RESISTÊNCIA À FADIGA DE CONTATO DE FERROS … · e no fresamento discordante a rugosidade R P tende a ser maior. •O desgaste por fadiga de contato é melhor distribuído em superfícies

MICHEL REJANI MIYAZAKI - RESISTÊNCIA À FADIGA DE CONTATO DE FERROS FUNDIDOS EM SUPERFÍCIES FRESADAS.

RESISTÊNCIA À FADIGA DE CONTATO DE FERROS FUNDIDOS EM SUPERFÍCIES FRESADAS

Laboratório de Fenômenos de SuperfícieDepartamento de Engenharia Mecânica

Escola Politécnica da Universidade de São Paulo

Aluno : Michel Rejani MiyazakiOrientadora: Profa. Dra. Izabel Fernanda Machado


INTRODUÇÃO

•A produção de uma superfície, com bom acabamento superficial é importante. No entanto, a integridade superficial também é relevante em termos de aplicação.

• As tensões desenvolvidas abaixo da superfície podem interagir com alguma inclusão e este se tornar o ponto inicial de deformação localizada a partir de onde uma trinca será nucleada. (ALVAREZ, 2006).


INTRODUÇÃO

Segundo Alvarez (2006):

•A fadiga de contato é o fenômeno em que existem esforços em áreas que são muito pequenas.

•A fadiga de contato decorre do carregamento cíclico sobre contatos não-conformes.

•No movimento de rolamento puro de uma esfera sobre uma superfície plana, a máxima tensão de cisalhamento está posicionada abaixo da superfície de contato.


INTRODUÇÃO•Ferros fundidos são ligas que contêm basicamente ferro, carbono e silício.

•Os ferros fundidos cinzentos são formados por austenita e grafita. Nessas ligas obtém-se grafita em forma de veios

Figura 1 – Ferro fundido cinzento com grafita em forma de veios


MATERIAIS E MÉTODOS

•No fresamento de topo, o material por ser trabalhado de duas maneiras: de modo concordante ou de modo discordante, como ilustra a figura 2.

Figura 2 – Fresamento a) Concordante e b) Discordante



•Nos ensaios de fadiga de contato foi utilizado o equipamento exibido na figura 3, que utiliza a geometria de contato esfera sobre plano

Figura 3 –a) Esquema do equipamento utilizado b) Foto do equipamento utilizado (NEVES, 2005)

a) b)



•Para os ensaios no equipamento exibido, é utilizado um corpo-de-prova com a geometria exibida na figura 4.

Figura 4 –Geometria do corpo-de-prova (NEVES, 2005)


MÉTODOS PRELIMINARES

•Para definir os parâmetros de usinagem dos ensaios definitivos, foram fabricados três corpos-de-prova com os parâmetros exibidos na tabela 1;

Tabela 1 – Parâmetros de corte utilizados nos ensaios preliminares

Ensaio Avanço (f) Rotação Profundidade de corte Tipo de corte

1 20 2200 rpm 0,1 mm Discordante




RESULTADOS PRELIMINARES

• Os parâmetros de corte como profundidade de corte e rotação da ferramenta não alteraram significativamente a rugosidade da superfície trabalhada

• Então os parâmetros escolhidos foram os seguintes:

� Avanço – 20 mm/min� Profundidade de corte – 0,2 mm� Rotação – 4400 rpm

• Os ensaios finais foram feitos em cortes concordantes e discordantes


• Para produzir os corpos-de-prova utilizados nos ensaios finais foram utilizados os parâmetros exibidos na tabela 2.

MÉTODOS FINAIS

Ensaio Avanço (f) Rotação Profundidade de corteTipo de corte

1 20 mm/min 4400 rpm 0,2 mmConcordante

2 20 mm/min 4400 rpm 0,2 mmConcordante

3 20 mm/min 4400 rpm 0,2 mmDiscordante

4 20 mm/min 4400 rpm 0,2 mm Discordante

Tabela 2 – Parâmetros de corte utilizados nos ensaios finais


• Com os corpos-de-prova em mãos, os parâmetros utilizados nos ensaios de fadiga de contato foram os exibidos na tabela 3.

MÉTODOS FINAIS

Tabela 3 – Parâmetros de corte utilizados nos ensaios de fadiga de contato

Amostra Carga Lubrificante Temperatura de ensaio Freqüencia de rotação

1 10 kg Óleo Tutela W90/M 50 ºC 55 Hz





RESULTADOS FINAIS

• A diferença na superfície de corpos de prova fresados de modo concordante e discordante pode ser vista na figura 5.

a) b)Figura 5 – Superfície de um corpo fresado de modo a) concordante e b)

discordante (fotos com aumento de 20 vezes)


RESULTADOS FINAIS

• Analisando as superfícies, pode-se notar características diferentes entre as superfícies, como mostra a figura 6.

Figura 6 –Perfil típico de um corpo fresado de modo a) concordante e b) discordante

a)

b)


RESULTADOS FINAIS

• Os dados obtidos pelo rugosímetro nos informam que os valores de Ra, Ry, Rz e Rq são muito proximos entre ambos os modos de usinagem

• Rp tende a ser maior em corpos fresados de modo discordante

•Rt tende a ser maior em corpos fresados de modo concordante


RESULTADOS FINAIS

• Unindo os dados obtidos pelo rugosímetro e as imagens tiradas com a lupa, nota-se diferenças na superfície do material:

�No fresamento concordante pequenas “crateras”são formadas na superfície do material

�No fresamento discordante pequenas “farpas”permanecem sobre a superfície do material


RESULTADOS FINAIS

•A diferença no acabamento dos fresamentos concordante e discordante está ilustrada na figura 7, ilustrando tanto as “crateras” como as farpas.

a) b)

Figura 7 – a) “Crateras” e b) “Farpas” sobre a superfície usinada


RESULTADOS FINAIS

• Após a produção das superfícies, os corpos-de-prova foram submetidos àensaios de fadiga de contato

•A figura 8 ilustra a trilha de desgaste resultante após o ensaio

Figura 8 – Trilha de desgaste após ensaio de fadiga de contato


RESULTADOS FINAIS

•Um ponto de spalling sobre a superfície do material está ilustrada na figura 9

Figura 9 – Ponto de spalling sobre o material


RESULTADOS FINAIS

• Os corpos-de-prova fresados de modo concordante e discordante apresentaram resultados diferentes perante os ensaios de fadiga de contato

Figura 10 – Distribuição de spalling sobre um material fresado de modo a) concordante e b) discordante

a) b)


RESULTADOS FINAIS

• Ao analisar a seção transversal em um ponto de spalling, foi possível verificar o mecanismo de falha do material

Figura 11 – Seção transversal de um spalling


CONCLUSÕES

• As rugosidades Ra, Ry, Rz e Rq são aproximadamente iguais em corpos fresados forma concordante e forma discordante.

• No fresamento concordante a rugosidade RT tende a ser maior e no fresamento discordante a rugosidade RP tende a ser maior.

•O desgaste por fadiga de contato é melhor distribuído em superfícies fresadas de modo concordante.

•A falha nos ferros fundidos cinzentos ocorre preferencialmente nos veios de grafita.


OBRIGADO A TODOS

Documents

RESISTÊNCIA À FADIGA DE CONTATO DE FERROS … · e no fresamento discordante a rugosidade R P tende a ser maior. •O desgaste por fadiga de contato é melhor distribuído em superfícies