o r ~ a* de trs~ilafiaSasmpre acompanhados das ~ ~ a q z e sintroduzidas par KBrbar e E f c h i n g s r ,
a
rosas autores ,entre 1940 a l950,camo GeleJi ( 6 ) Zsn (1) a outros,baeeados nos modelos da Çacha e $i= aularam novas expressões paEa o c6ículo da P a r ~ a ds
madernamente autoras coma Mil1 a Tupper ( 7 ) s V , - e R I Pf ispanen (8) apresentarara novas e x p r s a s h s , e m desenvauimentos da teoria de piaaticidede ufr sza apresentados a s desenvolvimentos ds S i e b e l * Geleji,as dois ptfmafxos por sarem o s modelos onde eadaa a maioria das t e a r f a s de tref'ilagza e o da r eer uma a p l i c a p k mais recente destes modeJos,*
nodolo teórico de S i a b s l (^) ( 9 )
*baséeu sou m a l e l o &rico na cálcula do tpabaiha-
bos s natsçgss a s i g i n a 9 s das nadelos for uniformidade do notaq$a adatando-se os .dlest=rfqao.ds todas ai9 nuodaloe, ( v e ~
ao 11-2 Pica:
I'
nando-se o crit$ria escoamento & i n a tensao de cizalhamento tem-sa a seguinte relaçao , na
Supondo kr constante B integrando s equaçio II-5 de A A. resulka s
F e n d o por definição
O t r a b a l h o de a t r i t o ( s e n d o j,! o coeficiente d e atrito) p g
a mesma deslocamento do elemento no i n t e r i o r da Pielra - I,
2 r l r 1 d r
d'. r a = U! T
- - X C O S (I aen s 2 TK r ~ / C O S oc 6 a área [samgi'onente de d l n a direção da força de atrito,Send
; r d r a dR e V a 1 A tem-se : -
integraçso ent constante
r oí 6 pequeno para às casos usuaitr de tre4ilapEio (em -
da 6*).
io no i n t ~ r f a c earame-fielri t ~ m - s e 0; aproxinadarnen- ul a r6ra,eonfarae S l s b e l (91, obtem-r% r.
erma proveniente do trabalha fnternn de cizalhamenta- chamado a t r i t o interno) causado p ~ l sm u d a n ~ ad e ori- do material d e n t r o da fls%raEsts trabalho ds efza* - J, t e m por exprsasgo 4
; ~ o n s i d ' e r i n d a 8 trabalho toter de tref'?lltacão (^) como:
i. 2. tensões d u r a n t e a trefilação
que a equação 11-20 f i c a t d A ' dA 1^ +^ A^ dO;^ +^ (kf-õZ) s e n a^ +^ )i(kf-U'')^ - - c o s c p O sen cc sen a~
d A l l + pc o t K)- p õ, c o t = d A -
gndo a s variáveis e i n t e g r a n d o entra o s limites b c rz
F '^ rupondo^ k f^ constante,obten-ss^ : õ, p c o t C- k,(L + 1. 1 c a t d (^1 )
- O modelo tritórfco de Gele ji f
