Já alguma vez se perguntou porque é que a sua máquina de confiança se avaria de repente? Este artigo explora as causas ocultas das falhas mecânicas, desde falhas de conceção a defeitos de material. Ao ler, descobrirá dicas práticas para prolongar a vida útil do seu equipamento e garantir operações mais suaves.
As causas das falhas dos equipamentos mecânicos têm várias origens; algumas devem-se a defeitos inerentes ao próprio equipamento, enquanto outras estão relacionadas com questões de conceção, tais como uma estrutura de conceção original pouco razoável, dimensões, coordenação e seleção de materiais. Existem também problemas relacionados com os defeitos dos materiais das peças, como a qualidade desigual do material, tensões residuais internas excessivas, etc.
Os problemas de fabrico, tais como questões técnicas de processamento mecânico, fundição, forjamento, tratamento térmico, montagem e peças normalizadas durante o processo de fabrico, também contribuem para as falhas. Além disso, os problemas de montagem, tais como a seleção e o ajuste inadequados das peças, bem como a instalação incorrecta, podem causar problemas. Por último, as questões relacionadas com a inspeção e os testes também podem causar falhas no equipamento.
Uma peça mecânica é considerada avariada quando perde a sua função especificada. Uma peça é considerada avariada se cair num dos dois estados seguintes: não pode completar a sua função especificada, ou não pode continuar a ser utilizada de forma fiável e segura.
A falha de peças é a principal causa de avarias em equipamentos mecânicos. Por conseguinte, o estudo dos padrões de falha das peças, a identificação das causas das suas falhas e a adoção de medidas de melhoria são de grande importância para reduzir a ocorrência de falhas mecânicas e prolongar a vida útil das máquinas.
A principal manifestação da falha de peças mecânicas é o desgaste das superfícies de contacto de trabalho das peças, que representa a maior proporção de danos nas peças. A corrosão e o envelhecimento do material são outro tipo de falha inevitável durante o processo de trabalho das peças, mas a sua proporção é geralmente muito menor. Estas duas formas de falha resumem essencialmente os principais modos de falha das peças mecânicas em condições normais de utilização.
Outras formas de falha, tais como fratura por fadiga e a deformação de peças, embora ocorram frequentemente na prática e sejam consideradas as formas mais perigosas de avaria, devem-se sobretudo a defeitos de fabrico e de conceção ou a uma manutenção e utilização inadequadas das máquinas.
A análise de falhas refere-se à investigação e ao estudo das características e regras de fenómenos ou processos como o desgaste, a fratura, a deformação e a corrosão de peças, a fim de identificar as principais causas de falhas e adotar métodos de controlo adequados.
O objetivo da análise de falhas é fornecer uma base fiável para a formulação de esquemas técnicos de reparação e controlar determinados factores que causam falhas, a fim de reduzir as taxas de falha do equipamento e prolongar a sua vida útil.
Além disso, a análise de falhas pode também fornecer informações de retorno para a conceção e fabrico de equipamentos e fornecer provas objectivas para a identificação de acidentes com equipamentos.
1) Padrão de desgaste dos componentes
É sabido que unidades fundamentais, como peças e componentes, constituem máquinas como automóveis e tractores. Os pares de fricção constituídos por muitas peças, tais como rolamentos, engrenagens e conjuntos pistão-cilindro, sofrem um certo atrito e desgaste até acabarem por falhar sob a influência de forças externas e factores ambientais como o calor e os produtos químicos.
Entre todas as falhas mecânicas, as falhas relacionadas com o desgaste representam uma proporção significativa. Por conseguinte, é essencial compreender os padrões de desgaste dos componentes e dos seus pares correspondentes.
a) Curva de desgaste típica dos componentes
O desgaste é um tipo de defeito progressivo. Por exemplo, as falhas causadas pelo desgaste dos cilindros diferem das falhas abruptas, como a rutura da correia da ventoinha ou a avaria do condensador, sendo estas últimas falhas súbitas, enquanto as falhas causadas pelo desgaste são falhas atritivas.
b) Desgaste admissível e desgaste limite
2) Desgaste abrasivo
Também conhecido como desgaste por partículas, o desgaste abrasivo ocorre quando existem partículas duras entre as superfícies de contacto dos pares de fricção, ou quando a dureza do material de um lado é significativamente superior à do outro, resultando num fenómeno de desgaste semelhante ao corte de metais.
É um tipo de desgaste mecânico caracterizado por marcas de corte visíveis na superfície de contacto. Entre todos os tipos de desgaste, o desgaste abrasivo é responsável por cerca de 50%, o que o torna a forma de desgaste mais comum e prejudicial.
A sua taxa de desgaste e intensidade são elevadas, reduzindo significativamente a vida útil do equipamento mecânico e resultando num consumo considerável de energia e material.
Dependendo da tensão e do impacto a que a superfície de fricção é submetida, o desgaste abrasivo pode ser dividido em três tipos: estilo de corte com cinzel, estilo de esmerilagem de alta tensão e estilo de raspagem de baixa tensão.
a) Mecanismo de desgaste abrasivo
A ação mecânica das partículas abrasivas envolve dois processos: um é o processo de micro-corte ao longo da superfície de fricção pelas partículas abrasivas; o outro é a tensão de contacto alternada na camada superficial causada pelas partículas, levando a impressões densas em constante mudança na camada superficial e, finalmente, à erosão devido à fadiga superficial.
As fontes de partículas abrasivas incluem poeira e areia externas, intrusão de aparas, transporte de fluidos, detritos de desgaste da superfície, pontos duros da superfície da estrutura do material e inclusões. Uma caraterística notável do desgaste abrasivo é que a superfície de desgaste tem pequenas ranhuras paralelas à direção do movimento relativo, com pequenas limalhas em espiral, circulares ou curvas e algum pó.
b) Medidas para reduzir o desgaste abrasivo
O desgaste abrasivo é causado pela ação mecânica de partículas abrasivas na superfície do par de fricção. Por conseguinte, as estratégias para reduzir ou eliminar o desgaste abrasivo podem ser abordadas sob os dois aspectos seguintes.
i) Reduzir a entrada de abrasivos
Impedir a entrada de abrasivos externos nos pares de fricção do equipamento mecânico e eliminar rapidamente as aparas produzidas durante o processo de rodagem.
As medidas específicas incluem a instalação de filtros de ar e de combustível/óleo, a adição de dispositivos de vedação à prova de poeiras, a instalação de magnetite, de salas de recolha de aparas e de indicadores de contaminação de óleo no sistema de lubrificação, bem como a limpeza e substituição regulares dos dispositivos de filtragem de ar, combustível e óleo.
ii) Melhorar a resistência ao desgaste das superfícies dos componentes
Em primeiro lugar, podem ser seleccionados materiais com boa resistência ao desgaste.
