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Prof.Dr. José Benedito Marcomini

SMM0330- PRINCÍPIOS DE ANÁLISE DE FALHAS EM

COMPONENTES

Programa

Aula 1 – Histórico;

Aula2 - Introdução: Visão geral da análise de falhas,Estudos decaso, Ensaios Não destrutivos, Escala da fratura, Modelosatomísticos;

Aula 3 - Micromecanismos de fratura, Fenômenos de fragilização,Estudos de caso, técnicas mais comuns e Fractografia Quantitativa;

Aula 4 - Aspectos metalúrgicos em fadiga, Ensaios, Estudos de caso;

Aula 5 – Tensões residuais, Falhas durante o processo, Estudos decasos, Falhas em serviço, Estudos de casos, procedimento de análisede falhas;

Aula 6 –Estudos de casos

P2 – Análise de falhas de uma peça.


REFERÊNCIAS:

• Fatigue of Materials– S.Suresh, Cambridge University Press, 1998.

• Metalografia e Análise de Falhas, Tibério Cescon e Cesar R.F. Azevedo,ABM, São Paulo, 2006;

• ASM Handbook Vol. 11 - Failure Analysis – 2002;

• ASM Handbook Vol. 12 – Fractography– 1987;

• ASM Handbook Vol. 19 – Fatigue and Fracture– 1996;

• Analyses and Prevention of Aircraft Structural Failures, curso- L. Molent, 2011;

• Engineering disasters: learning from failure, N. Chawla, apresentação,2007;

• What Really Sank the Titanic, Jennifer Hooper McCarty & Tim Foecke,Citadel Press Books, 2008;

REFERÊNCIAS:

• Metallurgy of the RMS Titanic, National Institute of Standards andTechnology-NIST-IR 6118, Tim Foecke.

• Deformation and Fracture Mechanics of Engineering Materials– RichardW. Hertzberg, John Willey and Sons, 1996.

• Comportamento Mecânico e Fratura de Componentes e EstruturasMetálicas, Paulo Sergio C. Pereira da Silva, UFPR, 1999;

• Apostila do curso: Fadiga de materiais metálicos, Itamar Ferreira,Unicamp, 2003.

• Mecânica dos Materiais, Claudio Geraldo Schön, Elsevier, 2013.

• Apostila do curso Mecânica de Fratura Elasto-Plástica, Cláudio Ruggieri,EPUSP, 2010;

• Apostila do curso Fadiga de Materiais Estruturais, Cláudio Ruggieri, EPUSP,2010;

• Relatórios de análise de falhas do Prof. José B. Marcomini.


ANÁLISE DE FALHAS – VISÃO GERAL

• Trabalho investigativo em váriosaspectos: histórico e a falha em si;

• Perícia forense, indústria, pesquisa;

• A maior parte das informações sobreuma fratura (caso particular de falha) éobtida por análise visual a olho “pelado”ou com um instrumento de no máximo10 vezes de aumento.


ANÁLISE DE FALHAS


GESTÃO DE QUALIDADE TOTAL

MELHORIA CONTÍNUA

SEIS SIGMA LEAN MANUFACTURING

NORMAS: ISO TS 16949

KAIZEN

APQP, PPAP, FMEA, MSA

W. Edwards Deming1986

5S CEP

Joseph Juran1988

TOYOTA, APÓS A 2ª GERRA

JIT

CAUSA/SOLUÇÃO

Failure Modes and Effects

Analysis



Conceito dos 6M - falhas em grupos: materiais, métodos, mão-de-

obra, máquinas, meio ambiente, medidas.



Exemplo de falha

em material ou

peça



Pode evitar a falha



CASO DO SAE 8640 EMPENANDO NA

USINAGEM



ANÁLISE DE FALHAS

ENCONTRO O PORQUÊ, MAS...

O QUE FAZER PARA EVITAR QUE OCORRA NOVAMENTE?


