Influência da velocidade de carregamento em um ensaio de tração

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Avaliação do comportamento em fadiga de uma liga Ti-6Al-4V tratada termicamente

Neste trabalho analisou-se influência da microestrutura na vida em fadiga de um pino que exerce função de fusível mecânico em mangotes transportadores de petróleo. O pino é fabricado a partir da liga de titânio Ti-6Al-4V, e a comparação será entre as microestruturas: parcialmente equiaxial (Denominada Equiaxial), completamente equiaxial (Pontos Triplos) e acicular (Widmanstätten). Estes pinos são projetados para romper em caso de sobrecarga, porém eles estão rompendo por fadiga antes do tempo esperado. Portanto, o objetivo desse trabalho foi tentar produzir uma microestrutura com mesma tensão de ruptura do pino original, porém com máxima resistência à fadiga. Este trabalho dá seqüência a um projeto realizado no LAMEF, onde foi estudado o caso da falha prematura dos pinos e, após, os pinos foram reprojetados através da mudança no raio de concordância. O projeto resultou em um notável aumento na vida útil desses pinos (SENNA 2003). Através da literatura, constatou-se que a microestrutura acicular possui boa resistência a propagação de trinca, enquanto a microestrutura equiaxial possui boa resistência à nucleação de trinca. A partir desses dados foram realizados tratamentos térmicos para obtenção das diferentes microestruturas e, após, realizados ensaios mecânicos. Os resultados foram comparados e discutidos, e serão abordados no decorrer deste trabalho.This paper analyses the fatigue life of a pin, which exerts mechanical fuse’s function in hoses that transports oil, through different microstructures. The pin is produced from Ti- 6Al-4V alloy and the comparison is going to be among the microstructures: so-called equiaxed, fully equiaxed (Triple Points) and acicular (Widmanstätten). These pins are projected to break in case of overload, but it is breaking by fatigue, before of time expected. Therefore, the objective of this study was trying to obtain a microstructure with the same rupture stress of the original pin, but with maximum fatigue resistance. This paper has sequence in a project study realized at LAMEF, where was studied a case of failure in the pins, and after that the pins’ geometry was redesigned, decreasing the radius. The study has resulted in a notable increasing on fatigue’s life of this pins (SENNA 2003). According the literature, was observed that the acicular microstructure has good crack’s propagation resistance, while the equiaxed microstructure has good crack’s initiation resistance. From these information, were done heat treatments in order to obtain the different microstructures, after that was done mechanic essays. The results were compared and discussed, and it will be approach in the present paper

Avaliação do comportamento em fadiga de uma liga Ti-6Al-4V tratada termicamente

Neste trabalho analisou-se influência da microestrutura na vida em fadiga de um pino que exerce função de fusível mecânico em mangotes transportadores de petróleo. O pino é fabricado a partir da liga de titânio Ti-6Al-4V, e a comparação será entre as microestruturas: parcialmente equiaxial (Denominada Equiaxial), completamente equiaxial (Pontos Triplos) e acicular (Widmanstätten). Estes pinos são projetados para romper em caso de sobrecarga, porém eles estão rompendo por fadiga antes do tempo esperado. Portanto, o objetivo desse trabalho foi tentar produzir uma microestrutura com mesma tensão de ruptura do pino original, porém com máxima resistência à fadiga. Este trabalho dá seqüência a um projeto realizado no LAMEF, onde foi estudado o caso da falha prematura dos pinos e, após, os pinos foram reprojetados através da mudança no raio de concordância. O projeto resultou em um notável aumento na vida útil desses pinos (SENNA 2003). Através da literatura, constatou-se que a microestrutura acicular possui boa resistência a propagação de trinca, enquanto a microestrutura equiaxial possui boa resistência à nucleação de trinca. A partir desses dados foram realizados tratamentos térmicos para obtenção das diferentes microestruturas e, após, realizados ensaios mecânicos. Os resultados foram comparados e discutidos, e serão abordados no decorrer deste trabalho.This paper analyses the fatigue life of a pin, which exerts mechanical fuse’s function in hoses that transports oil, through different microstructures. The pin is produced from Ti- 6Al-4V alloy and the comparison is going to be among the microstructures: so-called equiaxed, fully equiaxed (Triple Points) and acicular (Widmanstätten). These pins are projected to break in case of overload, but it is breaking by fatigue, before of time expected. Therefore, the objective of this study was trying to obtain a microstructure with the same rupture stress of the original pin, but with maximum fatigue resistance. This paper has sequence in a project study realized at LAMEF, where was studied a case of failure in the pins, and after that the pins’ geometry was redesigned, decreasing the radius. The study has resulted in a notable increasing on fatigue’s life of this pins (SENNA 2003). According the literature, was observed that the acicular microstructure has good crack’s propagation resistance, while the equiaxed microstructure has good crack’s initiation resistance. From these information, were done heat treatments in order to obtain the different microstructures, after that was done mechanic essays. The results were compared and discussed, and it will be approach in the present paper

