Normas do trabalho de graduaçÃO



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unesp UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA

CAMPUS DE GUARATINGUETÁ

FACULDADE DE ENGENHARIA





TRABALHO DE GRADUAÇÃO





Projeto




Curso de Engenharia Mecânica ( ) Integral (X) Noturno




Aluno: xxxxxxx n°




Orientador: Marcelo Augusto Santos Torres




Início do Trabalho: março de 2010




1. Tema: Mecânica da Fratura Elasto- Plástica




2. Objetivo

O trabalho proposto

O objetivo deste trabalho é o estudo do comparativo da resistência à fratura, após processo de solda a topo por resistência, do aço SAE1010AA (atualmente usado par confecção de aros de rodas) e do aço ARBL S275JR (CST) nas mesmas condições.







3. Descrição e justificativa do trabalho
A constante busca pela melhoria da qualidade e o aumento da competitividade advindo da globalização fazem com que as empresas proponham inovações que possam contribuir para o sucesso de seus produtos e serviços. Na indústria de autopeças não é diferente: as inovações são importantes e auxiliam na redução de custo, aumento da qualidade e ampliação do número de clientes.

A matéria-prima é responsável por grande parte do custo de um produto. No caso deste trabalho, o produto em questão são rodas sem câmara feitas em aço para caminhões e ônibus. Rodas sem câmara são constituídas por dois componentes: o disco e o aro (Figura 01). O aço utilizado atualmente na produção do aro destas rodas é o SAE1010AA. Contudo, a indústria tem buscado alternativas para este aço na confecção dos aros. A motivação para esta substituição é a necessidade imposta pelo mercado para a redução de peso da roda. Dentro das possibilidades existentes no mercado nacional, visando possível fornecimento para a produção em escala industrial de rodas, aparecem os aços ARBL. Com a utilização de um aço ARBL para a manufatura do aro, espera-se atingir uma redução de cerca de 10% no peso do aro, o que para uma roda 22,5x8,25 (caminhão) pode representar cerca de 3 kg de aço por peça produzida.



Figura 01. Componentes de uma roda sem câmara para caminhões e ônibus


O aço ARBL escolhido para este trabalho foi o S275JR (CST), selecionado com base na norma NBR-8267 que trata dos aços indicados para produção de rodas para caminhões e ônibus e também pelo conhecimento do processo de manufatura e das especificações do produto (roda) adquiridos pelo grupo de pesquisa em que este trabalho está inserido. Para a produção de aros de aço para rodas é empregado o processo de soldagem por resistência devido à sua alta produtividade e baixo custo de operação. No entanto, como todo o processo de soldagem, sua qualidade é influenciada por variáveis que dependem de fatores dimensionais, de forma, metalurgicos e físico-químicos. Sendo assim, é necessário conhecer os possíveis efeitos destas varáveis no aço utilizado. A maioria das falhas em soldas é causada pela iniciação e posterior propagação de trincas a partir de defeitos induzidos pelo processo. Portanto, a capacidade de resistência à propagação de trincas do aço S275JR (CST) deve ser analisada e comparada com o aço o SAE1010AA atualmente utilizado. Para materiais média resistência mecânica e boa tenacidade à fratura, como é o caso do material estudado aqui, o processo de fratura é controlado primariamente pela intensa deformação adjacente à ponta da trinca e que a separação das superfícies da trinca, na ponta da mesma, ou abertura na ponta da trinca, é uma medida desta deformação. A propagação da trinca inicia-se, assim, em um valor crítico dessa abertura na ponta da trinca. Em inglês: “ Crack Tip Opening Displacement” –CTOD. A medida da abertura da trinca é representada por . Deve-se calcular então um valor de abertura crítico da trinca c a partir do qual o material provocará a ruptura da estrutura. Em laboratório, a maneira mais comum de se medir CTOD é através do ensaio do corpo-de-prova com fissura na extremidade sujeito a carga aplicada em 3 pontos (figura 02).

Figura 02: Corpo-de-prova para CTOD com apoio em três pontos (ANDERSON, 2005)


A equação abaixo mostra a relação entre CTOD e V (abertura da boca da trinca), a qual é determinada empregando-se um medidor de deslocamento (clip gauge) durante o ensaio.

r = fator de rotação adimensional, que varia de 0 a 1.

V = abertura da boca do trinca.
Portanto, ensaios de CTOD deverão ser feitos tanto para o aço atualmente usado na fabricação dos aros das rodas (SAE1010AA) como para o aço deste trabalho (S275JR) Os corpos de prova para os ensaios de CTOD serão confeccionados da região que envolve o metal de solda, ZTA (Zona Termicamente Afetada) e metal base (figura 03).

Figura 03. Representação da seção transversal da solda.


Os resultados obtidos neste trabalho deverão juntar-se a outros ensaios feitos no nosso grupo de pesquisa visando determinar a viabilidade de substituição do aço (SAE1010AA) na fabricação do aro das rodas.








4. Metodologia
Os ensaios deverão seguir os procedimentos revistos na norma ASTM E 1290 – 08





5. Exeqüibilidade
Os materiais soldados cedidos pela fabricante de rodas IOCHPE-MAXION rodas e chassis para a confecção dos corpos de prova já se encontram disponíveis. Os ensaios de CTOD poderão ser feitos no DMT/FEG que possui máquina servo-hidráulica apropriada para tal.





6. Cronograma de Execução

Etapa 1: Estudo Bibliográfico

Etapa 2:Confecção dos corpos de prova para os ensaios de CTOD.

Etapa 3: Ensaios de CTOD

Etapa 4: Análise e discussão dos resultados

Etapa 5: Elaboração da Monografia



Demonstração cronológica das etapas ( 2010 )


Etapa

Mar.

Abr.

Mai.

Jun.

Jul.

Ago.

Set.

Out.

Nov.

1

X

X

X

X

X

X










2

X

X

X



















3




X

X

X

X













4










X

X

X

X







5










X

X

X

X

X

X



7. Bibliografia
DONATO, G.H.B. CRAVEIRO, S. RUGGIERI, C. Avaliação experimental dos parâmetros de tenacidade CTOD e integral J em espécimes de flexão SE(B) utilizando o método ETA. Tecnologia em Metalurgia e Materiais, vol. 3 n. 2, p 29-33, São Paulo, 2006.
STROHAECKER, T.R. Mecânica da Fratura. Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Escola de Engenharia, Laboratório de Metalurgia Física. 99p.
BROEK, David. Elementary engineering fracture mechanics. 4.ed. Dordrecht: Martinus Nijhoff Publishers, 1987.
ANDERSON, T. L. Fracture mechanics: fundamentals and applications. 3.ed. Boca Raton: Taylor & Francis, 2005.
CÂNDIDO, Luiz Cláudio; GODEFROID, Leonardo Barbosa, SILVA, José Geraldo Araújo Silva. Comportamento em fadiga de um aço estrutural patinável soldado. Revista Escola de Minas. V.55, n.2, 2002

Prof. _Dr Marcelo Augusto Santos Torres __________________

(Orientador) (Aluno)


Aprovação no Conselho de Curso

Data








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