Baixe Parafusos - cosipa e outras Teses (TCC) em PDF para Engenharia Mecânica, somente na Docsity!
UNIVERSIDADE SANTA
UNIVERSIDADE SANTA
CEC
CEC
Í
Í
LIA
LIA
ENGENHARIA MECÂNICA INDUSTRIAL
ENGENHARIA MECÂNICA INDUSTRIAL
An
An á
á lise dos Parâmetros que Influenciaram a Falha dos Parafusos
lise dos Parâmetros que Influenciaram a Falha dos Parafusos
Calibrados A Calibrados Açço1045 do Acoplamento de Engrenagem da Mesao1045 do Acoplamento de Engrenagem da Mesa
Girat Giratóória do Laminador de Chapas Grossasria do Laminador de Chapas Grossas
Objetivo Objetivo
Introdu
Introdu
ç
ç
ão
ão
Fundamenta
Fundamenta
ç
ç
ão Te
ão Te
ó
ó
rica
rica
M Méétodo Experimentaltodo Experimental
Resultados Experimentais Resultados Experimentais
Conclusão Conclusão
Grupo de Trabalho
Grupo de Trabalho
SUMSUMÁÁRIORIO
Metodologia
Metodologia
OBJETIVO
OBJETIVO
Apresentar um estudo do motivo da quebra dos
Apresentar um estudo do motivo da quebra dos
parafusos do acoplamento da mesa girat
parafusos do acoplamento da mesa girat
ó
ó
ria do
ria do
Laminador de Chapas Grossas da Cosipa.
Laminador de Chapas Grossas da Cosipa.
METODOLOGIA METODOLOGIA
M
M
é
é
todo baseado na metalografia e nos estudos dos
todo baseado na metalografia e nos estudos dos
esfor
esfor
ç
ç
os mecânicos a que eles estão submetidos.
os mecânicos a que eles estão submetidos.
Utiliza Utilizaççãoão dodo softwaresoftware SOLIDWORKSSOLIDWORKS®® ee
COSMOSWORKS COSMOSWORKS®®, que simula todos estes esfor, que simula todos estes esforççosos
mecânicos mecânicos atravatravééss dodo ““mméétodotodo matemmatemááticotico dosdos
elementos finitos elementos finitos””..
INTRODU
INTRODU Ç
Ç ÃO
ÃO
O O trabalhotrabalho surgiusurgiu dada
necessidade necessidade dede analisaranalisar asas
quebras dos parafusos do
quebras dos parafusos do
acoplamento acoplamento dada mesamesa
girat
girat
ó
ó
ria, que causaram
ria, que causaram
paradas de emergência no
paradas de emergência no
equipamento. equipamento.
REGIÃO FRATURADAREGIÃO FRATURADA
FUNDAMENTA FUNDAMENTAÇÇÃO TEÃO TEÓÓRICARICA
AN
AN
Á
Á
LISE DE FALHAS
LISE DE FALHAS
A an
A an á
á lise de falha
lise de falha é
é uma metodologia que tem o
uma metodologia que tem o
objetivo de identificar os mecanismos que causam objetivo de identificar os mecanismos que causam
danos danos ouou falhasfalhas emem elementoselementos mecânicosmecânicos ouou
equipamentos. O resultado de um estudo de an
equipamentos. O resultado de um estudo de an á
á lise de
lise de
falha
falha é
é utilizado para corrigir os fatores que
utilizado para corrigir os fatores que
provocam as falhas, evitando suas reincidências.
provocam as falhas, evitando suas reincidências.
FUNDAMENTA
FUNDAMENTA Ç
Ç ÃO TE
ÃO TE Ó
Ó RICA
RICA
PROCEDIMENTOS DE AN PROCEDIMENTOS DE ANÁÁLISE DELISE DE
FALHAS FALHAS
Coleta de Informa Coleta de Informaçções;ões;
Inspe Inspeçção Visual;ão Visual;
Metalografia;
Metalografia;
Ensaio de Dureza; Ensaio de Dureza;
Engenharia Reversa e Engenharia Reversa e
C
C
á
á
lculos Matem
lculos Matem
á
á
ticos.
ticos.
