Dissertacao Ana Paola v Braga

8/11/2019 Dissertacao Ana Paola v Braga

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ANA PAOLA VILLALVA BRAGA

ANLISE DE LIGAS DE ALUMNIO AERONUTICASCONFORMADAS POR JATEAMENTO COM GRANALHAS

CARACTERIZAO E PREVISO DE DEFORMAO

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Dissertao apresentada EscolaPolitcnica da Universidade de SoPaulo para obteno do ttulo deMestre em Engenharia

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Dissertao apresentada EscolaPolitcnica da Universidade de So

Paulo para obteno do ttulo deMestre em Engenharia

rea de Concentrao: EngenhariaMetalrgica e de Materiais

Orientador: Prof. Dr. Fernando JosGomes Landgraf

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Este texto foi escrito em LATEX. Conhea e divulgue!

A pesquisa s sobreviver enquanto os sonhadores julgarem-se ignorantes.


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Agradecimentos

Agradeo s pessoas responsveis pelo meu trabalho: ao meu orientadorProf. Dr. Fernando Jos Gomes Landgraf, por ter-me atendido sempre comateno, carinho e respeito, desde a Graduao, e por ser um exemplo aser seguido; ao Marcelo Gonalves, PhD, pelas inmeras oportunidades dedesenvolvimento prossional e pessoal que me ofereceu, por ter sido um chefeao mesmo tempo exigente e companheiro no IPT.

Ao Instituto de Pesquisas Tecnolgicas (IPT) pela estrutura de apoio tc-nica e administrativa para a conduo deste trabalho e aos rgos de nanci-amento do projeto de pesquisa (Finep e Embraer), que tornaram a sua execu-o possvel. Embraer, pela concesso do direito de divulgar os resultadosobtidos neste trabalho, e por se mostrar parceira do IPT e da Universidade deSo Paulo nos projetos de pesquisa, desenvolvimento e inovao na indstriaaeronutica.

Companhia Brasileira do Alumnio (CBA), por compartilhar experinciase auxiliar na preparao de amostras metalogrcas.

Aos pesquisadores que participaram do projeto Peen Forming: Agenorde T. Fleury, Dr. (FEI/EPUSP); Walter A. P. Ferreira, Dr. (IPT); Flavius P. R.Martins, Dr. (EPUSP); Gisele Szilgyi, MSc. (Mackenzie); Rynaldo Z. H. deAlmeida, MSc. (EPUSP).

A Rene R. de Oliveira e Nelson B. de Lima, Dr., do Departamento de Ca-racterizao de Materiais do IPEN, pelas medies de pers de tenses resi-duais por difrao de raios-X.

Sandra da S. Munarim, pelo apoio tcnico e, principalmente, pela com-panhia e amizade. Ao Damien A. Chaves, ex-estagirio, pela amizade e ajudano trabalho experimental. Aos demais colegas do IPT e da Poli, que me ser-vem de sustentao.

Impossvel agradecer sucientemente aos meus pais, Malu e Edson, minha irm Marcela e ao restante da minha famlia, e ao meu marido Rafael,por fazerem a vida valer a pena.


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" 45Mas, se aquele servo disser em seu corao: O meu senhor tarda em vir;

e comear a espancar os criados e criadas, e a comer, e a beber, e a

embriagar-se, 46Vir o senhor daquele servo no dia em que o no espera, e

numa hora que ele no sabe, e separ-lo-, e lhe dar a sua parte

com os inis. 47E o servo que soube

a vontade do seu senhor, e no se aprontou, nem fez conforme a sua vontade, ser castigado com muitos aoites; 48Mas o que a no soube, e

fez coisas dignas de aoites, com poucos aoites ser castigado. E, a

qualquer que muito for dado, muito se lhe pedir, e ao que muito se lhe

conou, muito mais se lhe pedir." (Lucas, 12)

Orgulhosos! Que reis antes de serdes nobres e poderosos? Talvez

estivsseis abaixo do ltimo dos vossos criados. Curvai, portanto, as vossas frontes altaneiras, que Deus

pode fazer se abaixem, justo no momento em que mais as elevardes.

Na balana divina, so iguais todos os

homens; s as virtudes os distinguem aos olhos de Deus. So da mesma essncia todos os Espritos e

formados de igual massa todos os corpos. Em nada os modicam os vossos ttulos e os vossos nomes.

Eles permanecero no tmulo e de modo nenhum contribuiro para que gozeis da ventura dos eleitos. Estes,

na caridade e na humildade que tm seus ttulos de nobreza.

(O Evangelho Segundo o Espiritismo,cap. VII, item 11)


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Resumo

O processo de conformao por jateamento com granalhas (peen forming )trata da conformao de chapas ou painis atravs da ao de um jato deesferas de ao que, atingindo uma de suas superfcies, torna-a convexa naface de recepo do jato e gera tenses residuais superciais de compresso.Tornar o processo de jateamento com granalhas reprodutvel e controlvel um grande objetivo a ser alcanado para que o mesmo possa ser aplicado

de forma segura na indstria aeronutica. Buscando-se estudar a viabilidadee o desenvolvimento de conhecimento da tcnica de jateamento de esferas,deniu-se uma metodologia para o projeto de experimentos focalizados nosdois tpicos principais: variveis de processo e caractersticas do material jateado. As varaveis de processo observadas foram dimetro de granalha,velocidade de impacto, porcentagem de cobertura e pr-tenso. No material jateado, variaram-se a liga de alumnio (7050-T7451 e 7475-T7351) e espes-sura. As chapas de alumnio foram caracterizadas em: raio de curvatura, mi-croestrutura, dureza, profundidade e morfologia da camadadeformada e persde tenses residuais. Avaliou-se o efeito do processo nas caractersticas domaterial. Analisando-se os dados, foi possvel obter equaes semi-empricasde relao entre processo e raio de curvatura atravs de um novo parmetrochamado densidade de energia cintica, que engloba os parmetros dime-tro de granalha, velocidade de impacto e espessura da chapa. Encontrou-seainda forte relao entre energia cintica e espessura da camada deformadae profundidade da mxima tenso residual. Os dados experimentais foramutilizados para o treinamento de uma rede neural articial, que gerou boa pre-visibilidade do raio de curvatura.

Palavras chave: Jateamento. Alumnio. Ligas aeronuticas.


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Abstract

The peen forming process is the forming of metal sheet or panels through theaction of a jet of hard spheres, hitting one of the surfaces, making it convex andcausing residual compressive stresses on surface. Making the peen formingprocess reproducible and controllable is a major goal to its safe application inthe aircraft industry. Aiming the study of the feasibility of peen forming andthe development of its technical knowledge, a methodology for the design of

experiments was created focusing on two main topics: process variables andthe properties of the formed material. The process variables observed wereshot diameter, impact velocity, percentage of coverage and pre-tension. Withrespect to the formed material, two aluminum alloys (7050-T7451 and 7475-T7351) and four different thicknesses were used. The aluminum plates werecharacterized by: radius of curvature, microstructure, hardness, depth andmorphology of the deformed layer and proles of residual stresses. The effectof the process on material was evaluated. Analyzing the data, semi-empiricalequations were obtained for the relationship between process and radius ofcurvature through a new parameter called the density of kinetic energy, whichincludes the parameters shot diameter, impact velocity and plate thickness.It was also found a strong relationship between kinetic energy and thicknessof the deformed layer and depth of maximum residual stress. Experimentaldata were used to train an articial neural network, which generated a goodpredictability of the radius of curvature.

Keywords: Peen forming. Aluminum. Aerospace alloys.


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Sumrio

Lista de Figuras

Lista de Tabelas

1 Introduo 31

1.1 Viso geral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

1.2 Alumnio e Ligas de Alumnio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

1.2.1 Introduo Geral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

1.2.2 Ligas AA 7050-T7451 e AA 7475-T7351 . . . . . . . . . . 39

1.3 Conformao por jateamento com granalhas . . . . . . . . . . . 42

1.3.1 O Processo de jateamento . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

1.3.2 Tecnologia do processo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

1.3.3 Camada deformada plasticamente . . . . . . . . . . . . . 51

1.4 Difrao de Eltrons Retroespalhados - EBSD . . . . . . . . . . 58

1.4.1 Noes bsicas de EBSD . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

1.4.2 Experimentos de EBSD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

1.4.3 Preparao da amostra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 631.5 Medio de Tenses Residuais por Difrao de Raios-X . . . . . 66

1.5.1 Introduo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

1.5.2 Pers de Tenses Residuais . . . . . . . . . . . . . . . . 66

1.6 Previso de deformao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

1.6.1 Redes neurais articiais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

2 Resultados Esperados 77

2.1 Objetivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78


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3 Materiais e Mtodos 81

3.1 Confeco dos corpos de prova . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

3.2 Conformao por Jateamento com Granalhas . . . . . . . . . . . 83

3.2.1 Matriz de experimentos em JCG . . . . . . . . . . . . . . 853.3 Medio de curvatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

