[Ensaios Destrutivos e Não Destrutivos ] Aula 12 - Ensaio de Fadiga

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(Parte 3 de 4)

Nota-se, também, que diminuindo a tensão a partir de um certo nível – em que a curva se torna horizontal– o número de ciclos para o rompimento do corpo de prova torna-se praticamente infinito.

Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico

Limite de Fadiga

Esta tensão máxima, que praticamente não provoca mais a fratura por fadiga, chama-se limite de fadiga ou resistência à fadiga do metal considerado.

Mas, para a maioria dos materiais, especialmente os metais não ferrosos como o alumínio, a curva obtida no diagrama S-N é decrescente.

Portanto, é necessário definir um número de ciclos para obter a correspondente tensão, que será chamada de resistência à fadiga.

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Limite de Fadiga

Para o alumínio, cobre, magnésio e suas ligas, deve-se levar o ensaio a até 50 milhões de ciclos e, em alguns casos, a até 500 milhões de ciclos, para neste número definir a resistência à fadiga.

De maneira geral, consideramos de 107 à 108 ciclos.

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Limite de Fadiga 29

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Fatores que Influenciam a Resistência a Fadiga

Uma superfície mal acabada contém irregularidades que, como se fossem um entalhe, aumentam a concentração de tensões, resultando em tensões residuais que tendem a diminuir a resistência à fadiga.

Defeitos superficiais causados por polimento

(queima superficial de carbono nos aços, recozimento superficial, trincas etc.) também diminuem a resistência à fadiga.

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Fatores que Influenciam a Resistência a Fadiga

Tratamentos superficiais (cromeação, niquelação etc.) diminuem a resistência à fadiga, por introduzirem grandes mudanças nas tensões residuais, além de conferirem porosidade ao metal.

Por outro lado, tratamentos superficiais endurecedores podem aumentar a resistência à fadiga.

•Cementação •Nitretação

•Boretação

•Carbonitretação

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Fatores que Influenciam a Resistência a Fadiga

O limite de fadiga depende da composição, da estrutura granular, das condições de conformação mecânica, do tratamento térmico etc.

O tratamento térmico adequado aumenta não somente a resistência estática, como também o limite de fadiga.

O encruamento dos aços dúcteis aumenta o limite de fadiga.

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Fatores que Influenciam a Resistência a Fadiga

O meio ambiente também influencia consideravelmente o limite de fadiga, pois a ação corrosiva de um meio químico acelera a velocidade de propagação da trinca.

A forma é um fator crítico, porque a resistência à fadiga é grandemente afetada por descontinuidades nas peças, como cantos vivos, encontros de paredes, mudança brusca de seções.

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Melhoria na Resistência a Fadiga

Sempre que possível, deve-se evitar a concentração de tensões.

Por exemplo, um rasgo de chaveta num eixo é um elemento que concentra tensão e, conseqüentemente, diminui a resistência à fadiga.

Os projetos devem prever tensões contrárias favoráveis(opostas às tensões principais aplicadas), por meio de processos mecânicos, térmicos ou similares.

Uma compensação deste tipo é encontrada em amortecedores de vibrações de motores a explosão.

Defeitos metalúrgicos como inclusões, poros, pontos moles etc. devem ser eliminados.

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Melhoria na Resistência a Fadiga

Deve-se selecionar os materiais metálicos de acordo com o ciclo de tensões:

•para aplicações com baixas tensões cíclicas, onde a deformação pode ser facilmente controlada, deve-se dar preferência a ligas de alta ductilidade.

•Para aplicações com elevadas tensões cíclicas, envolvendo deformações cíclicas predominantemente elásticas, deve-se preferir ligas de maior resistência mecânica.

Microestruturas estáveis, isto é, que não sofrem alterações espontâneas ao longo do tempo, apresentam maior resistência à fadiga.

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Conclusão

Conclui-se que, no uso normal dos produtos, nós os submetemos permanentemente a ensaios de fadiga, que só terminam quando o produto falha.

Porém, a indústria tem que se preocupar com a fadiga antes de lançar o produto no mercado, pois este ensaio fornece informações que afetam diretamente a segurança do consumidor.

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