Avaliação de tensões residuais em superfícies planas de aços molas submetidas ao processo de stress shot peening
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Tipo
Tese
Data de publicação
2024-08-08
Periódico
Citações (Scopus)
Autores
Chiqueti, Cleber Michel
Orientador
Vatavuk, Jan
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Membros da banca
Raia, Fábio
Tomanik, Antonio Eduardo Meirelles
Peres, Renato Meneghetti
Canale, Lauralice de Campos Franceschini
Tomanik, Antonio Eduardo Meirelles
Peres, Renato Meneghetti
Canale, Lauralice de Campos Franceschini
Programa
Engenharia de Materiais e Nanotecnologia
Resumo
As tensões residuais compressivas são fundamentais para o aumento da vida do
produto, este trabalho tem o objetivo de determinar as tensões residuais compressivas
longitudinalmente, ao longo de uma superfície, com três níveis de deflexões das
extremidades que ocasionam pré-tensões trativas nas fibras superficiais, de 750,0
MPa, de 1100,0 MPa e de 1500,0 MPa, suportadas em duas diferentes posições de
apoios no lado de compressão, de 150,0 mm e de 1000,0 mm, equidistantes do centro
longitudinalmente. O aço utilizado foi EN 47 (DIN 51CrV4), com dimensões de 15,0
mm de espessura, 70,0 mm de largura e 1500,0 mm de comprimento, cujas amostras
foram submetidas aos processos de têmpera, revenimento, polimento da superfície e
alívio de tensão. As amostras foram arqueadas, com raio de 2500 mm e imersas em
um tanque com óleo de composto mineral e convencional e, em seguida, revenidas;
as superfícies côncavas foram polidas para a remoção da descarbonetação e
colocadas em um forno para o alívio de tensões causadas pelo processo de lixamento
superficial. Na sequência, as amostras foram jateadas, em uma máquina com
parâmetros controlados, com as três pré-tensões de 750,0 MPa, de 1100,0 MPa e de
1500 MPa, determinadas pelo software específico ANSYS®, e com os espaçamentos
dos dois suportes de 150,0 mm e de 1000,0 mm, para introdução de tensões residuais
compressivas nas superfícies polidas, sendo este processo denominado de stress
shot peening. Corpos de prova foram extraídos para realização de ensaio de tração
para análise metalográfica e determinação de dureza. As tensões residuais foram
determinadas por difração de raios X, a partir das superfícies das amostras
longitudinalmente, uniaxialmente e em profundidade, com remoção controlada de
material, possibilitando levantar o perfil de tensões residuais a partir da superfície, e
de criar o gráfico das tensões residuais versus pré-tensão. As amostras foram
submetidas ao teste de fadiga cíclico, para verificação da influência das tensões
residuais compressivas desenvolvidas a partir das três deflexões. Para os testes de
fadiga, as amostras foram grampeadas nos centros, cujas superfícies jateadas ficaram
voltadas para baixo. Os pontos de apoios dos testes de fadigas foram apoiados nas
extremidades e os movimentos cíclicos ocorreram no centro longitudinal das amostras
até a sua ruptura. Todos as rupturas de fadigas quebraram nos pontos de apoios das
placas que fixam as amostras, ou seja, as amostras colapsaram no ponto de maior
tensão que foram mostradas no método de elementos finitos, pelo software ANSYS®.
Os resultados de fadigas mostraram coerências, de acordo com as deflexões
realizadas. Os melhores resultados, com maior número de ciclos, foram com as pré tensões de 1500,0 MPa, diminuindo conforme as pré-tensões diminuíram também. As
amostras com rupturas foram submetidas à microscopia eletrônica por varredura e
mostraram uma morfologia de ruptura intergranular por tensão aplicada. As medições
das tensões residuais próximas e distantes das rupturas mostraram o relaxamento
das tensões residuais, quando mensuradas próximas das rupturas.
Descrição
Palavras-chave
Stress shot peening , Shot peening , tensão residual , jateamento , vida em fadiga