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Resistência à fadiga: como evitar este problema em produtos à base de aço?

A fadiga é algo comum em diversos materiais, e atinge, inclusive, componentes à base de aço. A questão que fica é como evitar este tipo de desgaste nas peças, tendo em vista que algo é extremamente prejudicial.

 

Se você deseja saber tudo sobre o tema e tirar dúvidas sobre o assunto, este artigo foi preparado com esta finalidade! Confira no texto.

 

 

O que é fadiga de materiais e como se calcula sua resistência

Fadiga pode ser descrita como a ruptura de materiais causada por aplicações cíclicas repetitivas. Uma peça começa a fatigar quando surge uma trinca ou falha aparentemente superficial, mas que com o tempo acaba aumentando o seu tamanho por causa dos movimentos repetidos exigidos do objeto. Aos esforços cíclicos repetitivos dá-se o nome de tensões cíclicas.

 

Quando esta trinca alarga, todo o material rompe-se repentinamente, já que a peça não suporta mais o que se se demanda desta. É comum que a fratura por fadiga mostre-se com “fibras” na área do desenvolvimento da trinca, mas “cristalina” na região que se rompeu repentinamente.

 

O aço, para ter sua vida útil medida, recebe um estudo chamado de ensaio de resistência à fadiga, pelo qual é possível prever e especificar limites de tensão e tempo de uso recomendado.

 

Este ensaio é feito pelo fabricante do material, e mostrado ao comprador, para que este último saiba aplicações ideais e por quanto tempo a peça resistirá antes de fatigar. Geralmente este experimento é feito na própria peça, mas, quando este estudo não é possível, ou ainda quando se busca a comparação entre materiais, o exame é realizado nos chamados corpos de prova padronizados, o que dá tranquilidade às técnicas que irão utilizar os materiais.

 

Existem alguns tipos de ensaios de resistência à fadiga, e os aparelhos aplicados nos estudos permitem submeter o material a diversas intensidades, sentidos de esforço, número de repetições cíclicas, etc., e a testagem acaba quando o objeto de rompe, dando assim, comprovadamente, seu limite de resistência à fadiga. As formas mais comuns de ensaio são o de torção, tração-compressão, flexão e flexão rotativa.

 

O estudo mais corriqueiro para medir o limite de fadiga é o ensaio de flexão rotativa, que submete corpos de prova à flexão, ao mesmo tempo em que o material é girado em volta de um eixo em rotação constante. Os resultados deste exame são expostos em curva S-N, e a partir da leitura deste gráfico pode-se determinar o limite de fadiga.

 

 

Como uma peça em aço pode romper-se por fadiga e como evitar este problema

Para que um material à base de aço possa suportar a fadiga é recomendado que esforços abaixo do limite elástico sejam empregados. Ou seja: a tensão máxima das chapas nunca deve ser ultrapassada, pois isso resultaria em ruptura por fadiga.

 

Para saber se o aço que você escolheu para sua empresa pode ser utilizado na função desejada, especificações do produto devem ser observadas, e este limite máximo é demonstrado pelo fabricante para que não haja desperdício ou mau uso da peça.

 

Mesmo com esta atenção, é possível que, após certo tempo de uso o material fique fatigado, comum a peças utilizadas por longos períodos e com esforços repetitivos, causas plausíveis para a fadiga.

 

No uso diário, como você sabe, é impossível que diversas peças utilizadas em uma mesma máquina ou em uma aplicação qualquer falhem ao mesmo tempo. O ensaio de resistência à fadiga, portanto, é a melhor opção para antecipar-se a estas rupturas e paradas nos processos.

 

 

Outros fatores que determinam a resistência à fadiga do aço

A resistência à fadiga também pode ser determinada pela qualidade da superfície do material. A irregularidade gera “entalhes” na peça, o que consequentemente aumenta o número de tensões e tensões residuais, diminuindo assim a resistência à fadiga.

 

Além disto, outro problema que diminui a resistência do item está em outros processos, como polimento, tipo de composição, tipo de estrutura granular, condições de conformação mecânica e tipo de tratamento térmico empregado à peça. Vale ressaltar que quando o tratamento térmico adequado é feito as resistências estática e de limite de fadiga aumentam.

 

Ademais, alguns outros fatores aumentam o limite de fadiga, como o encruamento de aços dúcteis e a não exposição dos materiais a ações químicas corrosivas.  O formato do objeto também influencia, porque a resistência à fadiga é muito afetada por peças com finalizações e curvas bruscas.

 

Também é necessário que concentrações de tensões sejam evitadas, com desenhos que prevejam tensões contrárias às principais, e que supostos defeitos na metalurgia sejam eliminados, como inclusões, porosidade e pontos moles.

 

Além disso, deve-se optar por materiais de acordo com seu clico de tensão. Aplicações com baixa tensão cíclica (deformação controlada) devem trabalhar com ligas de alta ductilidade; aplicações com alta tensão (deformação cíclica predominantemente elástica) devem trabalhar com ligas de maior resistência mecânica, como os aços avançados de alta resistência e os aços de ultra-alta resistência.

 

Entretanto, apenas a boa escolha de bons fornecedores de materiais em aço é o fator que será determinante, afinal eles serão sua única chancela de confiabilidade ou não nos itens que forem adquiridos.

 

Neste sentido a PCP Serviços oferece há anos seu compromisso e qualidade em serviços de corte, levando ao mercado o melhor do aço. Confira nossas soluções e como podemos lhe ajudar!