Title

EFEITO DE SUCESSIVOS REPAROS DE SOLDA TIG NA RESISTÊNCIA À FADIGA POR FLEXÃO ALTERNADA DO AÇO ABNT 4130 EMPREGADO EM AERONAVES MONOMOTORES

EFFECTS OF SUCCESSIVE TIG WELDING REPAIRS ON BENDING FATIGUE STRENGTH OF AISI 4130 STEEL USED IN CRITICAL AIRCRAFT COMPONENTS

Authorship

Nascimento, Marcelino Pereira do; Voorwald, Herman Jacobus Cornelis; Filho, João da Cruz Payão; Pereira, Celso Pinto Morais

Nascimento, Marcelino Pereira do

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Voorwald, Herman Jacobus Cornelis

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Filho, João da Cruz Payão

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Pereira, Celso Pinto Morais

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DOI

10.5151/2594-5327-14955

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Abstract

Este estudo tem por objetivo analisar os efeitos dos sucessivos retrabalhos de solda TIG (comuns na fabricação e ao longo da vida útil de estruturas aeronáuticas) na resistência à fadiga por flexão alternada do aço ABNT 4130, amplamente utilizado em componentes considerados críticos à segurança de vôo de aeronaves monomotores (“e.g., Ipanema/NEIVA”). Visando a simular os efeitos de manobras bruscas, das rajadas de vento, da vibração do motor e do empuxo aplicado pelas hélices, os quais geram esforços cíclicos de flexão nas juntas soldadas do componente “berço do motor”, foram realizados ensaios de fadiga por flexão alternada em corpos-de-prova confeccionados de chapas laminadas com 1,10 mm (0,045 in) de espessura. Os ensaios foram realizados em um equipamento SCHENK PWS, com razão de carga R = -1, sob amplitude constante, freqüência de 30 Hz e na temperatura ambiente. Constatou-se a baixa resistência à fadiga por flexão alternada do aço ABNT 4130 induzida pelo processo de soldagem e seu agravamento com a seqüência de retrabalhos. Análises das microestruturas e do perfil de microdureza do material-base, da ZAC e do metal de solda, bem como do fator geométrico do cordão de solda complementaram o estudo.

The aim of this study was to analyze the effect of successive TIG welding repairs on the bending fatigue strength of AISI 4130 steel, which is widely employed in critical to the flight- safety aircraft components. In order to simulate the abrupt maneuvers, wind bursts, motor vibration and helixes efforts, which generate bending cyclical loadings at the welded joints of a specific aircraft component called "motor cradle", experimental bending fatigue tests were carried out on specimens made from hot-rolled steel plate, 1,10 mm (0,045 in) thick, by mean of a SCHENK PWS equipment, with load ratio R = -1, under constant amplitude, at 30 Hz frequency and room temperature. It was observed decrease of the bending fatigue strength after the TIG welding process application on AISI 4130 steel and subsequent decrease due to re-welding sequence as well. Microstructural analyses and microhardness measurements on the base material, heat-affected zone (HAZ) and weld metal, as well as the effects of the weld bead geometry on the obtained results complemented the referred study.

Keywords

Resistência à fadiga; Reparos de solda.

Fatigue resistence; Eelding repairs.