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MCN08 - Estudo da resistência mecânica da união de chapas metálicas por conformação a frio com aplicação de adesivo estrutural

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CENTRO UNIVERSITÁRIO DO INSTITUTO MAUÁ DE TECNOLOGIA 
Escola de Engenharia Mauá 
Engenharia Mecânica 
ANDRÉ SUCCISSI RINALDI 
JULIO CÉSAR LOPES DA SILVA 
MATEUS VALE FARKAS 
 
Estudo da resistência mecânica da união de chapas metálicas por 
conformação a frio com aplicação de adesivo estrutural 
São Caetano do Sul 
2020 
 
 
 
 
 
 
ANDRÉ SUCCISSI RINALDI 
JULIO CÉSAR LOPES DA SILVA 
MATEUS VALE FARKAS 
 
Estudo da resistência mecânica da união de chapas metálicas por 
conformação a frio com aplicação de adesivo estrutural 
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à 
Escola de Engenharia Mauá do Centro 
Universitário do Instituto Mauá de Tecnologia 
como requisito parcial para a obtenção do 
título de Engenheiro Mecânico. 
Orientador: Prof. Me. Alisson Alves Sarmento 
Área de concentração: Engenharia Mecânica 
São Caetano do Sul 
2020 
 
 
 
 Succissi Rinaldi, André 
Estudo da resistência mecânica da união de chapas metálicas por 
conformação a frio com aplicação de adesivo estrutural / André Succissi 
Rinaldi, Julio César Lopes da Silva, Mateus Vale Farkas — São Caetano do 
Sul : CEUN-IMT, 2020. 
82 p. 
 
Trabalho de Conclusão de Curso – Escola de Engenharia Mauá do Centro 
Universitário do Instituto Mauá de Tecnologia, São Caetano do Sul, SP, 
2020. 
 
Orientador(a): Prof. Me. Alisson Alves Sarmento 
 
1. Clinching. 2. Conformação de chapas metálicas. 3. Método dos 
Elementos Finitos (MEF). 4. Adesivo estrutural. 5. Simulação 
computacional. I. Lopes da Silva, Julio César. II. Vale Farkas, Mateus. III. 
Instituto Mauá de Tecnologia. Escola de Engenharia. IV. Título. 
 
 
 
ANDRÉ SUCCISSI RINALDI 
JULIO CÉSAR LOPES DA SILVA 
MATEUS VALE FARKAS 
 
Estudo da resistência mecânica da união de chapas metálicas por 
conformação a frio com aplicação de adesivo estrutural 
Trabalho de Conclusão de Curso aprovado pela 
Escola de Engenharia Mauá do Centro 
Universitário do Instituto Mauá de Tecnologia 
como requisito parcial para a obtenção do 
título de Engenheiro Mecânico. 
Banca avaliadora: 
Prof. Me. Alisson Alves Sarmento 
Orientador(a) 
Nome completo do professor(a) avaliador(a) 1 e título 
Prof. Me. Marcelo Ferreira Moreira 
Nome completo do professor(a) avaliador(a) 2, se houver, e título 
Prof. Dr. Marcelo Otávio dos Santos 
São Caetano do Sul, data da apresentação de mês de ano. 
 
 
 
 
DEDICATÓRIAS 
Dedicamos este trabalho para os nossos familiares e amigos, 
por nos acompanharem e nos incentivarem nesta jornada. 
 
 
 
 
AGRADECIMENTOS 
Ao nosso orientador Prof. Me. Alisson Alves Sarmento por todo apoio e oportunidades que 
nos proporcionou ao longo do desenvolvimento deste trabalho. 
Aos professores Dr. Marcelo Otávio dos Santos e Me. Marcelo Ferreira Moreira, que deram 
grandes contribuições técnicas. 
Às nossas namoradas, por nos apoiar e nos incentivar em todas as etapas deste trabalho. 
Aos técnicos Eduardo Jardim da Silva, Kenner de Araujo Mendes e Matheus Martinez Oliveira 
e à responsável técnica Margarete Cristina Moreira Serbino do Instituto Mauá de Tecnologia, 
que auxiliaram de forma ativa na obtenção dos dados do ensaio mecânico e nos exames 
metalográficos. 
À TOX Pressotechnik, em especial ao Rafael Ferreira de Mello, Renan Dalmazo e Vanderlei 
Bastos. 
À Sika, em especial ao Alison Mendonça. 
Ao Me. Rafael Tedim Terra. 
À Antonieta Aparecida Tescari Medeiros, por apoiar e investir no desenvolvimento de estudos 
para crescimento do país. 
A todas as pessoas que colaboraram na execução e desenvolvimento deste trabalho e que, 
involuntariamente, foram omitidas. 
 