3.4 Anlise microestrutural . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

3.5 Recristalizao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93

3.5.1 Tratamentos trmicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93

3.6 EBSD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

3.7 Perl de tenses residuais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96

3.8 Redes Neurais Articiais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98

4 Resultados e Discusses 101

4.1 Microscopia ptica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

4.1.1 Perl de microdureza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108

4.2 Recristalizao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112

4.2.1 Amostras com baixa intensidade de jateamento . . . . . 112

4.2.2 Amostras com mdia intensidade de jateamento . . . . . 117

4.2.3 Amostras com alta intensidade de jateamento . . . . . . 121

4.2.4 Discusso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125

4.2.5 Experimentos de laminao . . . . . . . . . . . . . . . . . 126

4.3 EBSD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136

4.4 Deformaes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139

4.5 Medio de curvatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142

4.5.1 Efeitos dos parmetros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142

4.5.2 Discusso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172

4.6 Perl de tenses residuais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193

4.6.1 Discusso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195


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4.7 Redes Neurais Articiais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203

5 Concluses 211

Referncias 215

Apndice A -- Mtodo de determinao de tenses residuais por difra-

o de raios-X 221

Apndice B -- Parmetros de jateamento dos corpos de prova 225

Apndice C -- Medidas do raio de curvatura dos corpos de prova 237

Apndice D -- Pers de Tenso Residual 251


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Lista de Figuras

1.1 Microestrutura tpica da liga 7050-T7451. . . . . . . . . . . . . . 40

1.2 Microestrutura tpica da liga 7475-T7351. . . . . . . . . . . . . . 40

1.3 Efeito do impacto da granalha na distribuio de tenses: a) nomomento do impacto; b) imediatamente aps o impacto. . . . . . 43

1.4 Diagramas de tenses indicando carregamento e tenses emchapas sem e com shot peening . Embaixo, o efeito do jatea-mento durante carregamento em exo. . . . . . . . . . . . . . . 44

1.5 Distribuio de tenses residuais em um painel conformado por jateamento de granalhas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

1.6 Mtodos de conformao por JCG. . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

1.7 O princpio do mtodo de conformao por jateamento com gra-

nalhas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 471.8 Esquema do teste da tira Almen. esquerda, a tira Almen

sendo jateada. direita, a altura do arco sendo medida. Acima,as espessuras A, N e C utilizadas nos ensaios. . . . . . . . . . . 48

1.9 Relaes entre K 2d , K h e a dureza Vickers da amostra. . . . . . 52

1.10 Microestrutura da seo transversal de uma chapa de alumnio7050 jateada por esferas S230. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

1.11 Amostra laminada de alumnio EN AW-1200 mostrando grosmaiores prximos superfcie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

1.12 Resultado prvio de medio de camada deformada plastica-mente atravs de EBSD. (a) Figura de plo inversa (IPF); (b)Qualidade de imagem (IQ). Espessura da camada = 130 m. . . 56

1.13 Resultado prvio de medio de camada deformada plastica-

mente atravs de EBSD. (a) Figura de plo inversa (IPF); (b)Qualidade de imagem (IQ). Espessura da camada = 90 m. . . . 57

1.14 A montagem experimental para o EBSD. . . . . . . . . . . . . . . 58


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1.15 Formao do padro de difrao de eltrons retroespalhados. . 59

1.16 Padro de difrao de nquel coletado a uma voltagem de ace-lerao de 20 kV. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

1.17 Relaes entre os padres de difrao e o cristal. . . . . . . . . 601.18 Colorao de mapas de orientao cristalina. . . . . . . . . . . . 62

1.19 Mapa de qualidade de imagem mostrando contornos de gro eo contraste de IQ entre gros de orientaes cristalinas diferentes. 63

1.20 Representao esquemtica dos pers de tenses residuaisque podem ser esperados aps o shot peening. . . . . . . . . . 67

1.21 Pers de tenses residuais determinados por difrao de raios-X para diferentes presses de jateamento em ao AISI 4140temperado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

1.22 Comparao dos pers de tenses residuais observados pornutrons e raios-X aps remoo eletroltica de camadas emum ao AISI 4140 jateado com granalhas, na condio tempe-rada e revenida. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

1.23 Perl de tenses residuais calculado pelo MEF para diferentesdimetros de granalha. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

1.24 Perl de tenses residuais calculado pelo MEF para diferentesvelocidades de impacto das granalhas. . . . . . . . . . . . . . . 70

1.25 Exemplo de rede neural do tipo feedforward . . . . . . . . . . . . 74

3.1 Modelos dos corpos de prova jateados. . . . . . . . . . . . . . . 82

3.2 Mquina utilizada para o JCG. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83

3.3 Esquema da trajetria do bocal para obteno de cobertura ho-mognea. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

3.4 Esquema geomtrico de imposio de carga esttica aos cor-pos de prova. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

3.5 Localizao dos pontos do corpo de prova para medio de co-ordenadas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

3.6 Sada do software QM Data 200 para medio de coordenadas. 90

3.7 Divises do corpo de prova para obteno de amostras. . . . . . 94


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3.8 Esquema das sees longitudinal e transversal, em relao sdirees de laminao e jateamento de esferas. . . . . . . . . . 95

4.1 Microestrutura da amostra 006_24 (Liga 7050, sem jateamento,sem tratamento trmico). Centro da espessura (seo longitu-dinal). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

4.2 Microestrutura da amostra 074_24 (Liga 7475, sem jateamento,sem tratamento trmico). Centro da espessura (seo longitu-dinal). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

4.3 Microestrutura de toda a espessura da amostra 206 (7475, 5mm, pr-tensionada, S230, 200%) . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

4.4 Microestrutura da amostra 206 (7475, 5 mm, pr-tensionada,S230, 200%), aps o jateamento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105

4.5 Microestrutura da amostra 206 (liga 7475, 5 mm, pr-tensionada,S230, 200%), aps o jateamento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105

4.6 Microestrutura da amostra 206 (liga 7475, 5 mm, pr-tensionada,S230, 200%), aps o jateamento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

4.7 Superfcie no jateada, observada aps ataque Keller (seolongitudinal). Amostra 074_21 (7475, sem TT). . . . . . . . . . . 106

4.8 Superfcie jateada, observada aps ataque Keller (seo longi-tudinal). Amostra 074_15 (7475, 2 mm, pr-tensionada, S230,20 psi, 66%; sem TT). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107

4.9 Superfcie jateada, observada aps ataque Keller (seo longi-tudinal). Amostra 083_14 (7475, 2 mm, pr-tensionada, S230,60 psi, 92%; sem TT). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107

4.10 Micrograa ptica mostrando a microestrutura da liga de alu-mnio 7475-T7351 nas superfcies longitudinal, transversal e detopo (montagem 3D). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108

4.11 Perl de durezas da amostra 439 (7475, espessura 15 mm, es-fera 1/8, alta presso, alta cobertura, pr-tensionada), da su-perfcie at a metade da espessura. . . . . . . . . . . . . . . . . 109

4.12 Perl de microdurezas em amostras como-recebidas e aps o jateamento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109


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4.13 Perl de durezas na superfcie ao longo de uma direo perpen-dicular junta soldada de aos dual phase . . . . . . . . . . . . . 110

4.14 Perl de durezas de chapa de alumnio da liga 7050, com 5 mmde espessura, aps JCG. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111

4.15 Microestrutura da amostra 006_01 aps o tratamento trmico(liga 7050, 2 mm, livre, S230, 20 psi, 66%; TT 300 C-30 min). . . 112




4.19 Microestrutura da amostra 006_10 aps o tratamento trmico(liga 7050, 2 mm, livre, S230, 20 psi, 66%; TT 400 C-120 min). . 114




4.23 Microestrutura da amostra 006_16 sem tratamento trmico (liga7050, 2 mm, livre, S230, 20 psi, 66%). . . . . . . . . . . . . . . . 115

4.24 Microestrutura da amostra 006_20 aps o tratamento trmico

(liga 7050, 2 mm, sem jateamento; TT 400 C-60 min). . . . . . . 1154.25 Microestrutura da amostra 006_22 aps o tratamento trmico

(liga 7050, 2 mm, sem jateamento; TT 500 C-60 min). . . . . . . 116

4.26 Microestrutura da amostra 006_24 sem tratamento trmico (liga7050, 2 mm, sem jateamento). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116

4.27 Microestrutura da amostra 074_01 aps o tratamento trmico(liga 7475, 2 mm, pr-tensionada, S230, 20 psi, 66%; TT 300 C-30 min). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117


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4.30 Microestrutura da amostra 074_10 aps o tratamento trmico(liga 7475, 2 mm, pr-tensionada, S230, 20 psi, 66%; TT 400 C-120 min). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118



