63ª Reunião Anual da SBPC

B. Engenharias - 1. Engenharia - 4. Engenharia de Materiais e Metalúrgica

ESTUDO ANALÍTICO-NUMÉRICO DO PROCESSO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA NA CRIMPAGEM DE TERMINAIS ELETRO-MECÂNICOS

Gabriel Etlinger 1 Claudia Schmidt Moura 2 Rodrigo Canavezzi dos Santos 3 Pedro Lucas Moreira de Oliveira 4 Orlando Balastrero Junior 5 Écio Naves Duarte 6

1. Tecnologia em Eletrônica Industrial, Inst. Federal de São Paulo - IFSP 2. Técnico em Automação de Processos Industriais. Inst. Federal de São Paulo - IFSP 3. Técnico em Automação de Processos Industriais. Inst. Federal de São Paulo - IFSP 4. Técnico em Automação de Processos Industriais. Inst. Federal de São Paulo - IFSP 5. Prof.Dr. Inst. Federal de São Paulo - IFSP 6. Prof.Dr./Orientador. Inst. Federal de São Paulo – IFSP

INTRODUÇÃO:

A crimpagem de terminais é um ramo da mecânica que envolve diversas teorias sobre conformação mecânica, neste processo, está envolvida uma diversidade de ferramentas bastante complexas. Tal processo gera um benefício na qualidade das conexões de uma forma impressionante, este ramo da mecânica está em constante crescimento e vem sendo cada vez mais utilizado nas indústrias e é considerado pela sociedade científica como um tema multidisciplinar. No caso estudado, durante seu processo, o "blank" sofre uma deformação indesejada no momento de sua crimpagem que faz com que o cabo não se fixe corretamente. Iste gera uma perda parcial ou total da condutividade do terminal, o que ocasiona problemas na funcionalidade do mesmo. Na prática, o método mai utilizado para resolver este problema é o de “tentativa e erro” (try-outs), tal método é demorado e gera gastos altos, pois necessita da alteração de módulos e ferramentas para análises. Neste trabalho foi desenvolvida uma análise qualitativa através de simulações numéricas do processo de crimpagem de um terminal de forma a estabelecer a proporção de algumas variáveis de uma crimpagem considerada satisfatória. Através das simulações foi possível observar que o coeficiente de atrito é uma possível solução para o problema do caso analisado.

METODOLOGIA:

Os princípios mecânicos regem todos os parâmetros do processo de crimpagem, e dentro deste âmbito de trabalho, um dos métodos que está se destacando nas análises é a realização de simulações através de softwares que utilizam o método dos elementos finitos. Este tipo de análise, segundo (ALVES, 2003), é apenas uma das vertentes do método de análise virtual ou produção virtual e este método traz consigo diversos benefícios devido à redução de ciclos de “try-outs” (experimentação laboratorial). Portanto, tal método é excelente como ferramenta para indústrias que utilizam conformação mecânica ou que produzem ferramentas para tal processo. Segundo DUARTE, 2007, “A medida dos desvios absolutos com respeito aos dados experimentais foi de 6 % e, para os casos estudados, a discrepância máxima foi menos ou igual a 11%. Em relação ao modelo analítico, a média dos desvios absolutos foi de 5% e, para os casos estudados, o desvio máximo nunca foi superior a 7%.”, ou seja, alem de gerar diversos benéficos, o trabalho pode ser considerado como preciso confiável. As simulações realizadas neste trabalho foram efetuadas no software STAMPACK, através do método dos elementos finitos que simulam o fenômeno real em um modelo matemático caracterizado com as propriedades do problema real analisado.

RESULTADOS:

O problema apresentado refere-se ao processo de crimpagem de um terminal em específico, estampado em STOL 78(constituído de 99% Cu, 0,9% Mg, 0,1% impurezas) para fios elétricos flexíveis, tais terminais são utilizados na caixa de fusíveis de automóveis. As descrições físicas do conector são: comprimento de 4.3mm (quarto milímetros e três décimos), raio de 1.15mm (um milímetro e quinze décimos) e espessura de 0.35mm (trinta e cinco centésimos). Prensa, com curso de 9.13mm (nove milímetros e treze décimos), Para poder criar o material STOL78 no banco de dados do STAMPACK, utilizou-se como referência um artigo de Piet van Dijk (2006), utilizou-se módulo de Young de 130GPa (centro e trinta Giga Pascal), coeficiente de Poisson de 0,33 (trinta e três centésimos), densidade 8700kg/cm³ (oito mil e setecentos quilogramas por centímetros cúbicos), limite elástico convencional de 534MPa (quinhentos e trinta e quatro mega pascal) e por fim, anisotropia de Ro = 0,982, R45 = 1,053 e R90 = 1,201. Ao realizar a crimpagem, o terminal apresenta um aumento no seu comprimento, ocasionando assim problemas na conectividade e condutividade do mesmo. Após a caracterização do material, a variação do coeficiente de atrito apresentou influência de forma direta na variação do comprimento do terminal.

CONCLUSÃO:

Através das simulações obtiveram-se deformações que variam de 4,31mm (quarto milímetros e trinta e um décimos) a 4,33mm (quatro milímetros e trinta e três décimos). Ou seja, ao se simular o processo de crimpagem utilizando-se de todos os parâmetros, mais próximos do real possíveis, chega-se a um resultado bem próximo ao estimado. Após as análises das várias simulações e dos dados obtidos, nota-se a segurança das informações proporcionada pela confiabilidade do software, quando comparadas com os dados experimentais disponíveis. Neste âmbito, foram estabelecidas diversas magnitudes para o coeficiente de atrito e notou-se que o fenômeno altera os resultados finais do terminal. Porem, tal variável é de difícil controle no processo real. Pôde-se uma vez mais observar que o software STAMPACK proporciona resultados precisos e que pode vir a ser utilizado nos processos de análise e de desenvolvimento de laudos e de diversas caracterizações técnicas sobre produtos com um custo de tempo inferior aos métodos de "try-outs". Ou seja, foram desenvolvidas simulações de um processo de crimpagem com as condições similares às reais e os resultados obtidos puderam indicar uma tendência de ajuste que proporcione uma crimpagem próxima à ideal, ao se optar pelo coeficiente de atrito adequado.

Palavras-chave: Crimpagem, Conector Eletro-Mecânico, Conformação Mecânica.