 
 
 
 
 
“O homem que não está disposto a morrer por uma causa não é digno de viver.” 
(Martin Luther King) 
 
 
 
 
RESUMO 
Este trabalho visou verificar de que forma a aplicação de adesivo estrutural poderia influenciar 
na União de Chapas por Conformação à Frio (UCCF), também conhecida pelo termo em inglês 
clinching, no quesito de aumento da resistência mecânica estática da união. Além disso, o 
presente trabalho também procurou realizar um comparativo entre os resultados obtidos por 
ensaio de tração real e o ensaio realizado por meio de simulação computacional, buscando a 
convergência destes resultados. Para isso, foi utilizado o aço AISI 1012, que é um aço de baixo 
carbono e alta ductilidade, material bastante utilizado na indústria metalmecânica. A união 
em questão foi submetida à ensaios de tração com diferentes configurações de corpo de 
prova, como: união feita apenas por adesivo estrutural, apenas por UCCF e união híbrida 
(UCCF + adesivo estrutural), levadas ao seu limite, até o rompimento da união. Os corpos de 
prova feito apenas com adesivo estrutural chegaram a suportar cargas de até 12 kN, enquanto 
aqueles apenas com UCCF suportaram aproximadamente 3,6 kN. Por meio do Método dos 
Elementos Finitos (MEF), o ensaio feito por simulação computacional apenas para a UCCF 
resultou em uma diferença de 20,73 % na resistência mecânica, comparando com a média dos 
resultados obtidos experimentalmente, e 9,19 % comparando com a maior resistência 
mecânica obtida nos ensaios de tração, sendo estas diferenças associadas a simplificações 
realizadas na simulação e variações no processo de UCCF. 
Palavras-chave: Clinching. Conformação de chapas metálicas. Método dos Elementos Finitos 
(MEF). Adesivo estrutural. Simulação computacional. 
 
 
 
 
 
 
 
ABSTRACT 
This work aimed to verify how the application of structural adhesive could influence the 
clinching, in terms of increasing the static mechanical resistance of the union. Besides, the 
present work also sought to make a comparison between the results obtained by real tensile 
test and the test performed using computational simulation, seeking the convergence of these 
results. For this, the Steel AISI 1012 was used, which is a low carbon steel and high ductility, a 
material widely used in the metal industry. The join in question was submitted to tensile tests 
with different test body configurations, such as: join made only by structural adhesive, only 
by clinching and hybrid union (clinching + structural adhesive), carried to its limit, until the 
union rupture. The specimens made only with structural adhesive came to withstand loads of 
up to 12 kN, while those with clinching only supported approximately 3.6 kN. Using the Finite 
Element Method (FEM), the test performed by computational simulation only for clinching 
resulted in a difference of 20.73% in mechanical resistance, comparing with the average of 
the results obtained experimentally, and 9.19% comparing with the higher mechanical 
resistance obtained in the tensile tests, and these differences were associated with 
simplifications performed in the simulation and variations in the clinching process. 
Keywords: Clinching. Forming sheet metal. Finite Element Method (FEM). Structural adhesive. 
Computer simulation. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
Figura 1 - Comparação de custos por união ............................................................................. 28 
Figura 2 – Gráfico da Taxa de Fluxo Expiratório Forçado ......................................................... 29 
Figura 3 - Parâmetros da UCCF em vista de corte .................................................................... 32 
Figura 4 - Fratura pelo pescoço da junta .................................................................................. 33 
Figura 5 - Modo de falha por separação do botão ................................................................... 33 
Figura 6 - Distribuição dos esforços sob condições de cisalhamento ...................................... 34 
Figura 7 - Curva de Carga em função do Deslocamento sob condições cisalhantes ............... 34 
Figura 8 - Resultado do teste experimental e computacional sob condições de cisalhamento
 ..................................................................................................................................................

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