Estudo da conformação de chapas navais por linhas de calor utilizando a teoria simplificada termo-elástica-plástica

Abstract

Nos projetos dos navios modernos a geometria dos elementos do casco, especificamente proa e popa, é um fator preponderante, pois devem apresentar formas que favoreçam uma baixa resistência na movimentação dos navios nos mares garantindo um melhor desempenho nos deslocamentos. Atualmente, as formas curvas da proa e popa são projetadas por programas computacionais específicos de modelagem em três dimensões que determinam os diversos raios de suas curvaturas, servindo de orientação para o detalhamento de sua fabricação. O complexo processo de fabricação das chapas de aço com curvaturas específicas para proa e popa exige uma associação com diversos processos de conformação a frio, tais como o dobramento e a calandragem. Geralmente, os processos de conformação a frio não são capazes executar todas as operações de curvaturas. Então, necessariamente faz-se o uso do processo de linhas de calor para obter as curvas especificadas no detalhamento do projeto da proa e popa dos navios. O processo de conformação de chapas por linhas de calor consiste de um método que utiliza uma fonte de calor em movimento com o objetivo de provocar na região aquecida uma dilatação elástica e plástica que resulta em uma deformação permanente. Neste trabalho foram realizadas conformações em chapas por linhas de calor analisando-se seus mecanismos termomecânicos, assim como também utilizado um modelamento matemático para previsão do comportamento das deformações utilizando a teoria termo-elástico-plástica, como meio de minimizar as imprecisões nas formas finais ditadas em projeto. Para tanto, foi desenvolvida uma máquina semi-automática usada na simulação de experimentos de linhas de calor, onde foram controlados os parâmetros importantes no processo, tornando possível realçar a aplicabilidade de um sistema automatizado para aplicação prática das linhas de calor. Uma máquina de medição por coordenadas foi utilizada para obtenção dos perfis das linhas formadas pelas coordenadas de pontos transversais, antes e depois da aplicação do processo das linhas de calor, os quais foram comparados com aqueles previstos por um modelo matemático, concluindo-se que o método aplicado é capaz de prever as deformações provenientes pela aplicação de linhas de calor, obtendo assim, a confirmação de que a metodologia aplicada neste trabalho consegue representar de maneira satisfatória a deformação causada pela aplicação de linha de calor em chapas metálicas. Palavras-chave: Conformação de chapas, Linhas de calor, Tensões termo-elástic