4.33 Microestrutura da amostra 074_16 sem tratamento trmico (liga7475, 2 mm, pr-tensionada, S230, 20 psi, 66%). . . . . . . . . . 119

4.34 Microestrutura da amostra 074_20 aps o tratamento trmico(liga 7475, 2 mm, sem jateamento; TT 400 C-60 min). . . . . . . 119


4.36 Microestrutura da amostra 074_24 sem tratamento trmico (liga7475, 2 mm, sem jateamento). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120





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4.40 Microestrutura da amostra 083_10 aps o tratamento trmico(liga 7475, 2 mm, pr-tensionada, S230, 60 psi, 92%; TT 400 C-120 min). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122




4.44 Microestrutura da amostra 083_16 sem tratamento trmico (liga7475, 2 mm, pr-tensionada, S230, 60 psi, 92%). . . . . . . . . . 123


4.46 Microestrutura da amostra 083_22 aps o tratamento trmico

(liga 7475, 2 mm, sem jateamento; TT 500

C-60 min). . . . . . . 1244.47 Microestrutura da amostra 083_24 sem tratamento trmico (liga

7475, 2 mm, sem jateamento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124

4.48 Indicao da espessura da camada recristalizada aps trata-mento trmico na amostra 083_07 (liga 7475, 2mm, pr-tensionada,S230, 60 psi, 92%; TT 500 C-30 min). . . . . . . . . . . . . . . . 125

4.49 Microestrutura da amostra 357A. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127

4.50 Microestrutura da amostra 369A. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127

4.51 Microestrutura da amostra 357B. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128

4.52 Microestrutura da amostra 369B. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128

4.53 Microestrutura da amostra 357C. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129

4.54 Microestrutura da amostra 369C. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129

4.55 Microestrutura da amostra 357D. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1304.56 Microestrutura da amostra 369D. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130

4.57 Microestrutura da amostra 357E. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131


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4.58 Microestrutura da amostra 369E. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131

4.59 Microestrutura da amostra 357F. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132

4.60 Microestrutura da amostra 369F. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132

4.61 Microestrutura da amostra 357G. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1334.62 Microestrutura da amostra 369G. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133

4.63 Microestrutura da amostra 357H. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134

4.64 Microestrutura da amostra 369H. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134

4.65 Mapa de EBSD obtido da amostra 090. . . . . . . . . . . . . . . 136




4.69 Efeitos das variveis de jateamento no empenamento de corposde prova da liga 7050, de espessura 2 mm. . . . . . . . . . . . . 139

4.70 Esquema do dispositivo de medio de velocidade de impactosutilizado pelo IPT. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140

4.71 Efeito da cobertura sobre o raio de curvatura. Chapas da liga7050, espessura 2 mm, jateadas com esfera S230. . . . . . . . . 144






4.77 Efeito da cobertura sobre o raio de curvatura. Chapas da liga7050, espessura 10 mm, jateadas com esfera S550. . . . . . . . 147


26/277

4.78 Efeito da cobertura sobre o raio de curvatura. Chapas da liga7475, espessura 10 mm, jateadas com esfera S550. . . . . . . . 148

4.79 Efeito da cobertura sobre o raio de curvatura. Chapas da liga7050, espessura 10 mm, jateadas com esfera 1/8. . . . . . . . . 148




4.83 Efeito do dimetro da esfera sobre o raio de curvatura. Chapasda liga 7050, espessura 5 mm, baixa cobertura. . . . . . . . . . 150




4.87 Efeito do dimetro da esfera sobre o raio de curvatura. Chapasda liga 7050, espessura 5 mm, alta cobertura. . . . . . . . . . . 152

4.88 Efeito do dimetro da esfera sobre o raio de curvatura. Chapasda liga 7050, espessura 10 mm, alta cobertura. . . . . . . . . . . 153

4.89 Efeito do dimetro da esfera sobre o raio de curvatura. Chapas

da liga 7475, espessura 5 mm, alta cobertura. . . . . . . . . . . 1534.90 Efeito do dimetro da esfera sobre o raio de curvatura. Chapas

da liga 7475, espessura 10 mm, alta cobertura. . . . . . . . . . . 154

4.91 Efeito do dimetro da esfera sobre o raio de curvatura. Chapasda liga 7050, espessura 5 mm, baixa presso do jato. . . . . . . 154

4.92 Efeito do dimetro da esfera sobre o raio de curvatura. Chapasda liga 7050, espessura 5 mm, mdia presso do jato. . . . . . . 155

4.93 Efeito do dimetro da esfera sobre o raio de curvatura. Chapasda liga 7050, espessura 5 mm, alta presso do jato. . . . . . . . 155


27/277

4.94 Efeito do dimetro da esfera sobre o raio de curvatura. Chapasda liga 7475, espessura 5 mm, baixa presso do jato. . . . . . . 156

4.95 Efeito do dimetro da esfera sobre o raio de curvatura. Chapasda liga 7475, espessura 5 mm, mdia presso do jato. . . . . . . 156

4.96 Efeito do dimetro da esfera sobre o raio de curvatura. Chapasda liga 7475, espessura 5 mm, alta presso do jato. . . . . . . . 157

4.97 Efeito do dimetro da esfera sobre o raio de curvatura. Chapasda liga 7050, espessura 10 mm, baixa presso do jato. . . . . . 157

4.98 Efeito do dimetro da esfera sobre o raio de curvatura. Chapasda liga 7050, espessura 10 mm, mdia presso do jato. . . . . . 158

4.99 Efeito do dimetro da esfera sobre o raio de curvatura. Chapasda liga 7050, espessura 10 mm, alta presso do jato. . . . . . . 158

4.100Efeito do dimetro da esfera sobre o raio de curvatura. Chapasda liga 7475, espessura 10 mm, baixa presso do jato. . . . . . 159

4.101Efeito do dimetro da esfera sobre o raio de curvatura. Chapasda liga 7475, espessura 10 mm, mdia presso do jato. . . . . . 159

4.102Efeito do dimetro da esfera sobre o raio de curvatura. Chapasda liga 7475, espessura 10 mm, alta presso do jato. . . . . . . 160

4.103Efeito da velocidade de impacto sobre o raio de curvatura. Cha-pas da liga 7050, espessura 2 mm, jateadas com esfera S230. . 160


4.105Efeito da velocidade de impacto sobre o raio de curvatura. Cha-

pas da liga 7050, espessura 5 mm, jateadas com esfera S550. . 1614.106Efeito da velocidade de impacto sobre o raio de curvatura. Cha-

pas da liga 7050, espessura 10 mm, jateadas com esfera S550. 162

4.107Efeito da velocidade de impacto sobre o raio de curvatura. Cha-pas da liga 7050, espessura 10 mm, jateadas com esfera 1/8. . 162




28/277



4.112Efeito da velocidade de impacto sobre o raio de curvatura. Cha-pas da liga 7475, espessura 10 mm, jateadas com esfera S550. 165



4.115Efeito da espessura da chapa sobre o raio de curvatura. Cha-pas da liga 7050, jateadas com esfera S230, baixa cobertura. . . 166

4.116Efeito da espessura da chapa sobre o raio de curvatura. Cha-pas da liga 7050, jateadas com esfera S550, baixa cobertura. . . 167

4.117Efeito da espessura da chapa sobre o raio de curvatura. Cha-pas da liga 7050, jateadas com esfera 1/8, baixa cobertura. . . 167

4.118Efeito da espessura da chapa sobre o raio de curvatura. Cha-pas da liga 7050, jateadas com esfera S230, alta cobertura. . . . 168


4.120Efeito da espessura da chapa sobre o raio de curvatura. Cha-pas da liga 7050, jateadas com esfera 1/8, alta cobertura. . . . 169

4.121Efeito da espessura da chapa sobre o raio de curvatura. Cha-

pas da liga 7475, jateadas com esfera S230, baixa cobertura. . . 1694.122Efeito da espessura da chapa sobre o raio de curvatura. Cha-

pas da liga 7475, jateadas com esfera S550, baixa cobertura. . . 170

4.123Efeito da espessura da chapa sobre o raio de curvatura. Cha-pas da liga 7475, jateadas com esfera 1/8, baixa cobertura. . . 170




29/277

4.126Efeito da espessura da chapa sobre o raio de curvatura. Cha-pas da liga 7475, jateadas com esfera 1/8, alta cobertura. . . . 172

4.127 Efeito da espessura da chapa sobre r/H 2. Chapas da liga7050, jateadas com esfera S230, baixa cobertura. . . . . . . . . 174




4.131 Efeito da espessura da chapa sobre r/H 2. Chapas da liga7050, jateadas com esfera 1/8, baixa cobertura. . . . . . . . . . 176

4.132 Efeito da espessura da chapa sobre r/H 2. Chapas da liga7475, jateadas com esfera 1/8, baixa cobertura. . . . . . . . . . 176

4.133 Efeito da espessura da chapa sobre r/H 2. Chapas da liga7050, jateadas com esfera S230, alta cobertura. . . . . . . . . . 177

