16/11/2016 - Equipe Target
A fadiga de produtos siderúrgicos
A BS 7608:2014+A1:2015 - Guide to fatigue design and assessment of steel products é um guia de dimensionamento à fadiga e avaliação de produtos siderúrgicos. Esta é a versão mais recente de um código completo e bem estabelecido de práticas, publicado pela primeira vez em 1993. Ele oferece métodos para avaliar a vida em fadiga de peças de produtos siderúrgicos que estão sujeitas a flutuações de estresse repetidas.
Esta norma é indicada para pessoas que usam Eurocode 3 e a BS 7910. Pode ser também usada por profissionais que trabalham em grandes empresas de engenharia e fabricação, em particular nos setores da construção, ferroviárias e de fabricação em geral nas seguintes funções: engenheiro mecânico; construção e engenheiro de soldagem; projetos de engenharia; e engenheiro de projetos.
A BS 7608 é um código de boas práticas para o projeto de estruturas de aço e cobre os aspectos gerais do projeto relacionados com a fadiga de elementos na fabricação de aço. Fornece recomendações gerais para partes de estruturas que estão sujeitas a flutuações repetidas de estresse e cobre o aço estrutural forjado com força de rendimento de até 700 N/mm, operando em regime de subfluência.
É aplicável a todas as áreas de aplicação industrial que não são cobertas por outras normas que contenham regras de avaliação de fadiga do BSI. Algumas normas do BSI incluem os testes de aceitação do produto específicas para a resistência à fadiga, mas não têm regras de avaliação.Nesses casos, a orientação nesta norma BSI podem ser aplicáveis para fins de desenvolvimento de produto. Essa alteração de 2015 inclui: diversas melhorias técnicas, modificações em algumas equações e correções.
A fadiga vem sendo estudada há muito tempo quando diversas falhas devidas a esse fenômeno, especialmente em pontes, começaram a ser registradas. O pesquisador A. Wohler propôs um método de análise com o intuito de mitigar falhas dessa natureza, que resultou no diagrama tensão-vida, utilizado na previsão de falhas de serviço de componentes sujeitos à fadiga.
Pode-se definir como fadiga o acúmulo de danos causados pela exposição de um componente mecânico a carregamentos alternados (cíclicos), podendo levar o material à falha sob carregamentos consideravelmente inferiores a seu limite de resistência. Algumas vezes mesmo antes de se atingir o limite de escoamento, estas falhas, por sua vez, diferem consideravelmente das falhas sob carregamentos estáticos.
Falhas decorrentes de carregamentos estáticos são facilmente diagnosticáveis devido às altas deflexões e deslocamentos causados por aqueles, uma vez que a fratura irá ocorrer após atingir-se o limite de escoamento do material, assim, em carregamentos estáticos os projetistas são capazes de identificar possíveis criticidades na operação e efetuar as substituições necessárias. Falhas decorrentes de carregamentos alternados, por outro lado, não ocorrem após deformação plástica significativa, ocorrendo bruscamente.
Uma vez que não existe uma maneira plenamente segura de se prever ou prevenir a falha por fadiga, é necessário que o engenheiro responsável pelo dimensionamento de um componente sujeito a carregamentos alternados tenha em sua posse o maior conhecimento possível do fenômeno. As falhas por fadiga possuem seções de fratura que se assemelham com as encontradas em falhas estáticas frágeis, visto que são planas e perpendiculares à tensão atuante, além de serem caracterizadas por pouca deformação.
Embora as regiões de falha sejam semelhantes, os mecanismos diferem consideravelmente, se desenvolvendo, em falhas por fadiga, em três estágios. O primeiro estágio é caracterizado pelo aparecimento de microtrincas decorrentes de plastificações cíclicas seguidas de propagações cristalográficas a partir de dois a cinco grãos na origem.
No segundo estágio há o aparecimento de macrotrincas e a formação de planos de falha paralelos separados por saliências. Estes planos são, normalmente, lisos e paralelos à direção de maior tensão e são, eventualmente, chamados de marcas de praia.
No terceiro estágio, o material não mais é capaz de resistir ao carregamento e sucumbe bruscamente, resultando em uma fratura que pode ser dúctil / frágil ou uma combinação destas. Neste estágio identificam-se as chamadas linhas Chevron que apontam para o início da propagação das trincas. Estima-se que 90% das falhas são decorrentes de carregamentos de fadiga, o que justifica o aumento no investimento realizado nesta área.
Há três fatores primordiais para a ocorrência de falhas por fadiga. O valor de tensão máxima suficientemente alta, a variação de tensão significativa e um número de ciclos suficiente. Ressalte-se, entretanto, que outros fatores também influenciam o desempenho à fadiga como temperatura, estrutura metalúrgica e tensões combinadas.
Embora esse tipo de falha ocorra quando o componente está sujeito a carregamentos cíclicos, descontinuidades também podem colaborar consideravelmente para a ocorrência da fadiga estrutural que pode ser resultado dos alguns fatores, como os problemas de fabricação tais como estampos, riscos, rebarbas, componentes montados de maneira imprópria. Igualmente, as segregações, partículas endurecedoras ou defeitos cristalográficos inerentes ao processo de fabricação utilizado, como o forjamento, a laminação, a extrusão, etc. Somam-se a isso os elementos cuja natureza operacional é abrasiva, tais como cames, engrenagens, seguidores, etc. Com o passar do tempo, a operação desses componentes pode ocasionar pittings ou outros tipos de erosão nas superfícies em contato. As mudanças repentinas de seção como rasgos de chaveta, furos, cantos, entre outras. Quanto mais suave for a transição de seções, menor é a criticidade associada.
FONTE: Equipe Target
