Análise numérica e experimental do processo de trefilação de fios aplicados a cabos condutores

Abstract

Neste trabalho, é feito um estudo sobre o processo de fabricação nomeado Trefilação, o qual é utilizado na indústria para a concepção de fios, arames e vergalhões com procedimento de deformação à frio durante conformação. O trabalho aqui é dividido em duas etapas, experimental e numérica, apresentando foco na obtenção das propriedades do material (curva de encruamento) através da dureza Brinell e simulação por elementos finitos do procedimento de trefilação real aplicado a uma empresa especializada no ramo. O objetivo é encontrar as propriedades mecânicas dos fios em cada etapa da trefilação a partir das propriedades no vergalhão antes da conformação mecânica. A principal motivação para este trabalho é a compreensão mais aprofundada do processo de trefilação e futura predição das propriedades mecânicas e qualidade do produto medidas em cada etapa. Para obtenção dos dados experimentais com agilidade e buscando comparar casos que envolvam sistemas no regime compressivo, é realizado um ensaio de dureza Brinell, sendo o mesmo modelado através de método dos elementos finitos, realizando rotina de identificação paramétrica e simulação numérica do ensaio de dureza para a determinação da marca da impressão deixada pelo perfurador no corpo de prova. Esses dados encontrados no material em seu estado inicial (vergalhão) são tidos como base para inserção no programa ABAQUS na realização da simulação do processo de trefilação, já os dados nos fios pós fieira 1, 2 e 3 servirão de comparação com os resultados numéricos. Seguindo o modelo matemático viscoplástico para o caso multiaxial, considerando o critério de escoamento de von Mises e endurecimento isotrópico com efeito viscoplástico, foi criado um modelo usando o método de elementos finitos para simular o processo de trefilação, identificando os parâmetros dominantes. Utiliza-se uma modelagem com simetria de rotação em relação ao eixo longitudinal do sistema fio/fieira, considerando-se uma peça de trabalho com forma cilíndrica. Este modelo permite observar, em detalhes, os fenômenos de acumulo de tensões residuais, deformações plásticas equivalente e tensões trativas e compressivas que podem ocorrer durante a trefilação, sendo os resultados utilizados para uma investigação computacional dos parâmetros e suas influências durante o processo. Os efeitos obtidos através de elementos finitos são comparados com os experimentais (pós fieira 1, 2 e 3) através de modelo também proposto neste trabalho.