evoluÇÃo da forÇa de aderencia
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INFLUÊNCIA DO AUMENTO DA FORÇA DE ADERÊNCIA EM AJUSTES PRENSADOS, EM FUNÇÃO DO TEMPO, EM FRATURAS DE ENGRENAGENS DE AÇO ABNT 4340
Autor: Celso Luiz de Azevedo Martins [email protected]
Setembro/2011
Justificativa (Objetivo Geral) Estabelecer vínculos entre a mecânica técnica e a ciência dos materiais, a partir de um exemplo real Integrar escola – empresa, a partir de um exemplo real
Exemplo real – FATO
Exemplo real - FATO
1. Fratura de uma engrenagem
Exemplo real - FATO
1. Fratura de uma engrenagem
2. Durante o armazenamento
Exemplo real - FATO
1. Fratura de uma engrenagem
2. Durante o armazenamento
3. Sem carga externa
Exemplo real - FATO
1. Fratura de uma engrenagem
2. Durante o armazenamento
3. Sem carga externa
4. Seis (06) semanas após montagem
Exemplo real – PROVIDÊNCIAS
1. Contratação de especialistas
2. Estudo do caso
Exemplo real – RESULTADO DO ESTUDO
Abordou somente a área de metalurgia
e
Não foi conclusivo
Objetivo
Determinar a causa provável da
fratura na engrenagem
“PARA AJUSTES PRENSADOS, QUANTO MAIOR O TEMPO DECORRIDO APÓS MONTAGEM,
MAIOR SERÁ A FORÇA DE ADERÊNCIA.”
Mateos, A. Garcia
Fundamentação teórica
AJUSTE COM INTERFERÊNCIA
INTERFERÊNCIA: Diferença negativa entre as dimensões do furo e do eixo, antes da montagem, quando o diâmetro do eixo é maior que o diâmetro do furo (ABNT 6158).
Ajuste prensado longitudinal – É um ajuste forçado, formado pela introdução sob pressão do eixo no furo.
P (prensa)
Figura 1
RODA (CUBO)
EIXO
FORÇA DE ADERÊNCIA É a resistência apresentada por um ajuste com interferência à uma força exterior.
TRANSMISSÃO DO TORQUE CHAVETA
CHAVETA + INTERFERÊNCIA
INTERFERÊNCIA
“PARA AJUSTES PRENSADOS, QUANTO MAIOR O TEMPO DECORRIDO APÓS MONTAGEM,
MAIOR SERÁ A FORÇA DE ADERÊNCIA.”
Mateos, A. Garcia
Fundamentação teórica
FORÇA DE ADERÊNCIA
FORÇA DE ADERÊNCIA
PRESSÃO ENTRE AS PEÇAS
FORÇA DE ADERÊNCIA
PRESSÃO ENTRE AS PEÇAS
TENSÃO APLICADA NA RODA
ENCRUAMENTO É o fenômeno pelo qual um metal dúctil se torna mais duro e resistente quando ele é submetido à uma deformação plástica.
P (prensa)
RODA ABNT 4340
EIXO ABNT 1045
FLUÊNCIA É o fenômeno da progressão da deformação permanente, em função do tempo, de materiais submetidos a uma carga ou tensão constante.
P (prensa)
RODA ABNT 4340
EIXO ABNT 1045
Materiais e métodos
Materiais e métodos
1. Análise do relatório da consultoria
Materiais e métodos
1. Análise do relatório da consultoria
2. Estudo do método de montagem mecânica
Materiais e métodos
1. Análise do relatório da consultoria
2. Estudo do método de montagem mecânica
3. Estudo dos fenômenos “encruamento” e “fluência”
Materiais e métodos
4. Vinculação entre o processo de montagem mecânica e o comportamento do material da engrenagem
Materiais e métodos
4. Vinculação entre o processo de montagem mecânica e o comportamento do material da engrenagem
5. Proposição da causa provável para a fratura na engrenagem
ENCRUAMENTO
EVOLUÇÃO DA FORÇA DE
ADERÊNCIA
DENSIDADE DE
DISCORDÂNCIAS
ENCRUAMENTO
EVOLUÇÃO DA FORÇA DE
ADERÊNCIA
DENSIDADE DE
DISCORDÂNCIAS
DUREZA
ENCRUAMENTO
EVOLUÇÃO DA FORÇA DE
ADERÊNCIA
DENSIDADE DE
DISCORDÂNCIAS
DUREZA
LIMITE DE
ESCOAMENTO
ENCRUAMENTO
EVOLUÇÃO DA FORÇA DE
ADERÊNCIA
DENSIDADE DE
DISCORDÂNCIAS
DUREZA
LIMITE DE
ESCOAMENTO
ENCRUAMENTO
FORÇA DE
ADERÊNCIA
EVOLUÇÃO DA FORÇA DE
ADERÊNCIA
DENSIDADE DE
DISCORDÂNCIAS
DUREZA
TENSÃO DE
ESCOAMENTO
ENCRUAMENTO
FORÇA DE
ADERÊNCIA
EVOLUÇÃO DA FORÇA DE
ADERÊNCIA
Resultados e discussão
Os resultados deste estudo demonstram que
as fraturas em engrenagens, que ocorrerem
durante o armazenamento, podem ter
origem no aumento da “força de aderência”
em função do tempo.