Em segundo lugar, para os componentes que exigem resistência ao desgaste e estão sujeitos a cargas de impacto, o tratamento térmico e tratamento de superfície pode ser utilizado para melhorar as propriedades da superfície do material do componente, aumentar a dureza da superfície e esforçar-se por exceder a dureza do abrasivo.
Em terceiro lugar, para componentes com requisitos de precisão menos rigorosos, as ligas resistentes ao desgaste podem ser soldadas na superfície de trabalho para melhorar a resistência ao desgaste.
3) Desgaste do adesivo
O desgaste adesivo refere-se ao tipo de desgaste causado pela transferência de material de uma superfície de fricção para outra durante o movimento relativo. Dependendo do grau de dano na superfície do par de fricção, o desgaste adesivo pode ser categorizado em cinco tipos: desgaste ligeiro, manchas, arranhões, rasgões e gripagem.
① Mecanismo de desgaste do adesivo
Quando o par de fricção funciona em condições de carga pesada, o calor gerado por uma lubrificação deficiente, uma velocidade de movimento relativa elevada e a fricção não se consegue dissipar com a rapidez suficiente, conduzindo a temperaturas de superfície extremamente elevadas.
Em casos graves, a camada superficial do metal pode amolecer ou derreter, reduzindo a resistência da superfície. As saliências superficiais de alta pressão aderem umas às outras e são subsequentemente arrancadas durante o movimento relativo. Isto faz com que o material seja transferido da superfície mais fraca para a superfície mais forte, levando a danos catastróficos no par de fricção, tais como gripagem ou arranhões.
② Medidas para reduzir o desgaste do adesivo
a. Controlar o estado da superfície do par de fricção
Quanto mais limpa e lisa for a superfície de fricção, maior é a probabilidade de ocorrer desgaste do adesivo, especialmente se o rugosidade da superfície é demasiado pequeno. As superfícies metálicas têm frequentemente películas adsorvidas que podem ser rompidas por deformação plástica ou aumentos de temperatura de 100-200 ℃, ambos os quais podem levar ao desgaste adesivo.
Para reduzir o desgaste do adesivo, deve ser selecionado um lubrificante adequado com base na carga, temperatura, velocidade e outras condições de trabalho.
Podem também ser adicionados aditivos ao lubrificante para estabelecer as condições de lubrificação necessárias. O oxigénio na atmosfera pode formar uma película protetora de óxido na superfície metálica, impedindo o contacto direto e a adesão do metal, reduzindo a fricção e o desgaste.
b. Controlar o Composição do material e microestrutura da superfície do par de fricção
É mais provável que o desgaste adesivo ocorra entre dois materiais metálicos com composições de materiais e microestruturas semelhantes, devido à sua forte tendência para formar soluções sólidas ou compostos intermetálicos.
Por conseguinte, os materiais do par de fricção devem ser aqueles com menor tendência para formar soluções sólidas, o que significa que devem ter composições materiais e estruturas cristalinas diferentes.
A cobertura de uma superfície do par de fricção com metais como chumbo, estanho, prata ou cobre, ou ligas macias, pode aumentar a resistência ao desgaste adesivo. A utilização de materiais como o metal Babbitt ou bronze de alumínio como material de superfície dos revestimentos de rolamentos pode melhorar a sua resistência ao desgaste adesivo. Os pares de aço e ferro fundido também têm um bom desempenho contra o desgaste adesivo.
c. Melhorar as condições de transferência de calor
Seleccionando materiais com boa condutividade térmica e arrefecendo o par de fricção ou tomando medidas adequadas de dissipação de calor, a temperatura durante o movimento relativo do par de fricção pode ser reduzida, mantendo a resistência da superfície do par de fricção.
4) Desgaste por fadiga
O desgaste por fadiga refere-se ao fenómeno em que partículas microscópicas de um material caem devido a fendas de fadiga formadas sob tensão de contacto cíclica em áreas localizadas da superfície do par de fricção. Dependendo do contacto e do movimento relativo entre os pares de fricção, o desgaste por fadiga pode ser dividido em desgaste por fadiga por contacto de rolamento e desgaste por fadiga por contacto de deslizamento.
① Mecanismo de desgaste por fadiga
O processo de desgaste por fadiga é o processo destrutivo de formação e expansão de fissuras, bem como a formação e a libertação de partículas microscópicas. O desgaste abrasivo e o desgaste adesivo estão relacionados com o contacto direto com a superfície do par de fricção. Se um lubrificante separar as duas superfícies de fricção, estes dois mecanismos de desgaste não funcionam.
No caso do desgaste por fadiga, mesmo que exista um lubrificante entre as superfícies de fricção e estas não entrem em contacto direto, este pode ocorrer devido à tensão transmitida através da película de óleo lubrificante.
Ao contrário do desgaste abrasivo e do desgaste adesivo, o desgaste por fadiga não ocorre imediatamente, mas após um certo número de ciclos de tensão, as partículas microscópicas caem, fazendo com que o par de fricção perca a sua capacidade de trabalho. Os mecanismos de desgaste por fadiga podem ser divididos nos dois casos seguintes, com base na localização da formação de fissuras.
a. Desgaste por fadiga por contacto com o rolamento
A ocorrência de poços de profundidade variável (profundidade inferior a 0,1-0,2 mm) ou de partículas de maior área na superfície de pares de atrito de rolamento relativo, tais como rolamentos e engrenagens de transmissão, é causada pelo desgaste por fadiga do contacto de rolamento, também conhecido como desgaste por pitting ou spalling.
b. Desgaste por fadiga por contacto deslizante
Para dois objectos em contacto deslizante, a tensão de corte atinge o seu máximo a uma profundidade de 0,786b abaixo da superfície (b é metade da largura da área de contacto plana), onde a deformação plástica é mais grave. A deformação repetida sob cargas cíclicas enfraquecerá a resistência local na superfície do material e as fissuras aparecerão primeiro aqui.
A ação combinada da tensão de cisalhamento causada pelo atrito de deslizamento e pela carga normal desloca a tensão de cisalhamento máxima de 0,786b para uma superfície mais profunda, resultando em desgaste por fadiga por deslizamento. A profundidade da camada descascada é tipicamente de 0,2-0,4 mm.
② Estratégias para reduzir ou eliminar o desgaste por fadiga
As estratégias para reduzir ou eliminar o desgaste por fadiga envolvem o controlo dos factores que afectam a formação e a expansão das fissuras, principalmente nos dois aspectos seguintes.
a. Seleção adequada do material e do tratamento térmico
A presença de inclusões não metálicas no aço pode facilmente causar concentração de tensões, e os bordos destas inclusões têm maior probabilidade de formar fissuras, reduzindo assim a vida de fadiga de contacto do material. A microestrutura do material e os defeitos internos também afectam grandemente o desgaste.
