Título

INFLUÊNCIA DE TENSÕES RESIDUAIS COMPRESSIVAS NO COMPORTAMENTO EM FADIGA DE UM FERRO FUNDIDO NODULAR PERLÍTICO

INFLUENCE OF COMPRESSIVE RESIDUAL STRESS ON FATIGUE BEHAVIOR OF DUCTILE CAST IRON

Autoria

Maluf, Omar; Castro, Danilo Borges Villarino de; Rossino, Luciana Sgarbi; Angeloni, Maurício; Spinelli, Dirceu

DOI

10.5151/2594-5327-5

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Resumo

O processo de roleteamento é um tratamento superficial comumente utilizado em peças fabricadas em aços e ferros fundidos nodulares, com o intuito de melhorar as propriedades de resistência à fadiga destes materiais. Este processo endurece e introduz tensões compressivas na camada superficial do material através de deformação controlada, provocando uma resultante de tensões residuais compressivas que atuam na superfície da peça submetida a carregamentos cíclicos. O objetivo deste trabalho foi o estudo do efeito do roleteamento superficial sobre a resistência em fadiga de um ferro fundido nodular de matriz perlítica, utilizado na fabricação de virabrequins pela indústria automobilística. Foram realizados ensaios de fadiga por flexão rotativa em corpos de prova lisos e com entalhe. Os corpos de prova com entalhe foram divididos em dois grupos, com e sem roleteamento superficial. Foi utilizado entalhe com geometria semicircular com raio de 1,20 mm e profundidade de 0,70 mm. Para o processo de roleteamento foi utilizado um rolete com diâmetro de 15 mm e raio de curvatura de 1,30 mm com uma força de compressão aplicada de 2390 N. A introdução de tensões residuais compressivas pelo trabalho a frio dificultou a nucleação de trincas na camada superficial dos entalhes roleteados, conforme ficou evidenciado no aumento do limite de fadiga obtido para o material entalhado e roleteado, que cresceu de 168 MPa, na condição sem tratamento mecânico, para 483 MPa, para o material roleteado.

 

Rolling process is a surface treatment commonly used in in parts fabricated with steel and ductile cast iron, to improve fatigue properties of these materials. This process hardens and introduces compressive residual stress to the surface of the material through the application of controlled strains, causing a reduction of resulting tensile stress at part surface under cyclic loading. The aim of this work was the study of the effect of surface rolling on high cycle fatigue behavior of a pearlitic ductile cast iron used in crankshaft by automotive industries. Rotating bending fatigue tests were performed in both smooth and notched specimens. The notched specimens were divided into two groups: with and without surface rolling treatment. The specimens notch geometry was semicircular with radius of 1.20 mm and depth of 0.70 mm. The rolling treatment was carried out using a roller with diameter of 15 mm, curvature radius of 1.30 mm and a compression force of 2390 N. The introduction of compressive residual stresses under cold work made difficult the crack nucleation on the rolled surface of the notch, as was evidenced in increasing the fatigue limit of the material obtained for notched and rolled, which grew from 168 MPa under the condition without mechanical treatment to 483 MPa for the rolled material.

Palavras-chave

Roleteamento; Fadiga; Tensão residual; Ferro fundido nodular.

surface Rolling. Fatigue. Residual stress. Ductile cast iron.