4.134 Efeito da espessura da chapa sobre r/H

2. Chapas da liga7475, jateadas com esfera S230, alta cobertura. . . . . . . . . . 177



4.137 Efeito da espessura da chapa sobre r/H 2. Chapas da liga

7050, jateadas com esfera 1/8, alta cobertura. . . . . . . . . . . 1794.138 Efeito da espessura da chapa sobre r/H 2. Chapas da liga

7475, jateadas com esfera 1/8, alta cobertura. . . . . . . . . . . 179

4.139Efeito da liga sobre r/H 2. Chapas jateadas com esfera S230,baixa cobertura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180

4.140Efeito da liga sobre r/H 2. Chapas jateadas com esfera S550,baixa cobertura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180

4.141 Efeito da liga sobre r/H 2. Chapas jateadas com esfera 1/8,baixa cobertura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181


30/277

4.142Efeito da liga sobre r/H 2. Chapas jateadas com esfera S230,alta cobertura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181

4.143Efeito da liga sobre r/H 2. Chapas jateadas com esfera S550,alta cobertura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182

4.144 Efeito da liga sobre r/H 2. Chapas jateadas com esfera 1/8,alta cobertura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182

4.145Efeito da cobertura sobre r/H 2. Chapas das ligas 7050 e 7475 jateadas com esfera S230. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183

4.146Efeito da cobertura sobre r/H 2. Chapas das ligas 7050 e 7475 jateadas com esfera S550. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183

4.147Efeito da cobertura sobre r/H 2. Chapas das ligas 7050 e 7475 jateadas com esfera 1/8. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184

4.148 Efeito do dimetro da esfera sobre r/H 2. Chapas das ligas7050 e 7475 jateadas com baixa cobertura. . . . . . . . . . . . . 184

4.149 Efeito do dimetro da esfera sobre r/H 2. Chapas das ligas7050 e 7475 jateadas com alta cobertura. . . . . . . . . . . . . . 185

4.150 Efeito do dimetro da esfera sobre r/H

2. Chapas das ligas7050 e 7475 jateadas com baixa presso. . . . . . . . . . . . . . 185

4.151 Efeito do dimetro da esfera sobre r/H 2. Chapas das ligas7050 e 7475 jateadas com mdia presso. . . . . . . . . . . . . 186

4.152 Efeito do dimetro da esfera sobre r/H 2. Chapas das ligas7050 e 7475 jateadas com alta presso. . . . . . . . . . . . . . . 186

4.153Efeito da velocidade de impacto sobre r/H 2. Chapas das ligas

7050 e 7475 jateadas com baixa cobertura. . . . . . . . . . . . . 1874.154Efeito da velocidade de impacto sobre r/H 2. Chapas das ligas

7050 e 7475 jateadas com alta cobertura. . . . . . . . . . . . . . 187

4.155Relao entre energia cintica e raio de curvatura dos corposde prova conformados por jateamento de esferas. . . . . . . . . 189

4.156Relao entre energia cintica e raio de curvatura normalizadodos corpos de prova conformados por jateamento de esferas. . . 190

4.157Relao entre densidade de energia cintica e raio de curva-tura dos corpos de prova conformados por jateamento de esferas.192


31/277

4.158Perl de tenses residuais aps JCG em chapa da liga 7050,2 mm de espessura, esfera S230, velocidade baixa, sem pr-tenso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193

4.159Perl de tenses residuais, com valores de mxima tenso decompresso e espessura da camada deformada, mostrando in-exo a 150 m da superfcie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195

4.160 Relao entre profundidade de mxima compresso (xmin ) eenergia cintica (EC ). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197

4.161Relao entre mxima tenso residual de compresso (ymin ) eenergia cintica (EC ). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197

4.162Relao entre espessura da camada deformada (h) e energiacintica (EC ). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198

4.163 Relao entre profundidade de mxima compresso (xmin ) edensidade de energia cintica (K ). . . . . . . . . . . . . . . . . . 198

4.164Relao entre mxima tenso residual de compresso (ymin ) edensidade de energia cintica (K ). . . . . . . . . . . . . . . . . . 199

4.165 Relao entre espessura da camada deformada (h) e densi-dade de energia cintica (K ). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199

4.166 Relao entre profundidade de mxima compresso (xmin ) eraio de curvatura (r ). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200

4.167Relao entre mxima tenso residual de compresso (ymin ) eraio de curvatura (r ). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200

4.168Relao entre espessura da camada deformada (h) e raio de

curvatura (r ). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2014.169 Relao entre profundidade de mxima compresso (xmin ) e

raio de curvatura normalizado (r/H 2). . . . . . . . . . . . . . . . 201

4.170Relao entre mxima tenso residual de compresso (ymin ) eraio de curvatura normalizado (r/H 2). . . . . . . . . . . . . . . . 202

4.171Relao entre espessura da camada deformada (h) e raio decurvatura normalizado (r/H 2). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202

4.172Aderncia da rede neural articial aos 62 testes (exemplares). . 203

4.173Correlao entre a previso de curvatura e os dados reais. . . . 204


32/277

4.174Efeito da velocidade de impacto sobre r/H2. Chapas com co-bertura baixa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206

4.175Efeito da velocidade de impacto sobre r/H2. Chapas com co-bertura alta. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206

4.176Efeito da cobertura sobre r/H2. Granalha S230. . . . . . . . . . 207

4.177Efeito da cobertura sobre r/H2. Granalha S550. . . . . . . . . . 208

4.178Efeito da cobertura sobre r/H2. Granalha 1/8. . . . . . . . . . . 208

A.1 Relaes angulares entre a tenso a ser medida (), tensesprincipais (1, 2 e 3), e eixos arbitrrios (x, y e z ). . . . . . . . . 222

D.1 Perl de tenses residuais, com valores de mxima tenso decompresso e espessura da camada deformada. Chapa da liga7050, espessura 2 mm, esfera S230, velocidade baixa, sem pr-tenso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251

D.2 Perl de tenses residuais, com valores de mxima tenso decompresso e espessura da camada deformada. Chapa da liga7050, espessura 2 mm, esfera S230, velocidade mdia, sempr-tenso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252

D.3 Perl de tenses residuais, com valores de mxima tenso decompresso e espessura da camada deformada. Chapa da liga7050, espessura 2 mm, esfera S230, velocidade alta, sem pr-tenso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252

D.4 Perl de tenses residuais, com valores de mxima tenso decompresso e espessura da camada deformada. Chapa da liga7050, espessura 2 mm, esfera S230, velocidade baixa, com pr-tenso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253

D.5 Perl de tenses residuais, com valores de mxima tenso decompresso e espessura da camada deformada. Chapa da liga7050, espessura 2 mm, esfera S230, velocidade mdia, compr-tenso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253

D.6 Perl de tenses residuais, com valores de mxima tenso decompresso e espessura da camada deformada. Chapa da liga7050, espessura 2 mm, esfera S230, velocidade alta, com pr-tenso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254


33/277



D.9 Perl de tenses residuais, com valores de mxima tenso decompresso e espessura da camada deformada. Chapa da liga7050, espessura 5 mm, esfera S230, velocidade alta, sem pr-

tenso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255D.10 Perl de tenses residuais, com valores de mxima tenso de

compresso e espessura da camada deformada. Chapa da liga7050, espessura 5 mm, esfera S230, velocidade baixa, com pr-tenso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256

D.11 Perl de tenses residuais, com valores de mxima tenso decompresso e espessura da camada deformada. Chapa da liga

7050, espessura 5 mm, esfera S230, velocidade mdia, compr-tenso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256





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D.16 Perl de tenses residuais, com valores de mxima tenso decompresso e espessura da camada deformada. Chapa da liga7050, espessura 5 mm, esfera S550, velocidade baixa, com pr-tenso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259

D.17 Perl de tenses residuais, com valores de mxima tenso decompresso e espessura da camada deformada. Chapa da liga7050, espessura 5 mm, esfera S550, velocidade mdia, com

pr-tenso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259D.18 Perl de tenses residuais, com valores de mxima tenso de

compresso e espessura da camada deformada. Chapa da liga7050, espessura 5 mm, esfera S550, velocidade alta, com pr-tenso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260


7050, espessura 10 mm, esfera S550, velocidade baixa, sempr-tenso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260



D.22 Perl de tenses residuais, com valores de mxima tenso decompresso e espessura da camada deformada. Chapa da liga7050, espessura 10 mm, esfera S550, velocidade baixa, compr-tenso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262


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D.23 Perl de tenses residuais, com valores de mxima tenso decompresso e espessura da camada deformada. Chapa da liga7050, espessura 10 mm, esfera S550, velocidade mdia, compr-tenso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262


