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4.4 MICRODUREZA VICKERS
A microdureza foi realizada em um corpo de prova de seção retangular e a
amostragem segue o esquema da Figura 4.12.
Figura 4.12 – Esquema de amostragem de microdureza.
Fonte: Autor, 2013.
Os resultados de microdureza mostram uma boa ductilidade da peça, o que
descarta a possibilidade de falha nesta região. No entanto, devido sua confecção por
fundição em molde de areia há grande probabilidade de tensões internas, pois,
como visto na Tabela 4.2, os resultados de dureza confirmam que a peça não
passou por tratamento térmico para alívio das tensões, ou que o tratamento sofrido
foi descontínuo.
Tabela 4.2 – Resultados da microdureza.
Microdureza HV
Ponto Dureza
1 166,6
2 173,1
3 171,3
4 164
5 185,1
6 165,1
7 172
8 183
Fonte: Autor, 2013.
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4.5 MICROSCOPIA ELETRÔNICA DE VARREDURA (MEV)
Na microscopia eletrônica de varredura dos CP’S de impacto, foram
encontradas porosidades no início das fraturas, além de inclusões por sulfeto de
manganês, identificadas pela micrografia e EDS (Energy Dispersive Spectrum),
(Figura 4.13).
Figura 4.13 – Resultados do EDS.
Fonte: Autor, 2013.
As inclusões por sulfeto de Manganês (Figura 4.14) são importantes para
materiais a serem usinados, pois o sulfeto de manganês durante a usinagem forma
um filme lubrificante sobre a ferramenta de corte reduzindo os desgastes, no
entanto, a peça em estudo é confeccionada por fundição em molde de areia, e sua
usinabilidade não é um fator importante neste estudo.
Figura 4.14 – Detalhe da porosidade com inclusões por MnS no corpo de prova de impacto
(a) e com ponto do EDS (b).
Fonte: Autor, 2013.
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De modo geral o manganês é um elemento importante na fabricação de aços,
pois se combina com o enxofre formando sulfeto de manganês, desfavorecendo a
formação de sulfeto de ferro.
A concentração e localização de tensões na interface entre a inclusão e a
matriz podem ter facilitado à iniciação da fratura por fadiga. Isto decorre da
concentração de tensões remotas aplicadas, possivelmente, devido à diferença
entre as constantes elásticas das inclusões e da matriz. Como resultados destas
tensões, iniciaram-se trincas na interface entre a inclusão e a matriz. O efeito das
inclusões na iniciação das trincas de fadiga depende da composição química, do
tamanho, da densidade, da localização em relação à superfície e da morfologia das
inclusões35.
Foram identificadas porosidades nos corpos de prova de impacto (Figura
4.15).
Figura 4.15 – Porosidade no inicio da propagação de trinca do
corpo de prova de impacto (a) e (b).
Fonte: Autor, 2013
Nos CP’S de tração, também foram encontradas porosidades de onde se
propagou a fratura (Figuras 4.16).
_____________________ 34 INFOMET, Efeito das Inclusões nas Propriedades dos Aços. Disponivel em: <http://www.infomet.com.br/ >. Acesso em: 21 jun. 2013, 11:30:30.
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Figura 4.16 – Porosidade na origem da propagação da
Trinca na fratura por tração.
Fonte: Autor, 2013
Os resultados do MEV nos mostram que as fraturas nos corpos de prova de
impacto e tração iniciaram nas porosidades, dando um indício de que a falha
catastrófica ocorrida na grelha e no segmento da grelha possa ter sido facilitada pela
presença destas porosidades.
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5 CONCLUSÕES
A grelha do moinho SAG é fabricada a partir do processo de fundição, pois
este processo facilita a obtenção de peças com grandes e complexas geometrias
como a da grelha. Durante o processo de fundição, possivelmente, devido a
natureza do molde ou do próprio metal líquido, bolhas de ar ou gases podem ter
ficado alojadas próximo a superfície do metal. Essas bolhas podem ter gerado
defeitos como cavidades, porosidades ou microporosidades, que se tornam
concentradores de tensões. De acordo com as análises feitas pelo MEV, foi
observada a presença de porosidade e inclusões de MnS nos corpos de prova.
Estas inclusões criam, em torno de si, concentrações de tensões que podem ter
facilitado o surgimento e propagação de trincas. A análise micrográfica mostra a
presença predominante de perlita e ferrita que indica que a peça não passou por
tratamento térmico ou que o mesmo não foi totalmente eficiente. Sem o tratamento
térmico, o alívio das tensões ocasionadas pela fundição não pôde ser feito.