FUNDAMENTA FUNDAMENTAÇÇÃO TEÃO TEÓÓRICARICA
COLETA DE INFORMA
COLETA DE INFORMA Ç
Ç ÕES
ÕES
A informa
A informa ç
ç ão deve ser feita preferencialmente no
ão deve ser feita preferencialmente no
momento e no local onde ocorreu a falha, a fim de
momento e no local onde ocorreu a falha, a fim de
evitar que falte algum dado importante.evitar que falte algum dado importante.
FUNDAMENTA
FUNDAMENTA Ç
Ç ÃO TE
ÃO TE Ó
Ó RICA
RICA
ENSAIO DE DUREZA
ENSAIO DE DUREZA
O ensaio de dureza O ensaio de dureza éé a determinaa determinaçção da resistênciaão da resistência
que um material oferece
que um material oferece à
à penetra
penetra ç
ç ão de outro em sua
ão de outro em sua
superf
superf í
í cie.
cie.
FUNDAMENTA FUNDAMENTAÇÇÃO TEÃO TEÓÓRICARICA
ENGENHARIA REVERSA ENGENHARIA REVERSA
A engenharia reversa consiste em, a partir de uma
A engenharia reversa consiste em, a partir de uma
solu
solu ç
ç ão pronta, reavaliar parâmetros e conceitos ali
ão pronta, reavaliar parâmetros e conceitos ali
empregados.
empregados.
M
M
É
É
TODO EXPERIMENTAL
TODO EXPERIMENTAL
Inspe
Inspe
ç
ç
ão Visual
ão Visual
CPVI
CPVI
CPI
CPI
CPII
CPII
CPIII
CPIII
Para os corpos de prova, foram selecionados parafusos que
Para os corpos de prova, foram selecionados parafusos que
quebraram em campo, sendo identificados como: CP I, CP II,quebraram em campo, sendo identificados como: CP I, CP II,
CP III e CP IV (parafuso novo).CP III e CP IV (parafuso novo).
M MÉÉTODO EXPERIMENTALTODO EXPERIMENTAL
Macrografia
Macrografia
O ensaio de O ensaio de macrografiamacrografia foi realizado com a finalidadefoi realizado com a finalidade
de identificar os defeitos superficiais.
de identificar os defeitos superficiais.
O preparo do corpo de prova de O preparo do corpo de prova de macrografiamacrografia consistiuconsistiu
em:
em:
• Escolha e localizaEscolha e localizaçção da secão da secçção a ser estudada;ão a ser estudada;
Deixar a superf
Deixar a superf í
í cie plana e polida no lugar escolhido;
cie plana e polida no lugar escolhido;
Ataque dessa superf
Ataque dessa superf í
í cie por um reagente qu
cie por um reagente qu í
í mico
mico
adequado.
adequado.
M
M
É
É
TODO EXPERIMENTAL
TODO EXPERIMENTAL
Foi realizado um ensaio de tratamento t
Foi realizado um ensaio de tratamento t é
é rmico, têmpera e
rmico, têmpera e
revenimento, conferindo as caracter
revenimento, conferindo as caracter í
í sticas como uma forma
sticas como uma forma
de avaliar as microestruturas.de avaliar as microestruturas.
Engenharia Reversa
Engenharia Reversa
A engenharia reversa compreendeu o tratamento t A engenharia reversa compreendeu o tratamento téérmico dormico do
material para a obten material para a obtençção da dureza necessão da dureza necessáária.ria.
