Análise de falhas e simulação de um eixo excêntrico de britador de mandíbulas
Autor: Fernando Jacques Dall Aqua (Currículo Lattes)
Resumo
Os elementos de máquinas são componentes essenciais para que os equipamentos cumpram satisfatoriamente suas funções operacionais. Seus projetos devem ser desenvolvidos conforme aplicação específica e requerem controle rigoroso das etapas de fabricação. Em todas as etapas de fabricação de metais existem efeitos térmicos e mecânicos que podem gerar tensões residuais que influenciam no desempenho final dos diversos componentes. Os eixos têm a função de transmitir movimentos e suportar cargas rotativas. Ainda que as metodologias e tecnologias de análise de falha tenham evoluído de forma significativa nas últimas décadas, ainda existem severas lacunas de conhecimento sobre as inúmeras condições que levam à ruptura prematura dos eixos. Estas lacunas são mais intensificadas em aplicações como em britadores onde efeitos de vibrações, impacto, dissipação de calor e contaminação por partículas estão presentes. Neste estudo foi desenvolvido um sistema de avaliação associando análise de falha convencional e análise por elementos finitos de eixos de britadores de mandíbulas. Foram considerados os efeitos da composição química, conformação mecânica (laminação), usinagem, tratamento térmico e alívio de tensões. Também foram analisadas condições de contornos como nível de empenamento original, microestrutura, propriedades mecânicas e tensões residuais. Os resultados demonstraram que a utilização de eixos brutos de laminação, sem aplicação de tratamentos térmicos de homogeneização do tamanho de grão austenítico tem enormes consequências na ruptura por fadiga em eixos de britadores. Esta condição gera inúmeras regiões com tensões de tração que se caracterizam como facilitadoras de nucleação de microtrincas e trincas que evoluem para falhas com características catastróficas.