Título

ANÁLISE DE FALHA DE ENGRENAGENS DE REDUTORES GRANDE PORTE

FAILURE ANALYSIS OF GEARS OF LARGE TRANSMISSION SYSTEMS

Autoria

Ihara, Larissa Mitie; Tanaka, Deniol Katsuki

DOI

10.5151/1516-392X-27877

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Resumo

Foram encontrados vários casos de falha de engrenagens de redutores de grande porte, aplicados em turbogeradores em usinas de cogeração. Este trabalho tem como objetivo a análise de falha dessas engrenagens bihelicoidais. Engrenagens operam sob condição de carregamento cíclico variável, logo seus principais modos de falha são fadiga de contato e por flexão de dentes. A engrenagem estudada, fabricada em aço 18CrNiMo7-6, foi utlizada em campo e apresentou fratura em dois dentes. Realizou-se uma análise de espectrofotometria para confirmação da composição química do material base. Uma análise microestrutural foi realizada utilizando microscopia óptica, revelando que a microestrutura corresponde a martensita com austenita retida. Foi feito um perfil de microdureza no plano transversal do dente, que indicou uma camada cementada efetiva de 2.150 μm e dureza de 715 HV0.1 na superficie. Foi feita uma fractografia macroscópica para determinação das caracteristicas da fratura, o que permitiu identificar marcas de praia e deltas de rio. Aliado a isso, foram feitas imagens por microscopia eletrônica de varredura, determinando o local do início da trinca. A partir dessas evidências, pôde-se concluir que o mecanismo de falha predominante foi fadiga por flexão de dente.

 

Several cases of gear failure occurred in large transmission systems, applied to turbogenerators in cogeneration power plants. This work aims to do the failure analysis of the material of these double helical gears. Gears operate under variable cyclic stress, hence the main modes of failure are contact and bending fatigue. The studied gear, manufactured in 18CrNiMo7-6 steel, worked on the field and presented fracture of two teeth. An analysis of spectrophotometry confirmed the chemical composition of the base material. A microstructural analysis was conducted by means of an optical microscope, which revealed that the microstructure corresponds to martensite and retained austenite. A microhardness profile was completed, which denoted an effective carburised layer of 2,150 μm and hardness of 715 HV0.1 on the surface. A macroscopical fractography was done, in order to determine features of the fracture, which allowed for identification of beach marks and river deltas. In addition, imaging by scanning electron microscopy determined the crack iniation site. Based on this evidence, it could be concluded that the predominant failure mechanism was tooth bending fatigue.

Palavras-chave

Análise de falha, Engrenagens, Fractográfia, Fadiga

Failure analysis, Gears, Fractography, Fatigue