Geralmente, os grãos pequenos e uniformes e os carbonetos distribuídos de forma esférica melhoram a vida à fadiga do contacto por rolamento. Quando o teor de carbono no martensite é de cerca de 0,4%-0,5% nas mesmas condições de carbonetos não dissolvidos, a resistência e a tenacidade do material são bem equilibradas e a vida à fadiga por contacto é elevada.
Para não dissolvido carbonetos, um tratamento térmico adequado para os tornar menos, mais finos e uniformemente distribuídos pode ajudar a eliminar as fissuras de fadiga. O aumento da dureza dentro de um determinado intervalo também aumentará a resistência à fadiga por contacto.
Por exemplo, aço para rolamentos A dureza da superfície atinge a sua capacidade máxima de desgaste anti-fadiga a cerca de 62HRC. Para dentes de engrenagens, uma gama de dureza de 58-62HRC é a ideal.
Além disso, a dureza correspondente entre dois corpos rolantes de contacto também é importante. Por exemplo, nos rolamentos, é adequado que a pista e o elemento rolante tenham uma dureza semelhante, ou que o elemento rolante seja cerca de 10% mais duro do que a pista.
b. Seleção adequada da rugosidade da superfície
A experiência mostra que reduzir adequadamente a rugosidade da superfície é uma forma eficaz de melhorar a capacidade de desgaste anti-fadiga. Por exemplo, quando a rugosidade da superfície de um rolamento é reduzida de Ra 0,40μm para Ra 0,20μm, a sua vida útil pode ser aumentada 2-3 vezes; quando reduzida de Ra 0,20μm para Ra 0,10μm, a vida útil pode ser duplicada.
No entanto, a sua redução para menos de Ra 0,05μm tem pouco impacto no prolongamento da vida útil. O requisito de rugosidade da superfície está relacionado com a tensão de contacto na superfície. Normalmente, quando a tensão de contacto é elevada ou a dureza da superfície é elevada, é necessário um valor de rugosidade da superfície menor.
Além disso, o estado de tensão da superfície, o grau de precisão do ajuste e a natureza do óleo lubrificante podem todos afetar a taxa de desgaste por fadiga. Normalmente, a tensão excessiva da superfície, folgas de encaixe demasiado pequenas ou demasiado grandes ou substâncias corrosivas produzidas pelo óleo lubrificante durante a utilização podem exacerbar o desgaste por fadiga.
5) Desgaste corrosivo
① Mecanismo de desgaste corrosivo
Durante o processo de fricção, os metais reagem simultaneamente de forma química ou eletroquímica com o meio circundante, provocando a formação e o desprendimento de produtos de corrosão na superfície metálica. Este fenómeno é designado por desgaste corrosivo.
É um fenómeno de desgaste formado pela combinação de corrosão e desgaste mecânico, pelo que o seu mecanismo difere do desgaste abrasivo, do desgaste adesivo e do desgaste por fadiga. É um processo de desgaste extremamente complexo que ocorre frequentemente em ambientes de alta temperatura ou húmidos e é mais provável que ocorra em condições com meios especiais, como ácidos, álcalis e sais.
Dependendo do meio corrosivo e das propriedades do material, o desgaste corrosivo é geralmente dividido em duas categorias: desgaste por oxidação e desgaste corrosivo em meios especiais.
a. Desgaste por oxidação
Este tipo de desgaste, conhecido como desgaste por oxidação, ocorre quando a película de óxido formada na superfície de fricção devido à ação do oxigénio no ar ou no lubrificante é rapidamente removida por fricção mecânica. A grande maioria dos metais utilizados na indústria pode formar uma película de óxido superficial quando oxidada, e as propriedades destas películas de óxido têm um impacto significativo no desgaste.
Se uma película de óxido densa e intacta, firmemente ligada ao substrato, for formada na superfície do metal e a película tiver boa resistência ao desgaste, o desgaste será menor.
No entanto, se a resistência ao desgaste da película for fraca, o desgaste será grave. Por exemplo, tanto o alumínio como o aço inoxidável formam facilmente uma película de óxido, mas a resistência ao desgaste da película de óxido na superfície do alumínio é fraca, enquanto a do aço inoxidável é boa, pelo que o aço inoxidável tem uma maior resistência ao desgaste por oxidação do que o alumínio.
b. Desgaste corrosivo em meios especiais
A forma de desgaste em que os produtos de corrosão formados na superfície de fricção devido à ação de electrólitos como ácidos e álcalis no ambiente são rapidamente removidos por fricção mecânica é referida como desgaste corrosivo em meios especiais.
O mecanismo deste desgaste é semelhante ao do desgaste por oxidação, mas a sua taxa de desgaste é muito mais elevada. A natureza do meio, a temperatura ambiente, a resistência dos produtos de corrosão, a adesão e outros factores têm um impacto significativo na taxa de desgaste.
Este tipo de desgaste corrosivo é muito provável de ocorrer, por exemplo, em bombas de transporte de fluidos, que ao transportarem fluidos corrosivos, especialmente fluidos que contêm partículas sólidas, todas as peças em contacto com o fluido estarão sujeitas a desgaste corrosivo.
② Medidas para reduzir o desgaste corrosivo
a. Seleção do material adequado e aplicação de um tratamento anti-oxidante na superfície. Podem ser seleccionados aços que contenham elementos como o crómio, o níquel, o molibdénio e o tungsténio para aumentar a resistência ao desgaste por oxidação da superfície de atrito.
Em alternativa, tratamentos de reforço como a injeção descasque e a prensagem por rolo, ou o tratamento anódico, podem ser aplicados à superfície de fricção para formar uma estrutura densa ou uma película de óxido na superfície metálica, melhorando assim a sua resistência ao desgaste por oxidação.
b. Para o desgaste corrosivo sob a ação de meios específicos, a taxa de desgaste pode ser reduzida controlando as condições de formação do meio corrosivo, seleccionando materiais resistentes ao desgaste adequados e alterando a forma como o meio corrosivo actua.
6) Desgaste por fricção
O desgaste por atrito, que ocorre quando duas superfícies de contacto fixas sofrem vibrações de pequena amplitude, manifesta-se principalmente em interfaces de componentes relativamente estacionários, tais como superfícies de ligação de chaveta, superfícies de interferência ou de ajuste de transição, ou superfícies ligadas por parafusos ou rebites no corpo da máquina. Como tal, é frequentemente negligenciada.
