Effect of single point incremental forming on the microstructure and mechanical properties of aluminium and steel

Abstract

Neste trabalho foi investigado o efeito da deformação plástica por estampagem incremental de ponto simples (SPIF) na textura cristalográfica, estrutura de deslocações e propriedades mecânicas de chapas de alumínio, aço com baixo teor em carbono e aço de fase dupla. Foram realizados ensaios de tração nos materiais iniciais para caracterizar as suas propriedades mecânicas. Além disso, foram realizadas análises por difração de eletrões retrodispersados (EBSD), observações por microscopia eletrónica de transmissão (TEM) e cálculos utilizando o modelo viscoplástico autoconsistente para caracterizar a influência da textura cristalográfica e da microestrutura no comportamento mecânico dos materiais. Foram também realizadas medidas de deformação e de espessura, bem como ensaios de microdureza nos materiais deformados por SPIF. Em todos os materiais, a textura cristalográfica inicial revelou-se muito estável durante o processo de SPIF e foi observado um acentuado aumento da densidade de deslocações bem como o desenvolvimento de células equiaxiais de deslocações durante a deformação de ambos os aços. No entanto, na chapa de alumínio, não foram observadas alterações significativas da microestrutura inicial de laminagem. Em todos os materiais foi observado um bom acordo entre a espessura das peças obtidas por SPIF e o valor previsto pela lei do seno.

In this work, was investigated the effect of the plastic deformation by single point incremental forming (SPIF) on the crystallographic texture, dislocation structure and mechanical properties of aluminum, low carbon steel and dual phase steel sheets. Tensile tests were conducted on the initial materials to characterize their mechanical behavior. Furthermore, electron backscattering diffraction (EBSD), transmission electron microscopy (TEM) observations and calculations using a polycrystalline viscoplastic self-consistent (VPSC) model were carried to characterize the influence of the crystallographic texture and microstructure on the mechanical behavior of the materials. Strain and thickness measurements and microhardness tests were also conducted on the SPIF deformed materials. The initial crystallographic texture was very stable during the SPIF of all materials and a strong increase of dislocation density and the development of equiaxed dislocation cell structure was observed during the deformation of both steels. However, for the aluminum sheet, no major change was observed on the initial rolling microstructure. For all materials, it was observed a good agreement between the thickness of the SPIF pieces and the value predicted by the sin law.