D.25 Perl de tenses residuais, com valores de mxima tenso decompresso e espessura da camada deformada. Chapa da liga7050, espessura 10 mm, esfera 1/8, velocidade baixa, sem pr-


compresso e espessura da camada deformada. Chapa da liga7050, espessura 10 mm, esfera 1/8, velocidade mdia, sempr-tenso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264


7050, espessura 10 mm, esfera 1/8, velocidade alta, sem pr-tenso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264

D.28 Perl de tenses residuais, com valores de mxima tenso decompresso e espessura da camada deformada. Chapa da liga7050, espessura 10 mm, esfera 1/8, velocidade baixa, com pr-tenso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265

D.29 Perl de tenses residuais, com valores de mxima tenso decompresso e espessura da camada deformada. Chapa da liga7050, espessura 10 mm, esfera 1/8, velocidade mdia, compr-tenso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265

D.30 Perl de tenses residuais, com valores de mxima tenso decompresso e espessura da camada deformada. Chapa da liga7050, espessura 10 mm, esfera 1/8, velocidade alta, com pr-tenso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266


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D.31 Perl de tenses residuais, com valores de mxima tenso decompresso e espessura da camada deformada. Chapa da liga7050, espessura 15 mm, esfera 1/8, velocidade baixa, sem pr-tenso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266

D.32 Perl de tenses residuais, com valores de mxima tenso decompresso e espessura da camada deformada. Chapa da liga7050, espessura 15 mm, esfera 1/8, velocidade mdia, sempr-tenso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267

D.33 Perl de tenses residuais, com valores de mxima tenso decompresso e espessura da camada deformada. Chapa da liga7050, espessura 15 mm, esfera 1/8, velocidade alta, sem pr-


compresso e espessura da camada deformada. Chapa da liga7050, espessura 15 mm, esfera 1/8, velocidade baixa, com pr-tenso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268


7050, espessura 15 mm, esfera 1/8, velocidade mdia, compr-tenso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268

D.36 Perl de tenses residuais, com valores de mxima tenso decompresso e espessura da camada deformada. Chapa da liga7050, espessura 15 mm, esfera 1/8, velocidade alta, com pr-tenso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269


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Lista de Tabelas

1.1 Dados de propriedades dos materiais disponveis para as ligasde alumnio 7050 e 7475. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

3.1 Matriz de experimentos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

3.2 Valores de interesse para o clculo da curvatura da chapa medida. 90

3.3 Condies de jateamento dos CPs selecionados. . . . . . . . . . 93

3.4 Temperatura e tempo de tratamento para as amostras, con-forme posio no CP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

3.5 Corpos de prova e condies de anlise por EBSD. . . . . . . . 95

3.6 Corpos de prova selecionados para obtenes de pers de ten-ses residuais por difrao de raios-X. . . . . . . . . . . . . . . . 97

4.1 Medidas de dureza das amostras dos corpos de prova 357 e369 submetidas ao ensaio de laminao e tratamento trmico. . 135

4.2 Correspondncia entre valores de presso do jato de esferasdos trs tamanhos e a velocidade das esferas. Medidas experi-mentais. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140

4.3 Valores calculados da energia cintica de 1 esfera. . . . . . . . . 141

4.4 Nmeros das guras com resultados de efeitos dos parmetros

sobre o raio de curvatura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1424.5 Nmeros das guras com resultados de efeitos dos parmetros

sobre o raio de curvatura normalizado (r/H 2). . . . . . . . . . . . 173

4.6 Equaes de ajuste da relao entre densidade de energia ci-ntica e raio de curvatura dos corpos de prova conformados por jateamento com granalhas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191

4.7 Pontos (xmin , ymin ) de mxima compresso e espessura dascamadas deformadas (h). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194


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4.8 Efeito qualitativo dos parmetros de jateamento nos pontos demxima tenso residual de compresso e na espessura da ca-mada deformada. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196

4.9 Relatrio de valores estatsticos aps treinamento da RNA. . . . 203

4.10 Resultados de previso de raio de curvatura para as chapasctcias de 4, 7 e 12 mm de espessura. . . . . . . . . . . . . . . 205

B.1 Parmetros de jateamento dos corpos de prova ensaiados. . . . 225

C.1 Curvatura dos corpos de prova de 2 mm da liga AA 7050. . . . . 238

C.2 Curvatura dos corpos de prova de 2 mm da liga AA 7475. . . . . 239

C.3 Curvaturas dos corpos de prova de 5 mm, granalhas S230, ligaAA 7050. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240



C.6 Curvaturas dos corpos de prova de 5 mm, granalhas S550, liga

AA 7475. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243C.7 Curvaturas dos corpos de prova de 10 mm, granalhas S550,

liga AL7050. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245

C.8 Curvaturas dos corpos de prova de 10 mm, granalhas S550,liga AA 7475. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246

C.9 Curvaturas dos corpos de prova de 10 mm, granalhas 1/8, ligaAA 7050. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247





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1 Introduo


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1.1 Viso geral

O alumnio um dos metais mais abundantes na crosta terrestre e sua obten-o comercialmente vivel foi desenvolvida independentemente por Heroult,

na Frana, e por Hall, nos EUA, em 1886. Desde ento, o alumnio despertougrande interesse e seu uso tem crescido sempre, devido sua baixa densi-dade e ampla faixa de propriedades fsicas, mecnicas, eltricas e trmicas.

Na indstria aeronutica, o uso do alumnio comeou com o surgimentona Alemanha do DURALUMIN, da srie 2xxx , envelhecvel naturalmente, ea busca por ligas mais resistentes e de menor densidade, que possibilitem oprojeto de estruturas mais leves e com maior tolerncia ao dano, tem sido o

foco das atenes.Atualmente, as ligas de alumnio mais utilizadas em avies comerciais

so as ligas Al-Cu, Al-Li e Al-Zn, das sries 2xxx , 7xxx e 8xxx . Entre elas,destacam-se as ligas 7050 e 7475, usadas no revestimento da fuselagem,painis e armaes da fuselagem, revestimento inferior da asa e empenagem(cauda)[1].

Estruturas de avies, como so submetidas a cargas variveis e cclicas

por tempos prolongados, sofrem com problemas de fadiga. Como se sabe, afratura por fadiga inicia-se na superfcie do material sob tenses de trao[2],portanto, esforos no sentido de minimizar as tenses de trao na superfcieso essenciais.[3]

Os mtodos convencionais de conformao de materiais estampagem,forjamento etc. tm a desvantagem de deixar a pea conformada com ten-ses superciais de trao, que diminuem a vida em fadiga do material. O

mtodo tradicional de fabricao de asas de avies a usinagem do perl apartir de uma chapa grossa. Este mtodo, alm de demandar tempo, equipa-mento e mo de obra em grande quantidade, gera uma enorme quantidadede sucata (menos de 10% da chapa aproveitada).

Nos anos 1940, trabalhando na Lockheed Aircraft Corporation, na Califr-nia, o engenheiro Jim Boerger percebeu que, se uma faixa Almen corpo deprova de ao SAE 1070 utilizado para medir a intensidade de um processode jateamento com granalhas (shot peening ) curva-se aps o jateamento, omesmo princpio poderia ser utilizado para conformar um painel de asa[4]. Aesse processo de conformao por jateamento com granalhas deu-se o nomede peen forming .


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Tornar o processo de conformao por jateamento reprodutvel e contro-lvel um objetivo importante a ser alcanado para que o mesmo possa seraplicado de forma segura na indstria aeronutica. Buscando-se estudar aviabilidade e o desenvolvimento de conhecimento da tcnica de conformao

por jateamento, deniu-se em um projeto realizado no Instituto de PesquisasTecnolgicas uma metodologia para o projeto de experimentos focalizados nosdois tpicos principais: variveis de processo e caractersticas do material ja-teado.

Neste trabalho, tais chapas de alumnio foram caracterizadas em: defor-mao ou encurvamento, microestrutura das amostras jateadas, dureza, pro-fundidade e morfologia da camada deformada e pers de tenses residuais.

Os dados experimentais foram utilizados para o treinamento de uma rede neu-ral articial, visando um mtodo eciente para previso de deformao.

A seguir, apresentada uma reviso bibliogrca sobre os principais pon-tos abordados neste trabalho.


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1.2 Alumnio e Ligas de Alumnio

1.2.1 Introduo Geral

Alumnio o segundo elemento metlico mais abundante na terra e tornou-seum competidor econmico em aplicaes de engenharia no nal do sculo 19.O crescimento da produo e uso do novo metal foi impulsionado pelas de-mandas de caractersticas e propriedades de materiais utilizados na indstria.

As primeiras aplicaes comerciais do alumnio foram tens nobres, comomolduras de espelhos, nmeros de casas e bandejas. Utenslios de culinria,como panelas e assadeiras tambm foram um grande mercado inicial. Emtempo, o alumnio cresceu em diversidade de aplicaes ao ponto que virtu-almente qualquer aspecto da vida moderna possa ser direta ou indiretamenteafetado pelo seu uso.

