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 clmartins@uol.com.br

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)

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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)