O fluxo de polpa no moinho gera certa carga sobre a grelha, pois esta retém a
carga não passante de minério. Esses esforços geraram um acúmulo de tensões
nos defeitos da peça, propiciando assim o surgimento das trincas, que se
propagaram por fadiga, caracterizadas pela morfologia das superfícies de falha, nas
quais podem ser observadas marcas características das falhas por fadiga, essas
marcas são evidentes nas superfícies de falha SF2, SF3 e SF4. A falha teve seu
provável início da superfície da falha SF3, tendo como origem um defeito identificado
na extremidade da peça, que se propagou para as outras superfícies, ocasionando
assim uma falha catastrófica.
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6 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS
o Fazer ensaio de fadiga no material;
o Estudar alternativas para eliminação ou diminição dos defeitos na fundição;
o Utilizar a modelagem e simulação computacional por elementos finitos para
identificar os esforços na grelha;
o Fazer ensaios quantitativos para determinar as propriedades mecânicas da
grelha.
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REFERÊNCIAS
SECRETARIA DE ESTADO DE TRANSPORTES DO ESTADO DO PARÁ. Plano estadual de logística e transportes do Estado do Pa rá: Análise espacial da mineração no Pará . São Paulo-SP, 2009. 2-3p. CALLISTER, William D. Jr. Ciência e engenharia de materiais: uma introdução. 5ª ed. Rio de Janeiro, RJ. 2008. 154-77p. MIYAGI, P.E.; RIASCOS, L.A.M. “Modeling and Analysis of Fault-Tolerant Systems for machining Operations Based on Petri Net s”, Control Engeneering Practice, 4(4): 397-408, 2006. YOVANOVIC, A. SAG – Acabou o Mito? Revista Minérios & Minerales: Edição 290 – Setembro/Outubro 2006. 1-2p. FIGUEIRA, H. V. O, ALMEIDA, S. L. M., LUZ, A. B., Cominuição – Capitulo 4 . Rio de Janeiro: CETEM – Centro de Tecnologia Mineral, 2004. 152p. BERGERMAN, M. Modelagem e Simulação do Circuito de Moagem do Soss ego . São Paulo: Dissertação (Mestrado em Engenharia Mineral) – Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, 2009. 91-98-101-100p. PEREIRA, P. E. C., Comparação entre diferentes testes de moagem SAG pa ra determinação da energia unitária para cominuição de minérios sulfetados de cobre . Escola de Engenharia da Universidade Federal de Minas Gerais. Belo Horizonte, MG. 2004. 27p. MORO, N., AURAS. A. P. Processos de fabricação - Fundição . Florianópolis, SC: Centro Federal de Educação Tecnologica de Santa Catarina. 2007. 27p. LOCKE, C., ASHBROOK, R. L. Nature of mold cavity gases . Pre-print No. AFS Annual Meeting, 1950. 50-10p LOCKE, C. ASHBROOK, R. L. Nature of Mold Gases, a Review . AFS Transactions, 80 : 91, 1972. MAREK, C. T., Green sand permeability - its significance and cont rol . AFS Transactions, 74: 70, 1966. EFFTING, C., Mecânica da fratura aplicada aos materiais duteis e frágeis. Joinville, SC: UDESC – Universidade do Estado de Santa Catarina, 2004. 22-24p. MELLO, C. A. T. de,, Vida em Fadiga de um Ferro Fundido Nodular Ferrític o com Variações Microestruturais. Rio de Janeiro, RJ: PUC-Rio, 2003. 30-31-33p. UNIVERSIDADE REGIONAL INTEGRADA SANTO ANGELO. Ensaios dos materiais. Santo Angelo, RS, 2007. 8-18-34-35p.
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CASTRO, U. D. Ensaios mecânicos - ensaio de dureza pelo método Vi ckers. Belo Horizonte, MG: PUC-Minas. 1-2p. PEÇAS, P., Tecnologia dos materiais . Lisboa, Portugal: IEFP - Instituto do Emprego e Formação Profissional. 1998. 128p. INFOMET. Efeito das Inclusões nas Propriedades dos Aços. Disponivel em: <http://www.infomet.com.br/ >. Acesso em: 21 jun. 2013, 11:30:30.
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