O principal risco do desgaste por atrito é a diminuição da precisão do encaixe, bem como a redução da interferência das peças encaixadas por interferência e mesmo o seu afrouxamento. Pode levar ao afrouxamento ou à separação de ligações e, em casos graves, causar acidentes. O desgaste por atrito também pode induzir a concentração de tensões, levando a fratura por fadiga dos conectores.
i) Mecanismo de desgaste por fricção
O desgaste por fricção é um tipo de desgaste composto que engloba o desgaste abrasivo, o desgaste adesivo e o desgaste oxidativo. Normalmente, concentra-se numa área local onde a tensão de contacto faz com que saliências microscópicas na superfície de contacto se deformem plasticamente e resultem na adesão do metal.
Os pontos de aderência são cortados sob o efeito repetitivo de vibrações de pequena amplitude, e as superfícies cortadas oxidam. Como as superfícies de contacto nunca perdem o contacto, as partículas de desgaste não são facilmente expulsas. Estas partículas actuam como abrasivos na superfície de contacto devido às vibrações, tornando assim o desgaste por atrito uma combinação de desgaste adesivo, oxidativo e abrasivo.
ii) Medidas para reduzir ou eliminar o desgaste por atrito
A experiência prática indica que propriedades dos materiaisA carga, o tamanho da amplitude e a temperatura são os principais factores que afectam o desgaste por atrito. Por conseguinte, as principais estratégias para reduzir ou eliminar o desgaste por atrito incluem o seguinte:
a) Melhorar as propriedades dos materiais
A escolha de pares de materiais adequados e o aumento da dureza podem reduzir o desgaste por fricção. Geralmente, os materiais com boas propriedades anti-adesivas também são resistentes ao desgaste por fricção, enquanto que pares como alumínio com ferro fundido, alumínio com aço inoxidável e aço para ferramentas com aço inoxidável, que têm fracas propriedades anti-adesivas, são mais susceptíveis ao desgaste por fricção.
O aumento da dureza da superfície do aço-carbono de 180HV para 700HV pode reduzir o desgaste por atrito em 50%. Os tratamentos de sulfurização ou fosfatização da superfície e os revestimentos de politetrafluoroetileno (PTFE) também são medidas eficazes para reduzir o desgaste por atrito.
b) Controlar a carga e aumentar a pré-tensão
Sob certas condições, a quantidade de desgaste por atrito aumenta com a carga, mas a taxa de aumento diminui continuamente. Após ultrapassar uma determinada carga crítica, o desgaste diminui. Assim, o controlo da pré-tensão ou da interferência dos encaixes de interferência pode abrandar eficazmente o desgaste por atrito.
c) Amplitude de controlo
As experiências mostraram que, quando a amplitude é pequena, a taxa de desgaste também é pequena. No entanto, quando a amplitude está entre 50-150μm, a taxa de desgaste aumenta significativamente. Portanto, a amplitude deve ser efetivamente controlada dentro de 30μm.
d) Controlar corretamente a temperatura
Para aço de baixo carbono acima de 0 ℃, a quantidade de desgaste diminui gradualmente à medida que a temperatura aumenta. Uma diminuição repentina no desgaste ocorre a 150-200 ℃, mas se a temperatura continuar a subir, o desgaste aumenta. Quando a temperatura sobe de 135 ℃ para 400 ℃, o desgaste pode aumentar até 15 vezes. Para aço carbono médio, um ponto de viragem no desgaste por atrito ocorre a 130 ℃ sob condições constantes. Acima dessa temperatura, a quantidade de desgaste por atrito diminui significativamente.
e) Escolher o lubrificante adequado
As experiências mostram que os lubrificantes líquidos comuns não são eficazes na prevenção do desgaste por atrito. A massa lubrificante com elevada viscosidade, elevado ponto de gota e forte resistência ao cisalhamento tem algum efeito na prevenção do desgaste por atrito. Os mais eficazes são os lubrificantes sólidos, como o MoS2.
7) Controlo do desgaste
① Factores de controlo
Os factores que afectam o desgaste são complexos, mas podem ser agrupados em quatro categorias: propriedades dos materiais, condições de funcionamento, factores geométricos e ambiente de trabalho, cada um dos quais engloba numerosos elementos específicos.
É de notar que nem todos os processos de desgaste requerem uma consideração exaustiva destes factores. Para uma determinada condição de desgaste, alguns factores podem ser cruciais e exigir consideração, enquanto outros podem não ser significativos ou mesmo relevantes.
② Considerações gerais para a seleção do material da peça de desgaste
Independentemente das condições de desgaste, a seleção correcta dos materiais para controlar o desgaste da peça e garantir a qualidade do produto é crucial. O primeiro passo para selecionar o material certo envolve uma compreensão detalhada das condições operacionais e do ambiente da peça. Com base nisto, são determinados os requisitos gerais de desempenho da peça.
De um modo geral, estes requisitos de desempenho global podem ser divididos em duas categorias principais: requisitos de desempenho não tribológicos e requisitos de desempenho tribológicos. Os requisitos de desempenho não tribológicos podem ainda ser divididos em dois tipos: requisitos de desempenho gerais e requisitos de desempenho especiais.
Consideremos como exemplo um rolamento deslizante. Como peça mecânica, deve possuir uma certa resistência, plasticidade, maquinabilidade e rentabilidade, que são requisitos gerais para peças mecânicas.
No entanto, como rolamento deslizante, também deve ter uma dureza adequada e uma boa condutividade térmica, que são requisitos especiais no âmbito dos requisitos de desempenho não tribológicos.
Naturalmente, como um componente de fricção, o mais importante são os requisitos de desempenho tribológico, daí a sua classificação separada. Normalmente, estes incluem condições de danos na superfície, coeficiente de atrito, taxa de desgaste e limites de funcionamento.
As condições ou tendências de danos na superfície, no caso de desgaste por deslizamento, dependem principalmente da compatibilidade entre os materiais emparelhados. Como já foi referido, dois metais com elevada solubilidade mútua podem aderir fortemente ou soldar-se entre si, causando arranhões ou ligações. Isto aplica-se a ligas à base de ferro, ligas à base de níquel, bem como ligas de titânio e ligas de alumínio.
No entanto, os materiais de elevada dureza, como o aço temperado com uma dureza superior a 60 HRC, não estão sujeitos a esta restrição, o que significa que podem ser utilizados em condições de auto-combinação.
No que diz respeito ao coeficiente de atrito, em algumas situações, este deve ser especificamente considerado, como nos dispositivos de travagem, fixação e alguns dispositivos de transmissão. De um modo geral, o coeficiente de atrito determina o desempenho dinâmico do sistema, a tensão superficial do material, a temperatura da superfície e a potência requerida pelo sistema.
Quanto à taxa de desgaste, esta influencia diretamente a vida útil da peça e a sua importância na seleção do material é evidente. É importante salientar que os mecanismos de desgaste em diferentes condições de funcionamento podem variar muito.