Tratamento t
Tratamento t
é
é
rmico
rmico
M MÉÉTODO EXPERIMENTALTODO EXPERIMENTAL
Têmpera em
Têmpera em
á
á
gua dos corpos de prova
gua dos corpos de prova
• Foi realizado um tratamento tFoi realizado um tratamento téérmico de têmpera com ormico de têmpera com o
objetivo de obter uma estrutura denominada
objetivo de obter uma estrutura denominada martens
martens í
í tica
tica
. Os . Os
corpos de prova foram submetidoscorpos de prova foram submetidos ààs seguintes etapas:s seguintes etapas:
Os corpos de provas CP I e CP II foram seccionados em três
Os corpos de provas CP I e CP II foram seccionados em três
partes com dimensões de
partes com dimensões de Ø
Ø
16 mm x 5 mm de altura;
16 mm x 5 mm de altura;
A
A
mufla
mufla foi ajustada para chegar
foi ajustada para chegar à
à temperatura de 950
temperatura de 950 º
C;
C;
• • ApApóóss atingiratingir estaesta temperaturatemperatura osos CPsCPs foramforam inseridos,inseridos,
permanecendo lpermanecendo láá por 10 min;por 10 min;
• • Depois de retirados daDepois de retirados da muflamufla osos CPsCPs foram inseridos em umforam inseridos em um
recipiente comrecipiente com áágua a uma temperatura de 25gua a uma temperatura de 25 ººC.C.
M
M É
É TODO EXPERIMENTAL
TODO EXPERIMENTAL
Revenimento dos corpos de prova CPI e CPIIRevenimento dos corpos de prova CPI e CPII
ÉÉ o tratamento usado para remover as tensões internaso tratamento usado para remover as tensões internas
deixadas pela têmpera. O revenimento melhora a tenacidade
deixadas pela têmpera. O revenimento melhora a tenacidade
das microestruturasdas microestruturas martensmartensííticasticas, diminuindo a resistência e, diminuindo a resistência e
a dureza.
a dureza.
M MÉÉTODO EXPERIMENTALTODO EXPERIMENTAL
Demonstrativo da influência do Carbono na dureza no Demonstrativo da influência do Carbono na dureza no
tratamento de revenimento.
tratamento de revenimento.
RESULTADOS EXPERIMENTAISRESULTADOS EXPERIMENTAIS
Fratura por fadiga seguida por fratura fr
Fratura por fadiga seguida por fratura fr á
á gil.
gil.
CP ICP I
An
An á
á lise Visual
lise Visual
RESULTADOS EXPERIMENTAIS
RESULTADOS EXPERIMENTAIS
Fratura FrFratura Fráágilgil
CP II
CP II
CP II CP II
RESULTADOS EXPERIMENTAISRESULTADOS EXPERIMENTAIS
Ensaio de Dureza
Ensaio de Dureza
RESULTADOS EXPERIMENTAIS
RESULTADOS EXPERIMENTAIS
Não apresentou algumas das heterogeneidades mais
Não apresentou algumas das heterogeneidades mais
comuns nos a comuns nos açços, tais como:os, tais como:
vazio, causado pelo resfriamento lento;
vazio, causado pelo resfriamento lento;
segrega
segrega ç
ç ão, causadas pelas impurezas e outros metais;
ão, causadas pelas impurezas e outros metais;
- dendritasdendritas, forma, formaçção de grãos de vão de grãos de váários tamanhos;rios tamanhos;
- • trincas, devidotrincas, devido ààs tensões excessivas no resfriamento.s tensões excessivas no resfriamento.
Ensaio
Ensaio Metalogr
Metalogr á
á fico
fico
Macrografia Macrografia::
RESULTADOS EXPERIMENTAISRESULTADOS EXPERIMENTAIS
Microestrutura:Microestrutura: ferritaferrita ee perlitaperlita
Tratamento t
Tratamento t é
é rmico: ausência de têmpera e revenimento
rmico: ausência de têmpera e revenimento
Amostras CP I e CP IIAmostras CP I e CP II
RESULTADOS EXPERIMENTAIS
RESULTADOS EXPERIMENTAIS
Foi realizado um processo de têmpera, aquecendo o material
Foi realizado um processo de têmpera, aquecendo o material à
à
950950 ººC e apC e apóós resfriandos resfriando--o emo em ááguagua àà 2525 ººC, onde adquiriuC, onde adquiriu-- se umase uma
estruturaestrutura 100100 %% martensmartensííticatica,, comcom durezadureza dede 5858 HRC.HRC.