Na indstria automobilstica, os componentes de alumnio representam,em mdia, 8,6% do peso total dos veculos [5]. Na indstria aeronutica, cercade 70% da estrutura dos avies composta de alumnio [6].

Hoje, os Estados Unidos e o Canad so os maiores produtores mun-

diais de alumnio. Entretanto, nenhum deles possui jazidas de bauxita emseu territrio, dependendo exclusivamente da importao. O Brasil tem a ter-ceira maior reserva do minrio no mundo, localizada na regio amaznica,perdendo apenas para Austrlia e Guin [7].

1.2.1.1 Ligas de Alumnio

conveniente dividir as composies das ligas de alumnio em duas catego-

rias principais, segundo sua utilizao: composies para fundio e composi-es para ligas trabalhveis. Uma diferenciao posterior para cada categoria baseada no mecanismo primrio de desenvolvimento de propriedades.

O sistema da Aluminum Association largamente reconhecido no Brasil eEstados Unidos, como tambm no restante do mundo. Esse sistema de iden-ticao de ligas emprega nomenclaturas diferentes para ligas trabalhveis efundidas, mas tambm divide as ligas em famlias, para simplicao. Para

ligas trabalhveis, usado um sistema de quatro dgitos para produzir umalista de famlias de composies como segue [8]:

1xxx Alumnio comercialmente puro, usado principalmente nas indstrias el-


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trica e qumica.

2xxx Ligas nas quais o cobre o principal elemento ligante, alm de outroselementos, como o magnsio, principalmente. As ligas da srie 2xxx sobastante usadas na aeronutica.

3xxx Ligas nas quais o mangans o principal elemento ligante. Usada comoligas de uso geral para aplicaes arquitetnicas e vrios produtos.

4xxx Ligas nas quais o silcio o principal elemento ligante. Usado em vare-tas de solda e folha de brasagem.

5xxx Ligas nas quais o magnsio o principal elemento ligante. Usado emcascos de barcos, pranchas e outros produtos expostos a ambientesmartimos.

6xxx Ligas nas quais o magnsio e o silcio so os principais elementos li-gantes. Geralmente usadas para extruso.

7xxx Ligas nas quais o zinco o principal elemento ligante, mas outros ele-mentos como cobre, magnsio, cromo e zircnio podem ser especi-cados. Usado em estruturas aeronuticas e outras aplicaes de altaresistncia.

8xxx Ligas que incluem algumas composies com estanho e ltio, caracteri-zando composies diversas.

9xxx Reservado para uso futuro.

Muitas ligas respondem a tratamentos trmicos baseados em solubilida-des de fases. Esses tratamentos incluem solubilizao, tmpera (resfriamento

rpido) e precipitao ou envelhecimento. Essas ligas so denominadas ligasde alumnio tratveis termicamente. Algumas ligas, usualmente nas sries2xxx , 6xxx e 7xxx , so tratveis por solubilizao - aquecimento e tmpera.Elas podem ser fortalecidas futuramente por trabalho a frio deformao con-trolada a temperatura ambiente.

Ligas de alumnio no-tratveis termicamente so endurecidas por traba-lho a frio, mas no por tratamento trmico. A resistncia inicial dessas ligas,

geralmente nas sries 1xxx , 3xxx , 4xxx e 5xxx , gerada pelo efeito endure-cedor dos seus elementos de liga. Fortalecimento adicional pode ser criadopor trabalho a frio, induzindo endurecimento por deformao, conhecido portmpera H.


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O sistema de designao de tmperas utilizado para alumnio e ligas dealumnio usado para todas as formas de produto (tanto trabalhveis comofundidas), com a exceo de lingotes. O sistema baseado nas sequnciasde tratamentos trmicos e mecnicos, ou ambos, usados para produzir as

vrias tmperas. A designao de tmpera segue a designao da liga e separada dela por um hfen. Designaes bsicas de tmpera consistem emsimples letras maisculas. Maiores subdivises de tmperas bsicas, quandorequeridas, so indicadas por um ou mais dgitos seguindo a letra.

T, tratada termicamente, aplica-se a ligas cuja resistncia seja estvel den-tro de alguns meses, se forem solubilizadas. O "T" sempre seguido por umnumeral de 1 a 10, cada um indicando uma sequncia especca de tratamen-

tos bsicos:[8, 9]

T1 = Conformado em alta temperatura e envelhecido naturalmente.

T2 = Conformado em alta temperatura, resfriado, deformado a frio e en-velhecido naturalmente.

T3 = solubilizado, trabalhado a frio e envelhecido naturalmente.

T4 = solubilizado e envelhecido naturalmente.

T5 = Conformado em alta temperatura e envelhecido articialmente.

T6 = Solubilizado e envelhecido articialmente.

T7 = Solubilizado e estabilizado.

T8 = Solubilizado, deformado a frio e envelhecido articialmente.

T9 = Solubilizado, envelhecido articialmente e trabalhado a frio.

T10 = Conformado em alta temperatura, resfriado, trabalhado a frio eenvelhecido articialmente.

Outros algarismos diferentes de zero podem ser adicionados para indicaruma variao de tratamento que altere signicativamente as propriedades doproduto.[9]

Nos avies, as ligas tradicionais utilizadas para fabricao do revestimentodas partes inferior e superior da asa, respectivamente, so 7050-T7451 e7475-T7351. Essas tmperas signicam que o material foi solubilizado, sub-metido a alvio de tenso por estiramento e super envelhecido.


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As principais preocupaes na metalurgia fsica das ligas de alumnio in-cluem os efeitos da composio, trabalho mecnico e/ou tratamento trmiconas propriedades mecnicas e fsicas. Em termos de propriedades, o au-mento da resistncia um objetivo principal no desenvolvimento de ligas de

alumnio porque a baixa resistncia do alumnio puro (cerca de 10 MPa delimite de escoamento na condio recozida) limita a sua utilidade comercial.[8]

1.2.1.2 Fases nas Ligas de Alumnio

Os elementos que so mais comumente presentes nas ligas de alumnio co-merciais para promover aumento de resistncia particularmente quandoaco-plados a encruamento por trabalho a frio ou tratamento trmico, ou ambos so o cobre, magnsio, mangans, silcio e zinco.

Para esses elementos, em concentraes abaixo dos limites de solubili-dade, os elementos de liga esto essencialmente em soluo slida e cons-tituem uma nica fase. No entanto, no se conhece nenhum elemento quetenha completa miscibilidade com o alumnio no estado slido.

Quando a quantidade de um elemento ligante excede o limite de solubi-lidade no slido, o elemento ligante produz constituintes microestruturais de"segunda fase", que podem ser o elemento ligante puro ou uma fase de com-posto intermetlico.[8]

As partculas de segunda fase so divididas em quatro classes baseadasno modo de formao e nas suas habilidades de serem dissolvidas: partculasprimrias, constituintes, dispersides e precipitados.

As partculas primrias so chamadas assim pois so as primeiras a sesolidicarem, antes do alumnio. Aparecem em ligas hipereutticas, durante asolidicao, e em ligas trabalhveis, por reaes peritticas (Al7Cr, Al3Ti ouAl3Zr).

Partculas constituintes so compostos intermetlicos formados em rea-es eutticas durante a solidicao e tm uma interface no coerente coma matriz. Elas podem servir como stios de nucleao de gros recristaliza-dos. No causam aumento de resistncia, por no interagirem com as dis-cordncias, porm so geralmente prejudiciais para a resistncia fadiga etenacidade fratura de ligas de alta resistncia. Nas ligas 7x 50, as partculasconstituintes mais comuns so Al7Cu2Fe, Mg2Si e Al2CuMg e, nas ligas 7x 75,so Al7Cu2Fe, Al12(Fe,Mn)3Si, Al6(Fe,Mn), Mg2Si, SiO2 e Al23CuFe4. Elas so


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insolveis ou parcialmente solveis.

Dispersides so nas distribuies de precipitados muito pequenos, sub-micromtricas (de menos de 1 m de tamanho), formados tanto durante asolidicao quanto durante o pr-aquecimento do lingote. Eles podem impe-dir ou atrasar a recristalizao esttica durante o processamento, por atuaremcomo bloqueio mecnico movimentao dos contornos de gro. As ligas7x 50 possuem como disperside o Al3Zr, que coerente com a matriz e maisefetivo que os dispersides incoerentes, como o Al12Mg2Cr, encontrado nasligas 7x 75.[1012]

Alm das partculas de segunda fase, interferem nas propriedades fsicase mecnicas das ligas de alumnio as incluses, porosidades, estrutura de

gros e de discordncias e textura cristalogrca.[10]

Consequentemente, o projeto de ligas de alumnio resistentes a danos,como so 7475 e 7050, tem sido baseado primariamente no controle da mi-croestrutura pela composio e processo de fabricao.

