Vida a fadiga de êmbolos em carboneto de tungstênio utilizados em compressores alternativos de etileno a 2.200 BAR.

• Autor(a) principal: Padovani, Ulysses
• Data de Publicação: 2002
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3133/tde-15022024-120057/
• topic: Fadiga dos materiais; Materiais metálicos; Material fatigue; Metallic materials

O processo de fabricação de Polietileno de Baixa Densidade requer a circulação de gás etileno a vazões da ordem de 40.000 Kg/hora e pressões de aproximadamente 2.200 bar. A compressão do gás ocorre dentro de cilindros forjados em AISI 4340 do hipercompressor. O gás etileno é comprimido nos cilindros através de êmbolos monolíticos sinterizados em carboneto de tungstênio, com elemento ligante cobalto. Os materiais utilizados na fabricação das peças podem ter as composições químicas 91,5% WC, 8,5% Co ou 89%WC, 11%Co. Um dos principais riscos na operação da planta de Polietileno de Baixa Densidade é a quebra de êmbolos de carboneto de tungstênio (3 polegadas de diâmetro x 1.100 mm de comprimento) durante a etapa de compressão. O trabalho proposto visa estudar o mecanismo em que ocorre a quebra dos êmbolos, apontando medidas que minimizem a probabilidade de ocorrência de falha. São obtidos neste trabalho dados de vida a fadiga dos dois materiais utilizados, através de carregamentos a flexão 3 pontos, até 10´POT.6´ ciclos. Os ensaios revelaram forte deterioração da resistência dos dois materiais estudados quando submetidos a esforços cíclicos. A principal diminuição de resistência ocorreu na liga com maior teor de cobalto. Análise ao microscópio de varredura das superfícies de fratura dos corpos de prova em fadiga revelou a origem de trincas em defeitos de sinterização do material, como lagos de cobalto e poros. Considerou-se neste trabalho que o principal carregamento cíclico ao qual os êmbolos estão submetidos é devido às diferenças de temperatura entre a superfície e o núcleo da peça. Cálculo das tensões térmicas revelou que as tensões atuantes são substancialmente menores que a resistência a fadiga a 10´POT.6´ ciclos dos dois materiais estudados. No entanto, levando-se em conta a presença de defeitos de sinterização maiores que os observados em nossos corpos de prova, tais tensões podem ser suficientes para ) provocar falha da peça por fadiga.