A análise de fadiga verifica se um componente submetido a carga repetida resiste ao número de ciclos previsto para a sua vida em serviço. Eixos, suportes de motor, braços, molas e estruturas soldadas de equipamentos móveis são os casos mais frequentes. A ARCO Tecnologia Industrial faz a análise por cálculo e por simulação, tanto em projetos novos quanto em peças que já romperam em campo. Quando o material não tem dados de fadiga confiáveis, os ensaios são especificados pela ARCO e feitos em laboratório parceiro.
Análise de fadiga no projeto do componente
No projeto, o ponto de partida é o ciclo de carga da peça, que pode vir de uma especificação do cliente, de cálculo ou de medições feitas pela equipe do cliente. Com o ciclo definido, a análise de elementos finitos fornece a tensão nas regiões críticas, como raios de concordância, furos, rasgos de chaveta e pés de solda. Essa tensão é comparada à curva de resistência à fadiga do material, corrigida para acabamento superficial, tamanho, tensão média e confiabilidade exigida.
O resultado indica a vida estimada ou a margem em relação ao limite de fadiga. Quando a margem é insuficiente, o relatório mostra o efeito de alterar o raio, o acabamento, o tratamento térmico ou o material sobre a vida da peça. Um ciclo de carga que não é conhecido com precisão é estimado e declarado como premissa, e o relatório indica quanto a conclusão depende dessa estimativa.
Análise de falha por fadiga em peças que romperam
Quando a peça já rompeu, a análise de falha por fadiga começa pela superfície de fratura, examinada visualmente e, quando necessário, por microscopia em laboratório parceiro. O exame localiza a origem da trinca e confirma o mecanismo de ruptura. A origem é então relacionada com a geometria, o processo de fabricação e a carga real da peça. O cálculo refeito com essas informações explica a ruptura antes da vida esperada e valida a correção proposta.
Esse trabalho integra a análise de falhas de componentes quando a fadiga é uma entre várias hipóteses. Quando a trinca é encontrada em inspeção antes da ruptura, a análise de trincas avalia se a peça pode seguir em operação até a troca.
Fadiga dos materiais e ensaios em laboratório parceiro
Os valores de literatura sobre fadiga dos materiais nem sempre representam o material que o fornecedor entrega, principalmente em peças fundidas, soldadas ou com tratamento térmico que varia entre lotes. Quando a decisão exige o dado do material real, a ARCO especifica o ensaio, contrata o laboratório parceiro e interpreta os resultados. Um exemplo é o ensaio de fadiga axial com controle de força descrito na ISO 1099, cujas curvas entram no cálculo do componente.
Os tipos de ensaio, a quantidade de corpos de prova e a forma de interpretação estão detalhados na página de ensaios mecânicos.
Equipe
Dois engenheiros de materiais com mestrado em ciência dos materiais e um engenheiro mecânico especialista em análise de dados conduzem a análise de fadiga. O mesmo estudo reúne o cálculo, a simulação e a interpretação metalúrgica da fratura por fadiga em metais. A ARCO fica em Porto Alegre, RS, e atende indústrias de todo o Brasil.
Perguntas frequentes
A ARCO faz ensaios de fadiga?
Os ensaios de fadiga são feitos por laboratórios parceiros, e a ARCO especifica o ensaio, contrata o laboratório e interpreta o resultado.
Quais dados são necessários para a análise de fadiga?
São necessários o modelo ou o desenho da peça, o material, o acabamento e a descrição do ciclo de carga. Um ciclo desconhecido é estimado a partir do funcionamento do equipamento e declarado como premissa.
A análise de fadiga pode ser feita em estruturas soldadas?
Pode, com as uniões soldadas avaliadas nas regiões de pé e de raiz de solda, onde as trincas costumam começar.
Como confirmar que a quebra foi por fadiga?
A superfície de fratura é examinada para identificar a origem, a região de propagação e a ruptura final, com microscopia em laboratório parceiro quando necessário.
Qual é o prazo e o preço da análise de fadiga?
Prazo e preço dependem do número de componentes, dos casos de carga e da necessidade de ensaios, e são informados na proposta.
Fale com a ARCO
Para avaliar a análise de fadiga de um componente novo ou de uma peça que rompeu em campo, entre em contato com a ARCO com desenhos, fotos e a descrição do uso.