analise de falha na soldagem_codigo do topico mmat-7 (4h)

8/20/2019 Analise de Falha Na Soldagem_Codigo Do Topico MMAT-7 (4h)

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Generalidades das FalhasMecânicas por Deformação e

Fratura

Prof. Jorge A. R. Duran

Depto. de Eng. MecânicaUniversidade Federal FluminenseVolta Redonda RJ

[email protected]

mailto:[email protected]:[email protected]


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Objetivos

• Apresentar e discutir os aspectos maisrelevantes das falhas mecânicas pordeformação e fratura em peças e estruturas.

• Classificar os principais mecanismos de fraturaem metais.

• Apresentar algumas considerações sobre a

análise das superfícies de fratura (fratografia)e sua relação com o mecanismo de falhapredominante.


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Sumário

• Classificação das falhas em materiaisestruturais.

• Classificação dos principais mecanismos defratura: fratura por coalescência de cavidades,fratura por clivagem, fratura intergranular efratura por fadiga.

• Fratografia e relação com o mecanismo defalha.


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Esquema de caracteristicas microestruturais dosmateriais metálicos


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Definição e Classificação das FalhasMecânicas.

• falha é algum tipo de perda da funcionalidade

• falhas mecânicas são devidas primariamente

às tensões provocadas pelas cargas de serviço.

• Não basta manter as tensões abaixo daresistência: algumas complexidades adicionais

que podem aparecer são: estados multiaxiais,existência de trincas, variação das tensõescom o tempo etc.

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Tipos Básicos de Falhas Mecânicas

• Deformação• Fratura

• Corrosão

• Desgaste


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Deformações elásticas e plásticas(independentes do tempo)

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Deformações elásticas e plásticas(dependentes do tempo)

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Curvas s x e típicas da fraturadúctil e frágil em tensão uniaxial

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Revisão de estados tensionais sob cargassimples em eixos maciços. Fratura dúctil e frágil

por sobrecarga.


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Fratura dúctil em tração uniaxial


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Fratura dúctil (esquerda) e frágil(direita) em um aço ao carbono


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Ensaios de Tenacidade à Fratura

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Mecanismos de Fratura

Fratura Dúctil por coalescência de cavidades (transgranular).

Aço de médio carbono 0.4%, temperatura ambiente.


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Fratura Dúctil por coalescência de cavidades (transgranular).Alumínio 6061-T6. Observa-se a presencia de precipitados no

fundo das cavidades.


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Fratura Dúctil por coalescência de cavidades (transgranular).

Liga de Alumínio-Lítio 8090-T8511.


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Fratura Frágil por Clivagem (transgranular). Aço de

médio carbono 0.4%, baixas temperaturas.


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Fratura por Clivagem de um aço de baixa liga A508 Classe 3.


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Esquema de formação dos “padrões de rio” (river patterns)


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Os “padrões de rio” (river patterns) em detlahe. Aço de baixa

liga A 508 Classe C


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Transição frágil – dúctil devido àtemperatura em aços BCC


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Fratura Intergranular sem coalescência de cavidades.


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Fratura Intergranular sem coalescência de cavidades. Observe

as estrias de fadiga nas facetas do contorno de grão.


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Fratura Intergranular em um tanque de aço para

armazenamento de amônia.


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Fratura por Fadiga

Falha por Fadiga

Nucleação eCrescimento de

Trincas Curtas

Propagação de

Macro-Trincas


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Fratura por Fadiga

• Algumas das características específicas dasfalhas por fadiga: – A superfície de fratura resulta de um processo de

trincamento (propagação de trincas por fadigaFCG)

– Em alguns casos é possível identificar a região (ouregiões) de nucleação da trinca.

– É possível diferenciar a região de trincamento(FCG) da de fraturamento (MVC, Clivagem ou IGfracture).


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Fratura por Fadiga


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Fratura por Fadiga

Transição entre os períodos de iniciação e propagação: liga de

alumínio 2024 T3.


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Fratura por Fadiga

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Esquema de nucleação de uma trinca por fadiga.


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Desenvolvimento de bandas de deslizamento cíclicas em uma

liga de cobre puro: Sm=0, Sa=77.5MPa, N=2e6 ciclos.

Fratura por Fadiga


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Nucleação de uma trinca por fadiga na flexão rotativa de uma

liga de Al.

Fratura por Fadiga


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Superfície de fratura por fadiga do eixo traseiro de uma carro.

(20 mm de diâmetro).

Fratura por Fadiga


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Superfície de fratura por fadiga do eixo do leme de uma

embarcação.

Fratura por Fadiga


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38Superfície de fratura por fadiga do eixo de um laminador.

Fratura por Fadiga


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39Superfície de fratura por fadiga do eixo de um laminador.

Fratura por Fadiga


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Esquema de uma curva típica de propagação de trincas por

fadiga (FCG).

Fratura por Fadiga


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41Esquema da extensão da trinca em um ciclo de carga.

Fratura por Fadiga


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Correspondência entre as estrias de fadiga e os ciclos de carga

em uma liga de Al.

Fratura por Fadiga


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Estrias de Fadiga em um parafuso de alta resistência.

Fratura por Fadiga


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Observações Finais

• Denomina-se de trincamento o processo depropagação de uma trinca por fadiga. Este processotem o parâmetro linear elástico DK como sua principalforça motriz. A superfície de fratura atravessa os grãosao longo de planos cristalógráficos bem definidos que,no entanto, não devem ser confundidos com os planosde clivagem.

• Quando a trinca por fadiga atinge o seu tamanhocrítico, a força motriz não é mais a gama e sim o

máximo de K. O processo de fratura que se segue,chamado de fraturamento por sobrecarga poderáseguir algum dos mecanismos clássicos deste tipo defalha: coalescência de cavidades, clivagem e fraturaintergranular.


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Bibliografia Principal

1. Dowling NE (2007), Mechanical Behavior ofMaterials, 3rd ed. Prentice Hall, Inc. New Jersey,USA.

2. Anderson TL (2005), “Fracture Mechanics.Fundamentals and Applications”, Taylor &Francis Group, 3rd ed., Florida, USA.

3. Jansen MM, Zuidema J, Wanhill RJH (2006),“Fracture Mechanics”, 2nd edition, VSSD, The

Netherlands.4. Schijve J (2009) “Fatigue of Structures and

Materials”, 2nd ed. Springer, The Netherlands.

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