Para reduzir a taxa de desgaste de diferentes mecanismos de desgaste ou tipos de desgaste, os requisitos de desempenho do material não são inteiramente os mesmos. Por conseguinte, um ponto crucial na escolha de materiais para peças de desgaste é determinar primeiro o mecanismo de desgaste dominante.
Os danos por corrosão em peças referem-se ao fenómeno de perda de material da superfície, destruição da qualidade da superfície e danos na estrutura cristalina interna causados pela reação química ou eletroquímica entre materiais metálicos e o meio circundante, acabando por conduzir à falha da peça.
Os danos por corrosão das peças metálicas têm as seguintes características: os danos começam sempre na camada superficial do metal, muitas vezes acompanhados de alterações externas, tais como buracos, manchas e rupturas. O metal danificado transforma-se em compostos como óxidos ou hidróxidos, formando substâncias corrosivas parcialmente aderidas à superfície metálica, como uma camada de óxido de ferro aderida a uma peça enferrujada. chapa de aço.
1) Tipos de corrosão Danos
Com base no mecanismo de interação entre o metal e o meio, os danos por corrosão das peças mecânicas podem ser divididos em duas categorias principais: corrosão química e corrosão eletroquímica.
① Corrosão química de peças mecânicas
A corrosão química refere-se à corrosão causada pela reação química entre o metal e o meio sem a geração de correntes eléctricas, quando o meio é não condutor.
Os meios que provocam a corrosão química assumem geralmente duas formas: corrosão gasosa, que ocorre no ar seco, em gases a alta temperatura e noutros meios; e corrosão em soluções não electrolíticas, que ocorre em líquidos orgânicos, gasolina, óleos lubrificantes e outros meios.
Sofrem reacções químicas para formar uma película superficial quando em contacto com o metal, provocando a corrosão das peças, uma vez que a película se desprende e regenera constantemente.
A maioria dos metais pode oxidar-se espontaneamente no ar à temperatura ambiente. No entanto, quando se forma uma camada de óxido na superfície, se esta conseguir isolar eficazmente a transferência de substâncias entre o metal e o meio, torna-se uma película protetora. Se a camada de óxido não conseguir impedir eficazmente a reação de oxidação, o metal continuará a ser oxidado e sofrerá danos por corrosão.
② Corrosão eletroquímica de peças metálicas
A corrosão eletroquímica ocorre quando os metais entram em contacto com substâncias electrolíticas. A maior parte da corrosão metálica é abrangida pela corrosão eletroquímica. A caraterística da corrosão eletroquímica de metais é que o meio que causa a corrosão é um eletrólito condutor, com correntes eléctricas geradas durante o processo de corrosão. A corrosão eletroquímica é mais comum e significativamente mais potente do que a corrosão química.
2) Estratégias para reduzir ou eliminar os danos causados pela corrosão em peças mecânicas
① Seleção adequada do material
Selecionar materiais resistentes à corrosão adequados de acordo com as condições ambientais e a utilização, tais como aços de liga que contenham elementos como o níquel, o crómio, o alumínio, o silício, o titânio, etc. Se possível, tente utilizar materiais como o nylon, o plástico e a cerâmica.
② Conceção estrutural racional
Ao conceber as estruturas das peças, procure obter condições uniformes em toda a área, obtendo uma conceção racional, uma forma simplificada e uma rugosidade superficial adequada. Deve ser evitado o contacto entre metais com diferenças de potencial significativas, bem como a concentração de tensões estruturais, tensões térmicas, estagnação e acumulação de fluidos, sobreaquecimento local e fenómenos semelhantes.
③ Aplicação de revestimento de proteção
Cobrir a superfície metálica com uma camada protetora de metal resistente à corrosão, como camadas galvanizadas, cromadas ou revestidas com molibdénio, para isolar o metal do meio e evitar a corrosão. Não metálico podem também ser aplicadas camadas de proteção e camadas de proteção química, tais como tintas à base de óleo, cloreto de polivinilo, fibra de vidro, etc.
Em alternativa, uma película fina de composto pode ser coberta na superfície do metal utilizando métodos químicos ou electroquímicos, tais como fosfatação, azulamento, passivação, oxidação, etc.
④ Proteção eletroquímica
A corrosão eletroquímica é causada pela formação de uma região anódica e catódica numa solução de eletrólito metálico, criando uma certa diferença de potencial e formando uma bateria química. A proteção eletroquímica consiste em polarizar as peças mecânicas a proteger com uma corrente contínua para eliminar esta diferença de potencial.
Quando é atingido um determinado potencial, a corrosão do metal protegido pode ser minimizada ou mesmo eliminada. Este método requer que o meio seja condutor e contínuo.
⑤ Adição de inibidores de corrosão
A adição de uma pequena quantidade de inibidores de corrosão ao meio corrosivo pode reduzir a corrosão. Dependendo das suas propriedades químicas, os inibidores de corrosão dividem-se em tipos inorgânicos e orgânicos.
Os inibidores inorgânicos podem formar uma camada protetora na superfície do metal, isolando-o do meio, como o dicromato de potássio, o nitrato de sódio, o sulfito de sódio, etc. Os compostos orgânicos podem adsorver-se na superfície do metal, reduzindo a dissolução do metal e inibindo as reacções de redução, atenuando assim a corrosão do metal.
Os exemplos incluem sais de amina, ágar, cola animal, alcalóides, etc. Quando se utilizam inibidores de corrosão para o combate à corrosão, deve prestar-se especial atenção ao seu tipo, concentração e tempo de ação.
⑥ Alteração das condições ambientais
Este método envolve a remoção de substâncias corrosivas do ambiente, por exemplo, através de ventilação forçada, desumidificação ou remoção de gases nocivos, como o dióxido de enxofre, para reduzir os danos causados pela corrosão.
1) Tipos de fratura
Uma fratura refere-se à quebra de uma peça após ciclos repetidos de tensão ou carga de energia devido a determinados factores. A superfície formada após a fratura de uma peça é designada por superfície de fratura. Existem muitos tipos de fracturas, intimamente relacionados com a causa da fratura, dos quais se distinguem cinco tipos em engenharia.
① Fratura por sobrecarga
Este tipo de fratura ocorre quando uma força externa excede a tensão limite que a secção transversal crítica de uma peça pode suportar. A superfície de fratura é semelhante à superfície de fratura num ensaio de tração de um material. Para materiais dúcteis como o aço, existe uma deformação plástica notável antes da fratura e a superfície de fratura apresenta um estrangulamento, com um aspeto em forma de cone, conhecido como fratura dúctil.
