Os corpos de prova dos materiais como recebido foram confeccionados de acordo com dimensões encontradas na literatura, sendo 80 mm de comprimento x 30 mm de largura. Foram confeccionados dois corpos de prova para cada tratamento de ângulos iniciais de dobramento, sendo que tais ângulos foram 30° e 90°. Tais dimensões dos corpos de prova foram adotados de acordo com os parâmetros definidos para o ensaio de flexão cilíndrica livre - unconstrained cylindrical bending apresentados na Conferência de Numisheet 2002 (MEINDERS, 2006).
Os corpos de prova foram submetidos a um ensaio de conformação mecânica denominado dobramento ao ar. Tal ensaio foi feito em adaptação ao método de flexão cilíndrica livre, no qual o corpo de prova é submetido a um punção com corpo cilíndrico e em adaptação ao método de dobramento de três pontos – thre-point bending empregado no trabalho de Li et al (2012). O ensaio foi então denominado de dobramento ao ar por possuir o molde do tipo vazado. O punção ou cutelo utilizado foi de 6 mm de raio e a distância entre os suportes do molde foi suportes variou de 13,86 até 18 mm de acordo com as espessuras dos materiais, seguindo a fórmula presente na norma ASTM E290-09, a qual determina que a distância entre os suportes deve ser duas vezes o raio do punção e esse resultado somado a 3 vezes a espessura da amostra, tendo como desvio a metade da espessura. Tais valores e o ensaio realizado na Máquina Universal de Ensaios da marca Instron em LGP – ENIT estão representados na Figura 32a.
A Figura 32b mostra o dispositivo montado para o ensaio de dobramento de três pontos ao ar acoplado a um relógio comparador a fim de mensurar a constante de rigidez do molde e permitir a confiabilidade dos ensaios experimentais e posteriormente teóricos (por simulação com elementos finitos).
Figura 32. As distâncias entre os suportes do molde utilizadas para cada corpo-de-prova. Em (a): Dispositivo montado para o ensaio de dobramento ao ar na Máquina Universal de Ensaios, INSTRON. Em (b): O mesmo dispositivo de dobramento de (a) acoplado a um relógio comparador, em LGP-ENIT.
Fonte: Produção do próprio autor
Os corpos de prova foram submetidos à conformação até que o ângulo interno de dobramento atingisse um valor pré-determinado. Os valores selecionados para o ângulo interno de dobramento foram: 30º e 90° respectivamente para cada dobramento, utilizando-se
mm Nº Nomes espessura 1 ARC_IF180 14,19 ± 0,365 0,73 2 ARC_IF200 15,51 ± 0,585 1,17 3 ARC_BH220 14,19 ± 0,365 0,73 4 PEUG_IF200 13,86 ± 0,31 0,62 5 ARC_LC200 14,04 ± 0,34 0,68 6 PEUG_P220 13,98 ± 0,33 0,66 7 PEUG_BH220 14,01 ± 0,335 0,67 8 ARC_DP600 16,5 ± 0,75 1,5 9 Docol_DL800 18 ± 1 2 10 ARC_DP780 15,81 ± 0,635 1,27
Distância entre os suportes do molde: C (mm) C = distância → C = raio do punção + espessura ± espessura/
Dimensões de cada corpo-de-prova: 80 mm de comprimento e 30 mm de largura
Distância C entre os suportes do molde
a
duas repetições para cada ângulo num mesmo material. Tais valores foram escolhidos por oferecerem desde uma suave deformação iniciada aos 90º até uma deformação mais severa aos 30º. Cada um desses ângulos selecionados foi atingido a partir do controle do deslocamento do punção no eixo y com uma velocidade de descida de 0,5 mm/s. Velocidades superiores a essa provocaram escorregamento da amostra entre os suportes do molde.
Esse controle foi feito por meio do aplicativo de smartphone , denominado LaserLevel versão 2.0.1, desenvolvido por Black Dot Mobile e disponível na loja de aplicativos Google Play. Tal aplicativo opera em sistema Android e permite que a câmera do celular se transforme em um instrumento de nível a laser. Dessa forma, a câmera do celular foi posicionada num tripé tendo-se o mesmo referencial de posição para todos os ensaios e assim, foi perfeitamente possível medir com exatidão o ângulo desejado durante os ensaios de dobramento. À medida em que se procura sobrepor a linha verde à borda da amostra de aço, para medir o ângulo de dobramento, faz-se necessário girar a câmera dentro dos quadrantes fixados para o mesmo eixo xyz, sendo que as linhas vermelhas são fixas correspondentes ao eixo xy e a linha verde é a qual varia para medir o valor do ângulo formado. Primeiramente, é realizado o nivelamento da câmera contendo o laser com relação ao dispositivo de dobramento, como pode ser observado na Figura 33 (a). A Figura 33 (b) refere-se a uma amostra de aço sendo dobrada até 90°. Na Figura 33 (c), é possível observar que o valor medido pelo aplicativo LaserLevel foi de 75° medindo desde a linha vermelha à esquerda (referencial) até a linha verde (que toca a região da espessura da amostra). Considerando-se um eixo cartesiano para as linhas vermelhas e medindo-se um ângulo a partir dos valores negativos do eixo x até os valores positivos do eixo y, obtém-se um valor de 90°. Subtraindo- se desse valor, o ângulo encontrado para a amostra de aço (75°), obtém-se 15°, que é exatamente o mesmo valor encontrado pelo software ImageJ ao calcular o ângulo entre a linha verde (que toca a região da espessura da amostra) até a linha vermelha de valores positivos do eixo y, sendo que a linha do ImageJ sobreposta é a de cor amarela (Figuras 33 (b), 33 (c) e 34). O uso do ImageJ ainda tem a vantagem de aumentar a precisão dessa medição, visto que ele forneceu um valor de 15,062° para este ensaio. Multiplicando-se esse valor por 2, alcança- se o valor inicial de ângulo de dobramento desejado (aproximadamente 30°).
Figura 33. (a) Nivelamento da câmera do Android em relação ao dispositivo de dobramento da Instron. (b) e (c) Comparação entre o valor angular fornecido pelo LaserLevel e pelo ImageJ para o dobramento a 90° e a 30°, respectivamente
Fonte: Produção do próprio autor
a b
Figura 34. Comparação entre o valor angular fornecido pelo LaserLevel e pelo ImageJ
Fonte: Produção do próprio autor
O punção foi retirado do material vinte segundos após alcançar o dobramento no ângulo desejado e, em seguida, feita a medição do novo ângulo de dobramento para verificar se houve retorno elástico ou springback. Para a medição do novo ângulo de dobramento foi utilizado o aplicativo Laser Level seguidamente do software ImageJ 1.45. O software ImageJ foi utilizado somente para aumentar a precisão dos valores obtidos pelo aplicativo LaserLevel. Essas medições continuaram a ser feitas para os períodos de 12 h, 24 h, 48 h, 72 h e 96 h pós- conformação. Terminadas as 96 h após a conformação mecânica, o ângulo de dobramento final resultante foi subtraído do ângulo inicial de dobramento, seja este 30° ou 90°, e tal subtração resultou no ângulo total de springback (Af - Ai), como mostra a Figura 35.
Figura 35. Esquema representativo de uma amostra de chapa de aço sofrendo recuperação elástica ou springback
Fonte: Adaptado de Zhang et al. (2007)