ANÁLISE DE FALHAS – CASO I

EIXO COMANDO DE VÁLVULAS

FILME MOTOR



TRINCAS NO CAME- 2003

TRINCA


• Aço DIN 100Cr6, red. 28,00mm, descascado, fornecido pela VillaresMogi (Gerdau Aços Especiais);

• Produção: 4.000 peças por hora em máquina automática de forjamentotipo Hatebour ou Sakamura;

• Exportação mensal: 3.000.000 peças;

• Foram encontradas 3 peças trincadas na montagem: 1ppm de defeitos,porém a especificação: zero defeitos (qualidade assegurada);

• A TK foi obrigada a gastar 130.000 dólares para manter inspeção 100%fora do país (México e Alemanha), na linha de montagem da Ford;

• Foi montado um grupo de estudos com Engenheiros da TK e Villares;

• Foram testadas barras rejeitadas no “circograph” e foram produzidosdefeitos em barras (riscos, cortes) para forjamento automático;

• Após o forjamento das barras reje



Circograph- Eddy current



AÇÕES (MESMO SEM SABER A CAUSA):

• Aumento do descarte após circograph: mín de 57mm;

• Aumento do diâmetro da barra antes do descascamento;

• Análise do impacto da falha pelo FMEA;

• Introdução das ações no procedimento de fabricação.


ANÁLISE DE FALHAS – CASO II

CAUSAS:

• Adesão de carepa;

• Geratriz: trincas de fadiga térmica do cilindro de “Blooming” (astrincas apresentavam um padrão repetitivo na barra).

MICROTRINCAS SUPERFICIAIS NAS BARRAS - 2003

AÇÕES:

• Adesão de carepa: regulagem do descarepador everificação/alteração na atmosfera do forno de reaquecimento ;

• Trincas de fadiga: aumento da frequência de inspeção;

• Análise do impacto da falha pelo FMEA;

• Introdução das ações no procedimento de fabricação.

ANÁLISE DE FALHAS CASO ONDE A FALHA É BEM VINDA?!

PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE BIELA

DESVANTAGENS:• PERDA DE MATERIAL;• REBARBA;• DESALINHAMENTO.

MÉTODO TRADICIONAL:• CORTE,• ACABAMENTO POR

USINAGEM;• MONTAGEM.


PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE BIELA FRATURADA

MATERIAL DEVE SER ADEQUADO: PRINCIPAL

PARÂMETRO DO PROCESSO


DIFICULDADES:MATERIAL DEVE ATENDER OS REQUISITOS DE FADIGA, RESISTÊNCIA EDUTILIDADE PARA A APLICAÇÃO, ALÉM DE APRESENTAR: BOAUSINABILIDADE, FRATURA FRÁGIL (POUCA DEFORMAÇÃO PLÁSTICA),“FRAGILIDADE APROPRIADA”


PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE BIELA FRATURADA

FILME BIELA FRATURADA



ESTAÇÕES ESPACIAIS E A REENTRADA

SKYLAB – 1973-1979 – REDUÇÃO DO TEMPO ÚTIL PELA MAIOR ATIVIDADE SOLAR QUE EXPANDIU A ATMOSFERA.

EM TORNO DE 380KM DE ALTURA-FORA DA ATMOSFERA

A Conquista do Espaço: do Sputnik a Missão Centenário

Othon Cabo Winter e Antonio Fernando Bertachini De Almeida Prado



ESTAÇÕES ESPACIAIS E A REENTRADA

MIR – 1986-2001

A Conquista do Espaço: do Sputnik a Missão Centenário

Othon Cabo Winter e Antonio Fernando Bertachini De Almeida Prado

SÃO PROJETADAS COM PONTOS FRÁGEIS PARA FALHAR NA REENTRADA:PARTES MENORES COM MÍNIMO DE AERODINÂMICA- QUEIMAM NAATMOSFERA.

A Conquista do

Espaço: do Sputnik a

Missão Centenário

Othon Cabo Winter e

Antonio Fernando

Bertachini De Almeida

Prado

SÃO MONTADAS EM MÓDULOS, O QUE FACILITA.

Facilita o cálculo de previsão de onde cairão as possíveis partes que não sequeimarem (conservação de momento linear). Além disso, existe umprocedimento de desativação e até propulsão da estação no local preferencialde reentrada.

FRAGILIDADE AO REVENIDO OU FRAGILIDADE EM AZUL.


EXISTE UM ENSAIO PARA ANÁLISE DE MACROINCLUSÕES, BASEADO

NESTE FENÔMENO: ENSAIO DE FRATURA AZUL.


ENTRE 300-350ºC, O ÓXIDO FORMADO TEM A COLORAÇÃO AZUL E COMO AS

INCLUSÕES NÃO OXIDAM (LIGAÇÃO FORTE), FICAM BRANCAS E SE

DESTACAM .


FIM

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