Influência dos Defeitos de Fabrico na Integridade Estrutural de uma Engrenagem

• Autor(a) principal: Bancaleiro, Tiago Manuel Oliveira
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10362/149231
• topic: Engrenagens; Fadiga; Fundição; Integridade Estrutural; Laminagem a Frio; Maquinação; Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia Mecânica

Esta dissertação tem como objetivo o estudo da influência dos defeitos intrínsecos ao processo de fabrico na integridade estrutural de uma engrenagem. O material da engrenagem tem como designação DIN 16MnCr5. Para tais efeitos foi necessário proceder à produção de: provetes normalizados de acordo com a norma E8/E8M-13a: Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials, recorrendo à maquinação por torno CNC; amostras para ensaios de microdureza, segunda a norma ASTM E384-16: Standard Test Method for Knoop and Vickers Hardness of Materials; e amostras para os ensaios de desgaste segundo a norma ASTM G99-95a: Standard Test Method for Wear Testing with a Pin-on-Disk Apparatus. Após o fabrico dos provetes e amostras foram realizados os ensaios de tração uniaxial, de fadiga, de desgaste e de microdureza. Adicionalmente foi ainda realizada uma análise dos defeitos, intrínsecos ao processo de fabrico, nomeadamente fundição e laminagem a frio, existentes no material em estudo DIN 16MnCr5. A realização dos ensaios de tração uniaxial permitiu caracterizar mecanicamente o material em estudo, apresentando as curvas de tensão-extensão e a valores de tensão de cedência, de rotura e respetivas extensões, do módulo de Young, da extensão após fratura e redução de área/coeficiente de estricção. Adicionalmente foi ainda obtida a equação que traduz o comportamento do material na sua região de deformação plástica uniforme. Através dos ensaios de fadiga foi ainda possível obter a curva S-N (tensão-número de ciclos à fadiga), através da definição de 5 patamares de tensão máxima, determinando a equação que representa a referida curva. Com os dados recolhidos pelos ensaios de microdureza e pela análise dos defeitos de fabrico, foram aplicados modelos de previsão de tensão limite de fadiga do material. Posteriormente, os dados obtidos pela aplicação dos modelos foram comparados com os resultados dos ensaios de fadiga, procedendo ainda ao ajuste dos modelos aplicados por forma a refletirem o comportamento evidenciado pelos ensaios de fadiga. Finalmente foram realizados ensaios de desgaste de forma a avaliar as taxas de desgaste em função dos carregamentos aplicados ao material em serviço, bem como a evolução do coeficiente de atrito desenvolvido entre as superfícies de contacto. Com a presente dissertação é ainda proposto um modelo de previsão de tensão limite de fadiga do material DIN 16MnCr5 CD.