Desenvolvimento e construção de um sistema de aquecimento indutivo para ensaios de fadiga isotérmica de baixo ciclo em ligas ferrosas

Abstract

Os ensaios mecânicos são amplamente utilizados para a determinação da resistência dos materiais. Além das solicitações estáticas, muitos componentes sofrem esforços cíclicos, tornando o material susceptível a falhar por fadiga. Componentes de máquinas, embora solicitados no regime elástico, podem apresentar solicitações plásticas em pontos de concentração de tensão. A abordagem da fadiga que tem como foco as deformações plásticas é de baixo ciclo, também conhecida como fadiga controlada pela deformação. Além dos esforços cíclicos, os componentes como engrenagens eixos, cabeçotes e blocos de motores podem ser submetidos à temperatura. A combinação da fadiga com a temperatura pode resultar na chamada fadiga isotérmica. No presente trabalho foi projetado e construído um sistema de aquecimento indutivo de baixo custo, com controle de temperatura o qual foi adaptado a uma máquina universal de ensaios, permitindo o estudo das propriedades mecânicas de tração e fadiga isotérmica de baixo ciclo. Para o estudo, foram utilizadas ligas de aço de fabricação mecânica ABNT 1045 e ABNT 4140 e ferros fundidos FC250 e FC300, materiais amplamente utilizados na fabricação de peças solicitadas em fadiga. Ambas as ligas foram ensaiadas em temperatura ambiente (25ºC) e em 250ºC, em ensaios de tração e em fadiga, no último com percentuais de deformação que variaram de 0,2% a 1%. Os ensaios de tração apresentaram queda da tensão de ruptura com o aumento da temperatura para os aços e os ferros fundidos. Os resultados dos testes de fadiga mostraram a influência do percentual de deformação, temperatura e acabamento superficial na resistência. O aumento do percentual de deformação para todos os materiais proporcionou uma queda no número de ciclos para falhar. O aço ABNT 1045 apresentou endurecimento cíclico para todos os percentuais de deformação em temperatura de 250ºC, enquanto o ABNT 4140 pequeno amolecimento cíclico em temperatura ambiente e à 250ºC. Os ferros fundidos apresentaram estabilidade cíclica. Os resultados obtidos por meio do equipamento adaptado para os ensaios são compatíveis com os encontrados na literatura, demonstrando a confiabilidade do sistema desenvolvido.