Como prevenir a falha por fadiga das peças da máquina?
Ao trabalhar com máquinas ou equipamentos precisamos estar cientes de que suas peças estão sujeitas a cargas cíclicas ou variáveis que podem levar a uma falha por fadiga. Neste momento, precisamos saber os motivos da falha por fadiga das seguintes peças da máquina e as medidas preventivas no processo de projeto.
A falha por fadiga pode ocorrer devido às seguintes causas
(1) Presença de irregularidades ou descontinuidades internas.
(2) Irregularidades decorrentes dos próprios processos de usinagem de peças.
(3) Tipo de geometria da peça. Isso afetará a velocidade com que as rachaduras se propagarão.
(4) Influência do ambiente: fadiga térmica e fadiga por corrosão.
(5) A presença de uma pequena trinca em uma peça também pode levar à fadiga prematura. As extremidades da fissura são pontos onde a tensão se acumula, o que amplifica o efeito de cargas cíclicas ou variáveis. Cargas cíclicas provocam um estado de tensão interna que fará com que a trinca cresça em suas extremidades, pois é nesses pontos que a tensão se concentra mais. Consequentemente, a trinca crescerá cada vez mais até que ocorra sua ruptura repentina.
Precaução
1.Primeiramente, é preciso ter em mente que qualquer variação nas peças da máquina são regiões especiais onde as tensões se concentrarão, o que afetará a resistência à fadiga da máquina.
2. A geometria de uma peça também afetará a velocidade na qual essa rachadura se propagará. Um projeto que favoreça o surgimento de áreas de concentração de tensão, mudanças de seção transversal, presença de rasgos de chaveta, furos ou cantos embutidos permitirá que uma trinca se desenvolva mais cedo.
3. O projeto também tem uma influência significativa na falha por fadiga. Qualquer descontinuidade geométrica atua como um concentrador de tensões e pode se tornar o ponto de origem de uma trinca devido à fadiga. Quanto mais nítida a descontinuidade, mais grave o acúmulo de tensão.
4.Evitar irregularidades estruturais ou revisar o projeto, eliminando mudanças bruscas ao longo das bordas que levam a bordas quadradas, levará a uma maior resistência à fadiga.
5. As dimensões da peça também desempenham um papel; aumentar seu tamanho resulta em um limite de fadiga menor.
6. Melhorar o acabamento superficial por meio de polimento, para evitar pequenos arranhões ou sulcos que aparecem na superfície de uma peça devido ao corte.
7. Endurecimento superficial através de processos de carburação e nitretação, onde um componente é exposto a atmosferas ricas em carbono ou nitrogênio em altas temperaturas. Essa camada geralmente tem 1 mm de profundidade e é mais dura que o material do núcleo.
8. O estresse flutuante ou cíclico é outro aspecto a ter em mente. Suas cargas atuam por um grande número de ciclos antes de ocorrer a falha, sendo um dos principais parâmetros presentes na resistência à fadiga do material.
9. Uma tensão de tração intermediária piora o desempenho relacionado à fadiga em metais, uma vez que alarga a trinca. Por outro lado, o estresse de compressão o melhora.
10.Aumentar o desempenho por meio de tensão de compressão residual em uma fina camada superficial. O efeito geral é que a probabilidade de nucleação de trincas e falha por fadiga é reduzida.
Ao projetar peças de máquinas, podemos aumentar sua resistência à fadiga, para que não falhem facilmente devido a alta temperatura ou carga pesada, o que afetará o efeito de operação da máquina. Se você quiser saber mais informações relacionadas às peças da máquina depois de revisar o conteúdo acima, entre em contato conosco para obter soluções mais detalhadas.
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