Autilização da simulação computacional pode ser um recurso de grande auxílio no desenvolvimento e apri­moramento de um processo de fabricação. Como frisado anteriormente nesta coluna, a possibilidade de se simular alterações de pro­jeto garante uma redução na quantidade de “tryouts” necessários e, dessa forma, a etapa de otimização da produção pode ser realiza­da de forma mais rápida e menos custosa.

No processo de forjamento, alguns parâmetros podem ter grande influência no custo final de fabricação. Um exemplo é a quantidade de golpes do martelo para formar o produto desejado. A variação desse parâmetro implica diretamente na quantidade de energia gasta pelo martelo para a conformação do produto. Quanto maior o número de golpes, mais energia e tempo de processo serão necessários e, consequentemente, maior o custo dessa etapa de produção. Encontrar um número ótimo de golpes, juntamente com a energia de cada golpe, é essencial na busca da redu­ção de gastos no processo. Diversos fatores influenciam na resistência do material a ser conformado. Um exemplo é a tempe­ratura de conformação, assunto o qual foi tratado na última edição desta coluna. Foi mostrado que para maiores temperaturas os valores de tensão do material na curva de escoamento diminuem, isso implica na necessidade de uma menor força para se conformar mecanicamente o material.

Além da temperatura, pode-se citar a influência da taxa de deformação no com­portamento do material. Com o auxílio do software JMatPro, pode-se verificar na Fig. 1 a curva de escoamento de um determinado material para duas diferentes taxas de de­formação sob duas temperaturas diferentes, 1.100 °C e 25 °C. É possível visualizar que a taxa de deformação tem influência direta no escoamento de um dado material, em geral, para maiores taxas de deformação o material apresenta uma maior resistên­cia. Também é evidenciado que a taxa de deformação possui diferentes magnitudes nas propriedades do material conforme a temperatura utilizada, sendo sua influência maior em temperaturas mais elevadas.

Diante das informações apresentadas, compreende-se a importância de se levar em consideração a influência da tempera­tura e da taxa de deformação no compor­tamento dos materiais durante um proces­so de fabricação. Para que as informações e resultados obtidos através da simulação computacional sejam realmente válidas e confiáveis, uma etapa de suma importân­cia no processo é a da escolha do material fornecido ao software para realização da simulação. Para um resultado final próximo da realidade, os dados de entrada do material no software necessitam estar condizentes com o seu comportamento experimental. A utilização do JMatPro® pode ser considerada de grande auxílio no que se refere a esse problema. No que tange ao assunto desta edição da coluna, “influ­ência da taxa de deformação”, fornecendo dados do material desejado ao JMatPro®, como a composição química e o limite de escoamento do material à temperatura ambiente, é possível se obter sua curva de escoamento para diferentes temperaturas e taxas de deformação e, assim, realizar análises mais precisas do processo ou até mesmo alimentar de maneira adequada um software de simulação com base no Método dos Elementos Finitos.

Para exemplificar a importância de se levar em conta os efeitos da taxa de deformação no comportamento de um material, foram realizadas duas simula­ções computacionais de um processo de forjamento considerando duas condições distintas de fornecimento das curvas de escoamento. Na primeira simulação, foi utilizada uma curva de escoamento do material submetido a uma única taxa de deformação de 0,001 s-1, um valor típico para ensaios de tração e de compressão. Já na segunda simulação, foram fornecidas ao software diferentes curvas de escoamento do material referentes a diferentes taxas de deformação. Nesse caso, a simulação levou em consideração que o comporta­mento do material varia de acordo com esse parâmetro. Assim, o software analisou cada elemento e a sua respectiva taxa de deformação atuante sobre ele durante o processo e determinando o seu comporta­mento referente dentre as diferentes curvas de escoamento fornecidas.

Como mostrado na Fig. 2 a), desconsi­derando-se a variação na taxa de deforma­ção a peça já havia se formado após apenas três golpes de forjamento. Na prática, esta peça se forma com seis golpes de forjamen­to. Portanto, ao se comparar os resultados, constata-se que o primeiro resultado é mentiroso, pois não representa o que ocorreria no processo real. Já o segundo resultado (Fig. 2 b)) foi satisfatório, pois previu a necessidade de se utilizar mais golpes de forjamento para a fabricação do produto em razão das altas taxas de deformações no processo, tendo sido observadas taxas de deformação da ordem de 1.000 s-1. Dando sequência na simula­ção demonstrada na Fig. 1 b), obteve-se a peça final após seis golpes de forjamento, concordando com o processo real. Concluindo, é possível prever um processo de forjamento de maneira confiável ao se utilizar corretamente o comportamento do material.