1.2.1.3 Microestrutura das Ligas de Alumnio Trabalhveis

As ligas de alumnio trabalhveis so produzidas convencionalmente a partirde lingotes fundidos, e todos os processos mecnicos e trmicos subsequen-tes representam graus variados de mudana na estrutura bruta de fundio.As modicaes so relativamente menores para formas grandes trabalhadas,como forjados, chapas grossas e extrudados pesados que so trabalhados aquente. Elas tornam-se maiores ao passo em que a reduo total da reatransversal aumente por trabalho a quente ou frio e enquanto aumentada afrequncia de tratamentos trmicos, como recozimento e solubilizao.

Cada classe de ligas de alumnio representa um tipo diferente de micro-estrutura por causa das diferenas dos elementos de liga. Nas ligas 7xxx (alumnio-zinco), o zinco, sozinho, altamente solvel no alumnio e noexerce inuncia aprecivel na microestrutura de uma liga simples. No en-tanto, a classe de ligas encontrada mais frequentemente contm magnsio ecobre, assim como aditivos como o cromo, mangans ou zircnio, e os sem-pre presentes ferro e silcio. Na forma de lingotes, a liga 7075 forma um ou

mais variantes do (Fe,Cr)3SiAl12, Mg2Si, e um euttico pseudobinrio consti-tudo de alumnio e MgZn2. Esta ltima fase contm alumnio + cobre comoum substituto para o zinco e pode ser escrita como Mg(Zn,Cu,Al)2. Aque-


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cimento subsequente causa a transformao das fases ricas em ferro emAl7Cu2Fe. O Mg2Si relativamente insolvel e tende um pouco a esferoidizar;o Mg(Zn,Cu,Al)2 rapidamente comea a dissolver-se, e ao mesmo tempo hprecipitao de Al2CuMg, o que requer altas temperaturas e encharque lento

para dissolver-se completamente. O cromo precipitado da soluo super-saturada como um disperside Cr2Mg3Al18, bastante concentrado nas regiesdendrticas primrias. Uma liga trabalhada bem solubilizada contm apenasAl7Cu2Fe, (Fe,Cr)3SiAl12 e Mg2Si junto com o disperside.

Gros recristalizados so extremamente alongados ou achatados devidoao bandeamento dos dispersides, e no raro so encontradas regies norecristalizadas, mesmo em chapas nas. As regies no recristalizadas so

constitudas de subgros muito nos, nos quais os contornos so decoradospor precipitados endurecedores. Isto mais bvio em estruturas trabalhadasa quente, especialmente nas regies mais trabalhadas prximas superfcie,onde a deformao acima da deformao crtica pode ter causado formaode gros recristalizados grosseiros. Os dispersides inibem a recristalizaoe a formao rpida de estruturas nas de subgros. O ZrAl3 coerente coma matriz, e tem efeitos similares.

O recozimento em ligas tratveis termicamente tem um propsito duplo:1. A remoo do trabalho a frio residual equivalente; e 2. A precipitaode soluto da soluo slida. Este ltimo conseguido por um esfriamentolento controlado e resulta em uma distribuio aleatria de precipitados. Apresena dessa precipitao densa torna a estrutura de gros de ligas comtmpera O difcil de revelar. Outras ligas 7xxx de alta e moderada resistnciarepresentam variantes da 7075. [8]

1.2.2 Ligas AA 7050-T7451 e AA 7475-T7351

A composio das ligas AA 7050 (ISO Al Zn6CuMgZr) e AA 7475 (ISO AlZn5.5MgCu(A)), juntamente com as propriedades mecnicas, mostrada naTabela 1.1.

A liga 7050, com teor mais alto de cobre e zinco em relao liga 7475,tem mais Al2CuMg a ser dissolvido na temperatura de solubilizao[8]. A mi-

croestrutura tpica aps tmpera de ambas consiste de gros alongados eachatados, alinhados na direo de laminao [6, 13]. Ligas mais diludas po-dem facilmente dissolver todas as fases ricas em zinco. Sinais de supera-


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quecimento em ligas 7xxx so geralmente relacionadas a regies segregadascom concentraes no usuais de Al2CuMg. No diagrama de equilbrio defases, a linha solidus entre as fases lquida e slida inferior faixa detemperaturas de solubilizao, ou seja, os precipitados so insolveis na fase

slida.[8, 14]

.As Figuras 1.1[15]e1.2[6]mostram, respectivamente, a microestrutura tpica

das ligas de alumnio 7050-T7451 e 7475-T7351 utilizadas neste trabalho.

Figura 1.1: Microestrutura tpica da liga 7050-T7451.[15]

Figura 1.2: Microestrutura tpica da liga 7475-T7351.[6]

O envelhecimento das ligas de alumnio 7050, 7075, 7175 e 7475 de qual-quer tmpera para as sries de tmperas T73 e T76 requer controles maisapertados que o normal das variveis como tempo, temperatura, taxa de aque-cimento e assim por diante, para cada item dado. Alm disso, quando o ma-terial em uma tmpera T6 re-envelhecido para outra tmpera T73 ou T76,as condies especcas do material T6 so extremamente importantes e afe-taro a capacidade do material re-envelhecido ser conformado s requisiesespecicadas para as tmperas T73 ou T76 [14].


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A designao de tmpera Tx 51 serve para alvio de tenses por estira-mento e aplica-se especicamente para chapas grossas, bastes e barraslaminadas e acabadas a frio, para forjados (em matriz fechada ou anel) e paraanis laminados. Esses produtos no recebem endireitamento posterior aps

o estiramento.[16]

Tabela 1.1: Dados de propriedades dos materiais disponveis para as ligasde alumnio 7050 e 7475.[6, 1720]

Propriedade Liga AA7050-T7451 Liga AA7475-T7351(ISO Zn6CuMgZr (ISO Zn5.5MgCu(A)UNS A7050) UNS A97475)

Especicaes AMS 4050 AMS 4202MEP 02-014 MEP 02-013

Composio

Alumnio BalanoCobre 2 - 2,6Cromo 0,04 maxFerro 0,15 maxMagnsio 1,9 - 2,6Mangans 0,1 maxSilcio 0,12 maxTitnio 0,06 maxZinco 5,7 - 6,7Zircnio 0,08 - 0,15

Alumnio BalanoCobre 1,2 - 1,9Cromo 0,18 - 0,25Ferro 0,12 maxMagnsio 1,9 - 2,6Mangans 0,06 maxSilcio 0,1 maxTitnio 0,06 maxZinco 5,2 - 6,2Zircnio -

Vantagens Alta tolerncia ao dano. Alta resistncia compresso(ambagem).

Aplicao Comumente usada em aerona-ves em painis integrais superi-ores.

Comumente usada em aerona-ves em painis integrais inferio-res.

Dados Fsicos

(g/cm3 ) 2,83 e (MPa) 469R (MPa) 524 (%) 11,0

E (GPa) 71,7TFuso (

C) 488-629TRecoz. (

C) 413TSolub. (

C) 477TEnvelh. (

C) 121-177Dureza 162 HV

(g/cm3 ) 2,81 e (MPa) 421R (MPa) 496 (%) 13,0

E (GPa) 71,7TFuso (

C) 477-635TRecoz. (

C) 413TSolub. (

C) 516TEnvelh. (

C) 121-177Dureza 155 HV

=Densidade; e =Limite de escoamento; R =Limite de resistncia; =alongamento;E=mdulo de elasticidade.


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1.3 Conformao por jateamento com granalhas

Em poucas palavras, a conformao por jateamento com granalhas (JCG oupeen forming ) consiste no mtodo de conformao de chapas e painis atra-

vs de um jato de granalhas de alta energia que deforma a superfcie do ma-terial, fazendo-o curvar. um mtodo de conformao derivado do tratamentode superfcie utilizado para aumentar a vida em fadiga de materiais conhecidocomo shot peening .

1.3.1 O Processo de jateamento

Shot peening pode ser denido como um tratamento supercial a frio promo-vido por impactos controlados de granalhas. Essas esferas so projetadas em

altas velocidades a m de trabalhar (deformar) a frio a superfcie do material,com o objetivo de gerar uma camada supercial com tenses compressivasque aumente a resistncia fadiga do material. Esse tratamento pode aumen-tar em at 300% a vida em fadiga de um componente.[3]

A resposta do material a mltiplos impactos por projteis uma funocomplexa das propriedades fsicas do alvo e do projtil. Quando projteis es-fricos duros atingem um alvo de um material elstico/plstico (Figura 1.3a)e a velocidade de impacto sucientemente alta, o material do alvo sofredeformao plstica local e, como repercusso (Figura 1.3b), o resto do ma-terial elstico tende a empurrar a zona plasticamente deformada, resultandoem tenses de compresso paralelas superfcie. A principal preocupao noprocesso de jateamento controlar a magnitude e distribuio dessas tensesresiduais[21, 22].