Referências bibliográficas
AGOSTINHO, Oswaldo Luiz, RODRIGUES, Antônio Carlos dos Santos e LIRANI, João. TOLERÂNCIAS, AJUSTES, DESVIOS E ANÁLISE DE DIMENSÕES. 3ª ed. São Paulo: Editora Edgard Blücher Ltda., 1986. ALVIM, Hésio de Mello e Moraes, Amando da Costa. FABRICAÇÃO MECÂNICA. 1ª ed. Rio de janeiro: Almeida Neves-Editores Ltda.,1972. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6158: Sistemas de tolerâncias e ajustes. Brasil, 1995. CALLISTER JR, W. D. CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS. UMA INTRODUÇÃO. Tradução de Sérgio Murilo Stamile Soares. 5ª ed. Rio de Janeiro: LTC - Livros Técnicos e Científicos Editora S.A., 2002, p. 537. CALLISTER JR, W. D. Fundamentals of Materials Science and Engineering .6ª ed. New York: John Wiley & Sons, Inc., 2001, p. 537.
Referências bibliográficas (continuação)
DIETER, George E. Metalurgia Mecânica. Tradução de Antônio Sergio de Sousa e Silva et al. 2ª Ed. Rio de Janeiro: Editora Guanabara Koogan S.A., 1981. p.651. FAIRES, Virgil Moring Faires. ELEMENTOS ORGÂNICOS DE MÁQUINAS. Tradução de Humberto César Tavares Gonçalves e José Rodrigues de Carvalho. 2ª ed. Rio de Janeiro: LTC - Livros Técnicos e Científicos Editora S.A., 1976, 2v, p. 42 – 43. HELMAN, Horacio e CETLIN, Paulo Roberto. Fundamentos da Conformação Mecânica dos Metais. 1ª ed. Rio de Janeiro: Editora Guanabara Dois S.A., 1983. p. 50. LOPES, Osvaldo. TECNOLOGIA MECÂNICA. Elementos Para Fabricação Mecânica em Série. 1 ed. São Paulo: Editora Edgard Blucher Ltda., 1983. MATEOS, Abelardo Garcia. Tolerâncias e Ajustes. Tradução de Augusto Câmara Neiva. 2ª ed. São Paulo: Editora Polígono S.A., 1974. p. 504 a 509.
NORTON, Robert L., PROJETO DE MÁQUINAS. Uma Abordagem Integrada. Tradução de Maik Briscese Müller et al. 2ª ed. Porto Alegre: ARTMED EDITORA S.A., 2004, p. 504 a 509. PADILHA, Ângelo Fernando e SICILIANO JR., Fulvio. ENCRUAMENTO, RECRISTALIZAÇÃO, CRESCIMENTO DE GRÃO E TEXTURA. 3ª ed. São Paulo: Associação Brasileira de Metalurgia e Materiais, 2005. p. 12 a 23. PADILHA, Ângelo Fernando. MATERIAIS DE ENGENHARIA. MICROESTRUTURA e PROPRIEDADES. 1ª ed. Curitiba: Hemus Livraria, Distribuidora e Editora S.A., 2000. p. 349. REED-HILL, Robert E. Physical Metallurgy Principles. 2ª ed. New York Litton Educational Publishing, Inc., 1973. p.920. REED-HILL, Robert E. Princípios de Metalurgia Física. Tradução de Antônio Carlos Gomes et al. 2ª ed. Rio de Janeiro: Editora Dois S.A., 1982. p.776.
Referências bibliográficas (continuação)
SHIGLEY, Joseph E., BUDYNAS, Richard G. e MISCHKE Charles R. Mechanical Engineering Design. 7th ed. New York: McGraw-Hill Companies, Inc., 2004, p. 944, 963, 998 e 999. SHIGLEY, Joseph E., MISCHKE, Charles R. e BROWN Jr., Thomas H. STANDARD HANDBOOK OF MACHINE DESIGN. 3ª ed. McGraw-Hill Companies Inc., 2004, chapter 27. TIMKEN Company. Practical Data for Metallurgists. 1ª ed. USA: TIMKEN Company, 2009, p. 4 e 6. Disponível em http://www.efunda.com/materials/alloys/alloy_steels/show_alloy.cfm?id=aisi_4140&prop=all&page_title=aisi%204140. VAN VLACK, Lawrence H. PRINCÍPIOS DE CIÊNCIA DOS MATERIAIS. Tradução de Luiz Paulo Camargo Ferrão. 13ª ed. São Paulo: Editora Edgard Blücher Ltda., 2000. 427p.
Referências bibliográficas (continuação)