A causa da falha deve ser analisada em aspectos como o projeto, o material, o processo, a carga de funcionamento e o ambiente. Para materiais frágeis como o ferro fundido, há pouca ou nenhuma deformação plástica antes da fratura, e a fratura desenvolve-se muito rapidamente.
A superfície da fratura é lisa, brilhante e perpendicular à tensão normal, conhecida como fratura frágil. Uma vez que não existem precursores óbvios para a fratura frágil, a ocorrência de acidentes é súbita, tornando-a uma forma muito perigosa de danos por fratura. Atualmente, a maior parte da investigação sobre a fratura centra-se na fratura frágil.
② Fratura por corrosão
Este tipo de fratura ocorre quando uma peça, sob a influência de meios corrosivos, experimenta tensões alternadas inferiores à sua resistência à tração, conduzindo a uma fratura ao longo do tempo. O aspeto macroscópico da superfície da fratura apresenta características frágeis, mesmo em materiais dúcteis.
As fissuras têm frequentemente origem na superfície e são de origem múltipla. As características de corrosão podem ser observadas na superfície da fratura.
③ Fratura frágil de baixa tensão
Existem dois tipos: um é quando os processos de fabrico inadequados ou as baixas temperaturas do ambiente de funcionamento tornam o material frágil, levando à fratura frágil sob baixa tensão.
Exemplos comuns são a fragilidade por têmpera e a fragilidade a baixa temperatura no aço. O outro tipo é a fratura frágil induzida pelo hidrogénio, que ocorre quando uma peça fratura sob tensão inferior ao limite de elasticidade do material devido à influência do hidrogénio.
A origem da fissura na fratura frágil induzida pelo hidrogénio está logo abaixo da superfície e não é um ponto único, mas uma pequena mancha. A área de propagação da fenda aparece como partículas granuladas oxidadas, contrastando fortemente com a área da fratura, e a superfície da fratura é macroscopicamente lisa.
④ Fratura por fluência
Quando uma peça metálica é sujeita a temperatura e tensão constantes durante um longo período, a deformação plástica ocorre lentamente, mesmo sob tensão inferior ao limite de elasticidade do material, acabando por conduzir à fratura da peça.
Existe uma deformação significativa perto da superfície da fratura por fluência, juntamente com muitas fissuras, principalmente fracturas intergranulares. A superfície da fratura tem uma película de óxido e, por vezes, podem também ser observadas cavidades de fluência.
⑤ Fratura por fadiga
Uma fratura por fadiga é um fenómeno de fratura induzido após um certo número de cargas cíclicas ou tensões alternadas na peça metálica. Na falha de peças mecânicas, as fracturas por fadiga representam uma grande proporção, cerca de 50% a 80%.
Os veios, as engrenagens, as bielas dos motores de combustão interna e outros estão sujeitos a cargas alternadas e a maior parte das suas fracturas são fracturas por fadiga.
As características macroscópicas das superfícies de fratura por fadiga podem ser claramente divididas em três regiões: a área de origem da fadiga, a área de propagação da fenda de fadiga e a área de fratura instantânea. A zona de origem da fadiga é o local onde a fenda de fadiga se forma inicialmente, ocorrendo normalmente na superfície da peça.
No entanto, se a superfície do material estiver endurecida ou se existirem defeitos internos, também pode ocorrer logo abaixo da superfície ou no interior da peça. A área de origem da fadiga é frequentemente uma pequena região com uma superfície lisa e limpa onde as marcas de praia não são evidentes.
A caraterística mais notável da área de propagação da fenda de fadiga são as estrias de fadiga macroscópicas e as linhas de fadiga microscópicas. As estrias de fadiga formam, grosso modo, círculos concêntricos ou arcos em torno da origem da fadiga, expandindo-se para fora como ondulações na água, perpendicularmente à direção de propagação da fenda.
A área de fratura instantânea é a região de fratura rápida que ocorre quando a fenda de fadiga se expande para um tamanho crítico. A sua caraterística macroscópica é semelhante à região de fratura rápida e aos lábios de corte na carga estática fratura por tração.
As aparências macroscópicas de vários tipos de superfícies de fratura são mostradas nas Figuras 1-4. Através do estudo das superfícies de fratura de peças partidas, é possível inferir a natureza e o tipo de fratura e encontrar a causa dos danos, pelo que podem ser tomadas medidas preventivas.
2) Análise da falha de fratura e suas contramedidas
①Análise de falhas de fratura - Os passos são os seguintes:
a. Investigação no terreno
Após a ocorrência de uma fratura, é importante investigar prontamente e registar as circunstâncias antes e depois da fratura, incluindo tirar fotografias ou vídeos, se necessário. Os fragmentos da peça partida devem ser cuidadosamente preservados para evitar a oxidação, a corrosão e a contaminação.
Não devem ser deslocados ou limpos até que as características da fratura tenham sido identificadas e fotografadas. As condições de trabalho, a situação operacional e o ambiente circundante na altura devem também ser cuidadosamente investigados e registados.
b. Análise do componente de falha primária
Quando um componente chave fracturasse, isso poderia levar à rutura de outros componentes associados. Nestes casos, é crucial estabelecer uma ordem clara de eventos e identificar com precisão o componente primário da fratura, uma vez que, se não o fizer, pode induzir em erro os resultados da análise.
O componente de falha primária pode ser estilhaçado, e os seus fragmentos devem ser recolhidos e remontados para identificar a primeira fenda, que é a fenda principal.
Comece com uma análise macroscópica da fratura, observando e analisando a fratura a olho nu ou com uma lupa de baixa potência de 20x ou menos. Antes da análise, limpe quaisquer manchas de óleo da peça danificada.
A ferrugem na fratura pode ser removida quimicamente ou electroquimicamente para remover a camada de óxido. Observar cuidadosamente a morfologia da fratura, a localização da fenda e a relação entre a fratura e a direção da deformação para determinar a relação entre a fenda e as forças envolvidas e a localização da origem da fenda.
Identificar a causa e a natureza da fratura para fornecer uma base para a análise microscópica.
Em seguida, realizar uma análise microscópica da fratura utilizando um microscópio metalográfico ou um microscópio eletrónico para analisar a relação entre a morfologia da fratura e a microestrutura; as alterações nas regiões microscópicas durante o processo de fratura; a natureza, a forma, a distribuição da estrutura metalográfica da fratura e as inclusões; juntamente com a microdureza e a origem da fenda.
d. Inspeção
Efetuar uma inspeção da estrutura metalográfica, da composição química e das propriedades mecânicas para verificar se existem defeitos macroscópicos ou microscópicos no material, a distribuição e o desenvolvimento de fissuras e se a estrutura metalográfica é normal. Verificar se a composição química do metal cumpre os requisitos e se as suas propriedades mecânicas regulares são satisfatórias.
e. Determinar a causa da avaria
Ao determinar a causa da falha de uma peça, considere factores como o material da peça, o processo de fabrico, a condição de carga, a qualidade da montagem, os anos de utilização, o meio e a temperatura no ambiente de trabalho e a condição de utilização de peças semelhantes. Combine estes factores com as características macroscópicas e microscópicas da fratura para fazer uma avaliação precisa e identificar as causas primárias e secundárias da falha da fratura.
