ENSAIO DE FADIGA DA LIGA DE ALUMÍNIO 6351 T6: PROCEDIMENTO E ANÁLISE DE RESULTADOS
Por: Larissa Pâmella • 9/12/2019 • Artigo • 1.891 Palavras (8 Páginas) • 321 Visualizações
ENSAIO DE FADIGA DA LIGA DE ALUMÍNIO 6351 T6: PROCEDIMENTO E ANÁLISE DE RESULTADOS
Fernando Zanella / RA: 2187957 ¹
Larissa Pâmella Pinto / RA: 1543580 ²
Sulivan Alirio Einsfeld / RA: 1544470 ³
Resumo
Neste trabalho relata-se o procedimento de aplicação do ensaio de fadiga na liga de alumino 6351-T6. Apresentam-se os dados obtidos e demonstra-se o desenvolvimento matemático no sentido de avaliar o comportamento do material e sua resistência à fadiga. Isso é feito através a curva tensão alternante versus número de ciclos. Por fim, discute-se a fratura observada em uma das amostras.
Palavras-chave: Fadiga; Tensão alternante; Número de ciclos; Fratura.
ALUMINUM ALLOY 6351 T6 FATIGUE TEST:
PROCEDURE AND RESULTS ANALYSIS
Abstract
This paper reports the procedure of the 6351-T6 aluminum alloy fatigue test. The data obtained is presented and the mathematical development is demonstrated in order to evaluate the material behavior and its resistance to fatigue. This is made through the alternating stress versus number of cycles curve. Finally, the fracture observed in one of the samples is discussed.
Keywords: Fatigue; Alternating Stress; Number of cycles; Fracture.
INTRODUÇÃO
Apresentação
Este artigo relata o procedimento realizado no ensaio de fadiga da liga de alumínio 6351 T6, bem como o desenvolvimento matemático e teórico aplicado para avaliar o comportamento deste material na referida condição.
Nesta oportunidade explora-se a curva tensão alternada versus número de ciclos. Tal gráfico consiste em uma ferramenta muito útil que permite analisar várias características do material. Uma aplicação muito importante consiste em inferir a vida útil de um componente com base no número de ciclos suportados e a carga a qual está submetido.
O estudo da fadiga é muito importante, pois muitas peças falham em serviço graças a este fenômeno.
Objetivo
Calcular e esboçar a curva tensão alternada versus número de ciclos; determinar o comportamento do alumínio 6351 T6 quando submetido a esforços cíclicos.
Revisão literária
Fadiga
De modo geral os fabricantes especificam seus produtos para suportarem esforços abaixo do limite elástico. Apesar disso, é possível que, após certo tempo de uso normal, repentinamente e sem motivo aparente, o produto se rompa mesmo quando os esforços são relativamente baixos. Essa falha típica é chamada de fadiga (Souza, 1982).
A ruptura por fadiga tem início em uma trinca (nucleação) ou pequena falha superficial. Devido a esforços cíclicos, esta avaria se propaga, ampliando o seu tamanho. Quando a trinca se torna suficientemente grande a ponto de o restante do material não suportar mais o esforço aplicado, o componente se rompe.
A fratura por fadiga é típica: geralmente apresenta-se fibrosa na região de propagação da trinca e cristalina na região da ruptura repentina (Garcia, 2000). De acordo com Lopes (1999), a fratura se divide em duas etapas, como mostra a Figura 1. A fase I caracteriza-se por ser transgranular, enquanto a fase II é intergranular.
[pic 1]
Figura 1. Fases da trinca. Adaptado de Lopes (1999).
Ensaio de fadiga
O ensaio mais simples de ser realizado é o ensaio de fadiga por flexão rotativa (Figura 2) que simula o estado de tensão em um corpo de prova rotativo submetido a cargas transversais
[pic 2]
Figura 2. Esquema do ensaio de fadiga por flexão rotativa. Fonte: Autores.
Este ensaio consiste em submeter um corpo de prova de seção circular a um esforço de flexão simples ou pura, que gira a uma velocidade constante. Em vista disso, todas as fibras do corpo de prova, exceto a neutra, são sucessivamente tracionadas e comprimidas.
Normalmente o procedimento é realizado para 10 ou mais corpos de prova. Para cada um anota-se a carga aplicada e o número de rotações até a fratura. Com estes valores, plota-se um gráfico com a tensão nas ordenadas e o número de ciclos na abcissa.
Tensões cíclicas
A tensão cíclica, também chamada de tensão alternada, é definida como aquela que se origina quando o material é submetido a esforços que se repetem com regularidade. Matematicamente, para um corpo com seção cilíndrica, a tensão alternada é dada pela Equação 1, abaixo:
(1)[pic 3]
Onde W = peso da carga ao qual o corpo de prova está submetido, em kg; d = diâmetro da seção transversal do corpo de prova, em mm; L = distância do suporte até o ponto de carga, em mm.
MATERIAIS E MÉTODOS
Foram utilizados corpos de prova de alumínio 6351 T6 confeccionados em um torno CNC. No total, 10 peças foram fabricadas e todas estavam de acordo com a Norma Técnica ASTM E 1150 (Figura 3).
[pic 4]
Figura 3. Corpos de prova de acordo com a ASTM E 1150. Fonte: autores
Os corpos de provas possuíam as seguintes medidas:
Tabela 1. Dimensões dos corpos de prova.
DIMENSÕES DOS CORPOS DE PROVA | |
Comprimento total: | 87,30 mm |
Comprimento útil: | 50,00 mm |
Diâmetro da região útil: | 7,70 mm |
Diâmetro da cabeça: | 9,14 mm |
A máquina utilizada no ensaio é da marca RR Moore, com frequência de 60 Hz e flexão central, idêntica à do esquema apresentado na Figura 2.
O procedimento é basicamente o seguinte: o corpo de prova é fixado na máquina nas duas extremidades opostas; a carga é pendurada na máquina no local adequado; o equipamento tem sua frequência ajustada e então é ligado. Feito isso, basta esperar o rompimento do material. A própria máquina de ensaio possui um contador de voltas que corresponde aos ciclos. A temperatura registrada no dia foi de 21 °C.
...