Title

DESENVOLVIMENTO DE DISPOSITIVO PARA AVALIAR A FADIGA FUNCIONAL DE LIGAS DE Ti-Ni COM MEMÓRIA DE FORMA

DEVELOPMENT OF A DEVICE TO STUDY THE FUNTIONAL FATIGUE IN A Ti-Ni SHAPE MEMORY ALLOY

Authorship

Silva, Karla Carolina Alves da; Oliveira, Carlos Augusto do Nascimento; Rocha, José Orlando Silveira; Gonzalez, Cezar Henrique; Filho, Oscar Olímpio de Araújo; Rolim, Tiago Leite; Silva, Fernando Henrique Sousa

Silva, Karla Carolina Alves da

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Oliveira, Carlos Augusto do Nascimento

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Rocha, José Orlando Silveira

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Gonzalez, Cezar Henrique

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Filho, Oscar Olímpio de Araújo

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Rolim, Tiago Leite

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Silva, Fernando Henrique Sousa

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DOI

10.5151/1516-392X-27056

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Abstract

Esse trabalho tem por objetivo, propor a utilização de um dispositivo, criado na UFPE, para estudar a fadiga funcional e mecânica num atuador de Ti-Ni com memória de forma. Inicialmente, fios de Ti-Ni com efeito memória de forma, com 0,89 mm de diâmetro, foram submetidos a um tratamento térmico de homogeneização por 24 horas a temperatura de 500ºC e têmpera em água a 25ºC. Posteriormente, os mesmos foram submetidas a calorimetria diferencial de varredura para obtenção das temperaturas de transformação. De posse desses dados, foram confeccionados atuadores com a forma de mola helicoidal. Utilizando o dispositivo proposto, esses atuadores foram submetidos às deformações cíclicas, com expansão total de 10mm, num banho térmico programável, a temperatura constante de 85ºC, na condição supereslástica, essa etapa é denominada neste trabalho de ciclo rápido. Com o objetivo de analisar o efeito dessas deformações cíclicas sobre as temperaturas de transformação e a capacidade de recuperação de forma dos atuadores foi realizada um segunda etapa, aqui denominada de ciclo lento. Nessa etapa, os atuadores foram solicitados à esforços de tração equivalentes a tensão de cisalhamento no fio de 70 MPa, dentro do intervalo de temperatura entre 15°C e 85°C, e tiveram o deslocamento e as temperaturas de transformação monitorados por um sensor LVDT e por um termopar respectivamente. Os ciclos rápidos e lentos são intercalados periodicamente. Dessa forma, observou-se a influência da ciclagem termomecânica na degradação do efeito de memória de forma.

This work aims to propose the use of a device, created at university to study the functional and mechanical fatigue in actuator Ti-Ni shape memory. Initially, a wireless Ti-Ni alloy with shape memory effect, with a 0,89 mm in diameter were subjected to a homogenizing heat treatment for 24 hours at a temperature of 500°C and quenching in water at 25°C. Subsequently, they were subjected to differential scanning calorimetry to obtain the transformation temperatures. With this data, they were fabricated actuators with the form of coil spring. Using the proposed scheme, these actuators were subjected to cyclic deformations, with full expansion of 10mm, a programmable thermal bath, a constant temperature of 85°C, in supereslastic condition, this step is referred to in this work fast cycle. In order to analyze the effect of these cyclic deformation on transformation temperatures and resilience so the actuators was held one second stage, here called slow cycle. At this stage, the actuators were obtained from the tensile stress equivalent shear stress in the wire 70 MPa, within the temperature range between 15°C and 85°C and had the displacement and processing temperatures monitored by a sensor LVDT and a thermocouple respectively. The fast and slow cycles are interspersed periodically. Thus, there is influence of thermo cycling in the degradation of the shape memory effect.

Keywords

Ligas de Ti-Ni, Efeito memória de forma, Transformação de fase, Fadiga termoelástica e dispositivo de fadiga

Ti-Ni alloy, Shape memory effect, Martensitic transformation and functional fatigue