Avaliação de tensões residuais em superfícies planas de aços molas submetidas ao processo de stress shot peening - Chiqueti, Cleber Michel (2024)
As tensões residuais compressivas são fundamentais para o aumento da vida do produto, este trabalho tem o objetivo de determinar as tensões residuais compressivas longitudinalmente, ao longo de uma superfície, com três níveis de deflexões das extremidades que ocasionam pré-tensões trativas nas fibras superficiais, de 750,0 MPa, de 1100,0 MPa e de 1500,0 MPa, suportadas em duas diferentes posições de apoios no lado de compressão, de 150,0 mm e de 1000,0 mm, equidistantes do centro longitudinalmente. O aço utilizado foi EN 47 (DIN 51CrV4), com dimensões de 15,0 mm de espessura, 70,0 mm de largura e 1500,0 mm de comprimento, cujas amostras foram submetidas aos processos de têmpera, revenimento, polimento da superfície e alívio de tensão. As amostras foram arqueadas, com raio de 2500 mm e imersas em um tanque com óleo de composto mineral e convencional e, em seguida, revenidas; as superfícies côncavas foram polidas para a remoção da descarbonetação e colocadas em um forno para o alívio de tensões causadas pelo processo de lixamento superficial. Na sequência, as amostras foram jateadas, em uma máquina com parâmetros controlados, com as três pré-tensões de 750,0 MPa, de 1100,0 MPa e de 1500 MPa, determinadas pelo software específico ANSYS®, e com os espaçamentos dos dois suportes de 150,0 mm e de 1000,0 mm, para introdução de tensões residuais compressivas nas superfícies polidas, sendo este processo denominado de stress shot peening. Corpos de prova foram extraídos para realização de ensaio de tração para análise metalográfica e determinação de dureza. As tensões residuais foram determinadas por difração de raios X, a partir das superfícies das amostras longitudinalmente, uniaxialmente e em profundidade, com remoção controlada de material, possibilitando levantar o perfil de tensões residuais a partir da superfície, e de criar o gráfico das tensões residuais versus pré-tensão. As amostras foram submetidas ao teste de fadiga cíclico, para verificação da influência das tensões residuais compressivas desenvolvidas a partir das três deflexões. Para os testes de fadiga, as amostras foram grampeadas nos centros, cujas superfícies jateadas ficaram voltadas para baixo. Os pontos de apoios dos testes de fadigas foram apoiados nas extremidades e os movimentos cíclicos ocorreram no centro longitudinal das amostras até a sua ruptura. Todos as rupturas de fadigas quebraram nos pontos de apoios das placas que fixam as amostras, ou seja, as amostras colapsaram no ponto de maior tensão que foram mostradas no método de elementos finitos, pelo software ANSYS®. Os resultados de fadigas mostraram coerências, de acordo com as deflexões realizadas. Os melhores resultados, com maior número de ciclos, foram com as pré tensões de 1500,0 MPa, diminuindo conforme as pré-tensões diminuíram também. As amostras com rupturas foram submetidas à microscopia eletrônica por varredura e mostraram uma morfologia de ruptura intergranular por tensão aplicada. As medições das tensões residuais próximas e distantes das rupturas mostraram o relaxamento das tensões residuais, quando mensuradas próximas das rupturas.