O impacto das granalhas causa deformao plstica com alongamentolateral e distoro de gro e, sob a recuperao elstica, o alvo adquire umacamada rasa de tenses residuais superciais de compresso, abaixo da qualele desenvolve tenses menores de trao de equilbrio (Figura 1.4)[21].


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Figura 1.3: Efeito do impacto da granalha na distribuio de tenses: a) nomomento do impacto; b) imediatamente aps o impacto.[22]

Chapas nas (at 20 mm) normalmente curvam para cima (face jateadaconvexa), mas blocos espessos so muito resilientes para mostrar qualquercurvatura detectvel. Materiais duros produzem um pico de tenso residualabaixo da superfcie (Figura 1.5)[22], enquanto materiais mais moles tm amxima tenso compressiva na superfcie. No processo de shot peening , amagnitude das tenses residuais de compresso na camada supercial, at aprofundidade em que a deformao plstica se estende, tem um papel crucialna fadiga e na corroso sob tenso, de modo que o ajuste dos parmetros

fsicos do processo deve focar-se em predizer ou controlar corretamente adistribuio de tenses residuais desejada[21].

Brown[23]investigou as vantagens em reduo de peso, em resistncia me-cnica e corroso e em custos para determinar a possibilidade de substituiro ao estrutural convencional por ligas de alumnio mais leves na indstria na-val. Markovina[22, 24]mostrou que a tecnologia da conformao por jateamentocom granalhas pode ser adaptada com sucesso produo de partes estru-turais de navios, particularmente dos navios de alta e super alta velocidades,que utilizam materiais leves, similar queles de aeronaves.


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Figura 1.4: Diagramas de tenses indicando carregamento e tenses emchapas sem (topo) e com (meio) shot peening . Embaixo, o efeito do

jateamento durante carregamento em exo [3].

Figura 1.5: Distribuio de tenses residuais em um painel conformado por jateamento de granalhas.[22]

1.3.1.1 Histrico

O processo de conformao por jateamento com granalhas foi patenteadopela Lockheed Aircraft Corporation, em Burbank, Califrnia no nal da dcadade 1940. O engenheiro Jim Boerger e sua equipe, trabalhando com uma tira


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Almen, supuseram que, se uma curvatura podia ser induzida em uma tiraAlmen, ento ela poderia ser induzida em um painel de asa. Vrias amostrasde painel foram processadas e foi provado que, por jateamento em um doslados, pode-se certamente induzir uma curvatura razovel.

Os primeiros painis de asa em tamanho real foram selecionados, mas fo-ram consideravelmente distorcidos devido falta de conhecimento da manu-fatura em painis reforados integralmente. Felizmente, foi possvel traz-losde volta a uma forma razoavelmente plana; trabalhos subsequentes provaramque a curvatura aerodinmica requerida poderia ser produzida.

A Lockheed Corporation garantiu uma licena livre de royalties para o pro-cesso e ultimamente, desde que a patente expirou, as empresas Boeing, Mc-

Donnell Douglas, British Aerospace e subsequentemente Airbus, assim comoa Embraer, empregaram esse processo como a tcnica de manufatura maisrentvel para induzir curvaturas em painis aerodinmicos complexos total-mente usinados [4].

1.3.2 Tecnologia do processo

Desde 1968, o uso da tcnica de jateamento com granalhas (JCG[25]) paracurvar asas de aeronaves tem aumentado, de modo que a maioria das aero-naves mdias a grandes produzidas no mundo hoje utilizam esse processo.A conformao por JCG classica-se como um dos maiores avanos na tec-nologia de manufatura de aeronaves. Ela no apenas substitui mtodos deconformao mais caros e que geram mais resduos (p.e. usinagem, estam-pagem, forjamento), como tambm conforma mais facilmente asas cnicas eesculpidas, permitindo que o projeto de asas maximize a razo resistncia por

peso.A conformao por JCG no pode formar todas as formas concebveis;

o projeto da asa da aeronave deve ser compatvel com o JCG. O processo capaz de produzir apenas curvaturas suaves com controle acurado. Ele vantajoso quando aplicado entre os reforos principais, porque intensidadesde jateamento controladas e facilmente produzidas podem formar essa com-binao de partes relativamente espessas, porm levemente curvadas.[26]

Embora o jato de granalhas possa variar em uma larga escala de inten-sidades (p.e. escala Almen N, A e C), a mxima espessura de alumnio quepode ser conformada com segurana limitada pelas intensidades de jatea-


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mento que no causem dano supercial[26], o que favoreceria a nucleao detrincas superciais durante o trabalho. H alguns padres que especicamessas mximas intensidades que no prejudicam a vida em fadiga do compo-nente [3].

No processo de conformao por jateamento com granalhas, h trs m-todos usados para criar curvaturas em painis (Figura 1.6). Primeiramente, ocurvamento pode ser atingido com o jateamento em apenas uma superfcie(1.6a). Neste caso, a compresso da superfcie pela esfera alonga o metal,causando a mudana no formato do painel. A limitao desse mtodo de con-formao que ele est apenas no alcance elstico que o movimento poderealizar-se, e portanto apenas pequenas curvaturas so alcanadas. Para ob-

ter maiores graus de curvatura, usado o jateamento sob tenso, no qual ocomponente mantido em uma condio pr-tensionada unidirecional e en-to jateado na superfcie tracionada (1.6b). Isso signica que quando ocomponente liberado dessa condio tracionada aps o jateamento, a ten-so compressiva maior em uma direo que na outra, e maior na direoda curvatura formada pelo processo de pr-tenso. O terceiro mtodo de con-formao por jateamento na periferia de ambos os lados de uma regiode metal ao mesmo tempo (1.6c). Isso fornece alongamento do componente

causado pelo material esticado nas duas faces, superando a resistncia de-formao elstica exercida pelo ncleo.[4]

Figura 1.6: Mtodos de conformao por JCG [4].

JCG pode ser utilizado no apenas para formar painis com um dado for-mato a partir de uma pea original do material que esteja plano, mas tambm


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pode ser usado para criar materiais planos a partir de um componente que te-nha sido distorcido durante a manufatura ou tratamento trmico, esticando-seo material no lado cncavo do componente distorcido.

O processo normalmente realizado dentro de um recinto fechado, pormquinas automticas. Quando so requeridas tolerncias pequenas, algumaconformao pode ser realizada manualmente por tcnicos habilidosos.

So usados dois tipos bsicos de mquinas, diferindo apenas em como omeio conformador transmitido para a parte sendo formada: em mquinas dotipo bocal, usa-se ar comprimido ou a gravidade para impulsionar as granalhassobre a pea trabalhada. Jateamento com roda centrfuga outro mtodo peloqual as esferas podem ser arremessadas: essas mquinas usam controles

eletrnicos para regular as velocidades de rotao de uma roda de palhetas,que acelera as esferas em direo pea [4].

A Figura 1.7 resume os princpios do mtodo de conformao por jatea-mento com granalhas.[22]

Figura 1.7: O princpio do mtodo de conformao por jateamento comgranalhas[22].

1.3.2.1 Medidas de intensidade

No tratamento de shot peening visa-se tanto reproduzir uma intensidade de jateamento previamente estabelecida como induzir um nvel de intensidadede tenses residuais especco. necessrio considerar-se qual o real par-metro que est envolvido no monitoramento das intensidades de jateamento.

O mtodo da tira Almen foi patenteado[27] por John O. Almen em 1944 e

consiste em uma tira de ao SAE 1070 xada sobre um aparato (Figura 1.8)que submetido ao JCG. um mtodo semi-quantitativo largamente usadopara especicar a intensidade do jateamento. Uma tira Almen desenvolve uma


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camada comprimida na superfcie jateada. Quando o material esticado, a tiracurva-se relativamente direo do jateamento em um grau que varia com aintensidade do jato, tamanho de granalha utilizada e porcentagem da reasupercial indentada pelas granalhas (cobertura). Consequentemente, com a

conformao por JCG, o mesmo mtodo se aplica e, com o uso de diferentesparmetros, vrias formas podem ser alcanadas. Geralmente, para ns deconformao de chapas, utilizam-se esferas de ao fundido para alcanar aalta deformao requerida, porm outros meios, como arames cortados, vidro,cermica etc podem ser usados para uma conformao com menor demanda[4].

As intensidades de jateamentos so classicadas em trs tipos e, para

cada tipo utilizada uma espessura diferente de tira de ao para o teste Al-men. O tipo "A" predominantemente usado para jateamentos com granalhasfundidas ou arame cortado. As tiras do tipo "N" so usadas usualmente paragranalhas de vidro e cermica e medem intensidades menores que o tipo "A".As do tipo "C" so usadas para os jateamentos mais severos. As espessurasdas tiras (em polegadas) so indicadas na Figura 1.8.

Figura 1.8: Esquema do teste da tira Almen. esquerda, a tira Almen sendo jateada. direita, a altura do arco sendo medida.

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Dissertacao Ana Paola v Braga