Título

ANÁLISE DE FALHA DE UM CILINDRO PARA LAMINAÇÃO DE VIDRO

FAILURE ANALYSIS OF GLASS ROLLING MILL ROLL

Autoria

Echeverri, Edwan Anderson Ariza; Ramírez, Mario González; Tschiptschin, André Paulo

DOI

10.5151/2594-5327-21094

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Resumo

Cilindros de laminação de vidro operam sob condições severas de solicitação térmica, suportando tensões compressivas e trativas decorrentes de choques térmicos em pequenos intervalos de tempo. A presença de eventuais defeitos de fabricação intensifica as solicitações mecânicas e térmicas tornando mais crítica a sua utilização, comprometendo a vida útil do cilindro e elevando os custos de manutenção. O objetivo desse trabalho é analisar a causa da falha de um cilindro para laminação de vidro que rompeu após seis campanhas de laminação. Para isso, foram comparados os resultados metalográficos, fractográficos, microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura e os de modelagem do tratamento térmico de têmpera ao ar, a fim de avaliar as tensões residuais térmicas e de transformação no cilindro. A modelagem pelo método dos elementos finitos focou tanto as tensões térmicas e de transformação durante o tratamento térmico como as tensões decorrentes dos gradientes térmicos desenvolvidos durante operação do cilindro, abaixo da temperatura de transformação. O estudo permitiu obter uma boa correlação das tensões simuladas com os resultados das análises da fratura do cilindro.

 

Glass rolling mill rolls operate under severe thermal stresses. Compressive and tensile stresses resulting from thermal shocks arise in short time periods. Manufacturing defects intensify thermal and mechanical stresses impairing the cylinder’s lifespan and increasing maintenance costs. The aim of the study is to analyze the cause of failure of a glass rolling mill roll which broke after six rolling campaigns. The broken roll was characterized by metallographic and fractographic techniques. Mathematical modeling of the air quenching process was carried out, in order to assess the residual stresses that arise from thermal gradients and phase transformation during heat treatment of the roll and also from thermal gradients developed during the cylinder operation, below the transformation temperature. A good correlation between the numerical simulations and metallographic and fractographic results were obtained.

Palavras-chave

Cilindro de laminação de vidro; Modelagem por elementos finitos; Tensões residuais.

Rolling mill glass roll; Finite element modeling; Residual stress.