②Determinar as contramedidas
Depois de identificar a causa da falha da fratura, considere as contramedidas das seguintes perspectivas:
a. Conceção
Durante a conceção estrutural da peça, tentar minimizar a concentração de tensões e escolher razoavelmente os materiais de acordo com o meio ambiente, a temperatura e a natureza da carga.
b. Processo
Os tratamentos de reforço da superfície podem aumentar significativamente a vida à fadiga das peças, e os revestimentos de superfície adequados podem evitar fracturas frágeis causadas por impurezas. Durante o tratamento térmico de certos materiais, a introdução de um gás de proteção no forno pode melhorar significativamente as suas propriedades.
c. Instalação e utilização
Em primeiro lugar, assegurar uma instalação correcta para evitar tensões e vibrações adicionais e evitar que as peças importantes sofram choques ou riscos. Em segundo lugar, preste atenção à utilização correcta, proteja o ambiente de funcionamento do equipamento, evite a corrosão provocada por meios corrosivos, evite diferenças excessivas de temperatura em diferentes partes do equipamento. Por exemplo, alguns equipamentos precisam de estar ao ralenti a baixa velocidade durante algum tempo durante a produção de inverno, e só depois de todas as peças terem sido pré-aquecidas é que podem funcionar sob carga.
1) Conceito básico de deformação de componentes
Durante o funcionamento do equipamento mecânico, a deformação refere-se a alterações no tamanho ou na forma de um componente devido a forças aplicadas. A deformação excessiva é um tipo chave de falha mecânica e um sinal claro de fratura dúctil.
Alguns componentes mecânicos, devido à deformação, podem causar cargas adicionais nas peças montadas, acelerar o desgaste, afetar as inter-relações entre vários componentes ou mesmo levar a resultados catastróficos, como fracturas.
Por exemplo, a deformação, como a flexão de vários veios de transmissão, a deflexão ou torção da viga principal de uma ponte rolante, a deformação por torção da viga principal de um automóvel ou a deformação de componentes básicos, como blocos de cilindros ou caixas de velocidades, pode comprometer a precisão posicional entre eles. Se a quantidade de deformação exceder os limites permitidos, o componente perderá a sua função designada.
2) Tipos de deformação da peça
① Deformação elástica de metais
A deformação elástica refere-se à parte da deformação de um metal que pode recuperar totalmente após a remoção de forças externas.
O mecanismo da deformação elástica consiste no facto de os átomos do cristal se desviarem das suas posições de equilíbrio originais sob a ação de forças externas, causando alterações na distância entre os átomos e conduzindo assim ao alongamento ou torção da rede cristalina.
Por conseguinte, a quantidade de deformação elástica é muito pequena, geralmente não excedendo 0,10% a 1,0% do comprimento original do material. Além disso, os metais cumprem a lei de Hooke dentro da gama de deformação elástica, ou seja, a tensão é diretamente proporcional à deformação.
Muitos materiais metálicos sofrerão deformação elástica retardada sob tensões abaixo do limite elástico. Sob uma certa magnitude de tensão, o espécime produzirá uma certa deformação de equilíbrio.
No entanto, esta deformação de equilíbrio não ocorre instantaneamente sob tensão, mas requer um período suficientemente longo de tensão para se desenvolver completamente. Após a remoção da tensão, a deformação de equilíbrio não desaparece instantaneamente; requer um período de tempo suficiente para desaparecer completamente.
O fenómeno em que a tensão de equilíbrio se atrasa em relação à tensão quando o material sofre uma deformação elástica é conhecido como o fenómeno do atraso de elasticidade, também designado por efeito residual elástico.
Peças como as cambotas, que foram submetidas a endireitamento a frio, voltam a dobrar após um período de tempo, um fenómeno causado pelo efeito residual elástico. A forma de eliminar o efeito residual elástico é através de recozimentoA temperatura de recozimento das peças de aço normalizadas é de 300 a 450°C.
Se uma peça metálica sofrer uma deformação elástica excessiva, para além da prevista no projeto, durante a sua utilização, isso afectará o funcionamento normal da peça. Por exemplo, durante o funcionamento de um veio de transmissão, uma deformação elástica excessiva pode levar a uma deterioração da engrenagem no veio, afectando a vida útil da engrenagem e do rolamento de rolos que a suporta.
A deformação elástica excessiva da guia ou do fuso de uma máquina-ferramenta provocará uma diminuição da precisão da maquinagem ou mesmo o não cumprimento dos requisitos de precisão da maquinagem. Por conseguinte, é crucial evitar a deformação elástica excessiva no funcionamento do equipamento mecânico.
② Deformação plástica de metais
A deformação plástica refere-se à deformação permanente de um metal que não pode ser recuperada após a remoção de forças externas.
A maioria dos metais atualmente utilizados são policristalinos e a maioria são ligas. Devido à existência de fronteiras de grão nos policristais, às diferentes orientações de cada grão e à presença de átomos de soluto e de diferentes fases nas ligas, não só dificultam e restringem a deformação de cada grão, como também dificultam seriamente o movimento das deslocações.
Por conseguinte, a resistência à deformação dos policristais é mais elevada do que a dos monocristais, tornando a deformação mais complexa. A partir daqui, pode ver-se que quanto mais fino for o grão, mais fronteiras de grão existem por unidade de volume, pelo que a resistência à deformação plástica é maior, o que significa maior resistência.
A deformação plástica dos materiais metálicos provoca alterações na sua estrutura organizacional e nas suas propriedades. A grande deformação plástica destruirá a isotropia dos policristais, exibindo anisotropia; também causará endurecimento por trabalho nos metais.
Ao mesmo tempo, devido às diferenças nas orientações dos grãos e ao efeito de bloqueio dos limites dos grãos, a deformação de cada grão e dentro de cada grão durante a deformação plástica dos policristais é desigual.
Assim, após a remoção da força externa, a recuperação elástica de cada grão é diferente, o que leva à geração de tensão interna ou tensão residual no metal. Além disso, a deformação plástica aumenta a reatividade dos átomos, causando uma diminuição da resistência à corrosão do metal.
A deformação plástica leva a alterações nas dimensões e formas de várias partes de componentes mecânicos, o que resultará numa série de consequências adversas. Por exemplo, a deformação plástica de um fuso de uma máquina-ferramenta não garante a precisão da maquinagem, conduzindo a um aumento da taxa de rejeição, e pode mesmo tornar o fuso inoperacional.