Posteriormente, com a mesma amostra realizamos um ensaio dePosteriormente, com a mesma amostra realizamos um ensaio de
revenimento baseado nos c
revenimento baseado nos c á
á lculos descritos no m
lculos descritos no m é
é todo
todo
experimental, cujo valor encontrado
experimental, cujo valor encontrado é
é para uma temperatura de
para uma temperatura de
458,51458,51 ººC.C. DessaDessa forma,forma, alcanalcanççamosamos umauma dureza,dureza, apapóóss oo
revenimento, de 32 HRC.revenimento, de 32 HRC.
Reengenharia Reengenharia
RESULTADOS EXPERIMENTAISRESULTADOS EXPERIMENTAIS
Amostra CP I apresentou
Amostra CP I apresentou
martensita
martensita
revenida
revenida
(imagem
(imagem
ampliada 200 X). ampliada 200 X).
RESULTADOS EXPERIMENTAIS
RESULTADOS EXPERIMENTAIS
C
C á
á lculos dos Esfor
lculos dos Esfor ç
ç os
os
= × × + + × ×
ap ap escora
tg d
d
M F α ϕ 0 , 7 μ
2
chapa
ap
R
F
μ
For Forçça de aperto:a de aperto:
Momento de aperto:
Momento de aperto:
RESULTADOS EXPERIMENTAISRESULTADOS EXPERIMENTAIS
Modelamento Matem Modelamento Matemááticotico
Conjunto de fixa
Conjunto de fixa
ç
ç
ão: Coeficiente de seguran
ão: Coeficiente de seguran
ç
ç
a da arruela
a da arruela
RESULTADOS EXPERIMENTAIS
RESULTADOS EXPERIMENTAIS
Modelamento Matem
Modelamento Matem á
á tico
tico
Conjunto de fixa Conjunto de fixaçção: Coeficiente de seguranão: Coeficiente de segurançça da porcaa da porca
RESULTADOS EXPERIMENTAISRESULTADOS EXPERIMENTAIS
Modelamento Matem Modelamento Matemááticotico
Conjunto de fixa
Conjunto de fixa
ç
ç
ão: Coeficiente de seguran
ão: Coeficiente de seguran
ç
ç
a do parafuso
a do parafuso
CONSIDERA
CONSIDERA
Ç
Ç
ÕES FINAIS
ÕES FINAIS
• O CPI rompeu por fadiga seguida de fratura frO CPI rompeu por fadiga seguida de fratura fráágilgil
- O CP II rompeu somente por fratura fr
O CP II rompeu somente por fratura fr á
á gil.
gil.
Os corpos de prova ensaiados apresentaram dureza abaixo do
Os corpos de prova ensaiados apresentaram dureza abaixo do
especificado no projeto, pois não eram materiais temperados e
especificado no projeto, pois não eram materiais temperados e
revenidos revenidos
Com os c
Com os c á
á lculos de elementos de m
lculos de elementos de m á
á quinas foi poss
quinas foi poss í
í vel determinar
vel determinar
a for a forçça de aperto e o momento de aperto, dados que não constam noa de aperto e o momento de aperto, dados que não constam no
projeto projeto ee nãonão éé posspossíívelvel determinardeterminar sese foramforam utilizadosutilizados nana
montagem dos parafusos. montagem dos parafusos.
- • ComCom basebase nosnos programasprogramas SOLIDWORKSSOLIDWORKS®® ee oo
COSMOSWORKS COSMOSWORKS®® utilizados,utilizados, emem conjuntoconjunto comcom oo mméétodotodo
matem
matem á
á tico de elementos finitos, justificamos que o parafuso
tico de elementos finitos, justificamos que o parafuso
especificado estava
especificado estava superdimensionado
superdimensionado em rela
em rela ç
ç ão ao projeto.
ão ao projeto.