Embora a deformação plástica local de uma peça não cause falhas tão obviamente como a deformação plástica global, é também uma causa importante de falha da peça. As uniões de chaveta, as uniões estriadas, os batentes e os pinos, devido ao efeito da pressão estática, provocam normalmente uma deformação plástica local na superfície de contacto de uma ou de ambas as peças correspondentes.
À medida que a quantidade de deformação por extrusão aumenta, especialmente para as peças que se podem mover em sentido inverso, pode levar a impactos, intensificando o processo de quebra da relação de acoplamento original, o que, por sua vez, leva à falha mecânica da peça.
3) Razões para a deformação da peça
As principais causas da deformação das peças são as seguintes:
1) Stress no trabalho
Quando a tensão de trabalho, causada por cargas externas, excede o limite de elasticidade do material da peça, ocorre uma deformação permanente da peça.
2) Temperatura de funcionamento
Com o aumento da temperatura, as vibrações térmicas atómicas no material metálico se intensificam, a resistência crítica ao cisalhamento diminui e a deformação por deslizamento ocorre mais facilmente, reduzindo o limite de elasticidade do material. Ou, se a peça for aquecida de forma desigual com diferenças de temperatura significativas, grandes tensões térmicas podem causar deformação.
3) Residual Stress interno
As peças sofrem tensões internas residuais durante os processos de fabrico em bruto e de maquinagem, afectando a sua resistência estática e estabilidade dimensional. Isto não só reduz o limite elástico da peça, como também conduz a uma deformação plástica que reduz a tensão interna.
4) Defeitos de material interno
As impurezas internas, os pontos duros e a distribuição desigual das tensões no material podem causar a deformação da peça durante a utilização. É importante notar que a deformação da peça não ocorre necessariamente de uma só vez sob a influência de um único fator. Pelo contrário, é normalmente o resultado cumulativo de vários factores que actuam em conjunto.
Por conseguinte, para evitar a deformação da peça, devem ser tomadas medidas desde a conceção, processo de fabrico, utilização, manutenção e reparação para evitar e eliminar os factores acima referidos, mantendo assim a deformação da peça dentro de limites aceitáveis.
Durante a utilização, a deformação das peças é inevitável. Por conseguinte, durante as grandes revisões do equipamento, não é suficiente verificar apenas o desgaste das superfícies de contacto. A precisão posicional também deve ser cuidadosamente inspeccionada e reparada, especialmente nas máquinas que passam pela primeira grande revisão.
Deve ser dada atenção à inspeção e à reparação da deformação, porque a deformação das peças sob a influência de tensões internas termina normalmente dentro de 12 a 20 meses.
4) Estratégias para prevenir e reduzir a deformação de peças mecânicas
Na produção atual, a deformação de peças mecânicas é inevitável. As causas da deformação são multifacetadas, pelo que as medidas para atenuar a deformação devem considerar aspectos como a conceção, o processamento, a reparação e a utilização.
i) Conceção
Ao projetar, não só a resistência das peças deve ser considerada, como também deve ser dada atenção à rigidez das peças, juntamente com questões relacionadas com o fabrico, montagem, utilização, desmontagem e reparação.
a. Escolher o material adequado, tendo em conta o seu desempenho no processo, como a fluidez e a contração da fundição; a forjabilidade e a propriedade de forjamento a frio; a tendência de fissuração a frio e a quente da soldadura; a maquinabilidade da maquinagem; a temperabilidade e a fragilidade do tratamento térmico, etc.
b. Selecionar a estrutura adequada, organizar os componentes de forma lógica e melhorar as condições de tensão das peças. Por exemplo, evitar cantos e arestas vivas, substituí-los por cantos arredondados, chanfros, perfurar orifícios de processamento ou engrossar as peças em áreas com diferenças de espessura significativas; organizar bem a posição dos orifícios, mudar os orifícios cegos para orifícios passantes; para peças de forma complexa, considerar a utilização de uma estrutura combinada, estrutura embutida, etc.
c. Na conceção, deve também ser dada atenção à aplicação de novas tecnologias, novos processos e novos materiaispara reduzir a tensão interna e a deformação durante o fabrico.
ii) Processamento
Durante o processamento, deve ser adoptada uma série de medidas de processo para evitar e reduzir a deformação.
a. Deve ser aplicado um tratamento de envelhecimento à matéria-prima para eliminar a sua tensão residual.
b. Ao formular o procedimento de processamento de peças mecânicas, devem ser adoptadas medidas para reduzir a deformação na disposição das operações e etapas, bem como no equipamento e operações do processo. Por exemplo, de acordo com o princípio da separação do processamento grosseiro e fino, deixar um tempo de armazenamento no meio para facilitar a eliminação do stress interno.
c. A conversão de referências deve ser minimizada durante o processamento e a reparação de peças mecânicas, tentar manter a referência do processo para utilização na reparação, reduzir os erros causados por referências não uniformes durante o processamento da reparação.
Para as peças que foram submetidas a tratamento térmico, é necessário ter em atenção a reserva de margem de maquinagem, o ajuste das dimensões de maquinagem e a pré-deformação.
Depois de compreender o padrão de deformação das peças, a deformação inversa pode ser adicionada antecipadamente, o que pode ser contrariado após o tratamento térmico; a tensão também pode ser pré-adicionada ou a geração e alteração da tensão podem ser controladas, de modo a que a deformação final cumpra os requisitos e o objetivo de reduzir a deformação seja alcançado.
iii) Reparação
a. Para minimizar a tensão e a deformação causadas durante a reparação, não basta verificar o estado de desgaste da superfície correspondente durante as grandes reparações mecânicas, a precisão posicional de cada uma delas também deve ser cuidadosamente inspeccionada e reparada.
b. Devem ser estabelecidas normas de reparação razoáveis, e ferramentas especiais, ferramentas de inspeção e ferramentas de medição devem ser concebidos. Simultaneamente, deve ser dada ênfase à promoção de novas tecnologias e processos de reparação.
iv) Utilização
a. Reforçar a gestão do equipamento, aplicar rigorosamente os procedimentos operacionais de segurança, intensificar a inspeção e a manutenção do equipamento mecânico para evitar sobrecargas e sobreaquecimento localizado.
b. É igualmente importante instalar corretamente o equipamento. As máquinas-ferramentas de precisão não devem ser utilizadas para maquinação grosseira. Armazenar corretamente as peças sobressalentes e os acessórios.
Influência de vários factores durante a utilização
O equipamento mecânico deteriora-se gradualmente ou envelhece devido a vários factores durante a utilização, levando a avarias ou mesmo à perda da funcionalidade pretendida. Os principais factores externos são os seguintes:
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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