Caracterização microestrutural de ponteiras produzidas em ferro fundido nodular com carbonetos austemperado

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Avaliação da vida em fadiga de placas ósseas metálicas sob condições pre-operatórias

Placa óssea é o nome designado para os implantes sintéticos utilizados como suporte – a fim de auxiliar na consolidação óssea − quando por algum motivo ocorrer fratura do sistema ósseo do corpo humano. Esta tese investiga o comportamento em fadiga de placas ósseas, do tipo DCP (Dynamic Compression Plate), utilizadas no tratamento de fraturas do fêmur, fabricadas em aço inoxidável e submetidas a condições pré-operatórias. A deformação pré-operatória é uma prática comum realizada antes da operação cirúrgica, a qual consiste no encurvamento do componente, com o objetivo de ajustar a placa à anatomia do osso, aumentando a compressão nos ossos fraturados e facilitando a consolidação óssea. O encurvamento da placa gera deformação plástica permanente no metal, sendo previsto na norma de placas ósseas da série ABNT NBR 15676 (equivalente à ASTM F 382). Contudo, na mesma série de normas, é recomendado que o ensaio de fadiga em flexão seja conduzido sem a deformação da placa, o que não condiz com a realidade de utilização do componente. Desta forma, uma investigação aprofundada sobre as tensões residuais impostas pelo encurvamento da placa, e suas consequências na vida em fadiga foram analisadas, com o intuito de verificar a influência deste procedimento na resistência do componente. Para isto, 30 placas foram avaliadas quanto aos seguintes requisitos: acabamento superficial (lupa), tensões residuais (difratômetro de raio X), flexão estático e fadiga (máquina de ensaios mecânicos servo-hidráulica), superfície de fratura (microscópio eletrônico de varredura) e aspecto microestrutural (microscópio ótico). Os resultados indicam que o dobramento controlado pode contribuir para resistência da placa, porém se o dobramento for realizado de forma descontrolada, a resistência à fadiga é reduzida, expondo o paciente a um risco de fratura do componente metálico dentro do corpo.Bone plate is the name designated to the synthetic implants used to give support to a fractured bone of the human skeletal system. This thesis investigates the fatigue behavior of DCP (Dynamic Compression Plate) plate bone, which is used for treatment of femoral fractures, treatment of femoral fractures manufactured in stainless steel and subjected to preoperative conditions. Preoperative deformation, or contouring, is a common practice performed before surgical operation, which consists to bend the component, in order to adjust it to the bone anatomy, increasing the compression on the fractured bones and facilitating bone healing. This practice is predicted in the bone plates standard (ABNT NBR 15676/ASTM F382). However, the test method recommends that the test should be conducted without contouring, but this is not consistent with the reality of the component use. Thus, a thorough investigation of residual stresses imposed by the plate bending and their consequences on fatigue limit were analyzed, in order to check the influence of this procedure on the strength of the component. Therefore, 30 plates were evaluated against the following requirements: surface finish (stereoscopic microscope), residual stress (X-ray diffractometer), static and dynamic bend testing (Servo Hydraulic Mechanical Testing Machines), fracture surface analysis (scanning electron microscope) and microstructural aspects (optical microscope). The results indicate that controlled bending contributes to plate strength, but if uncontrolled bending is carried out, the fatigue strength is reduced, exposing the patient to a risk of breaking the component inside the body

Caracterização microestrutural de ponteiras produzidas em ferro fundido nodular com carbonetos austemperado

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Avaliação da vida em fadiga de placas ósseas metálicas sob condições pre-operatórias

Placa óssea é o nome designado para os implantes sintéticos utilizados como suporte – a fim de auxiliar na consolidação óssea − quando por algum motivo ocorrer fratura do sistema ósseo do corpo humano. Esta tese investiga o comportamento em fadiga de placas ósseas, do tipo DCP (Dynamic Compression Plate), utilizadas no tratamento de fraturas do fêmur, fabricadas em aço inoxidável e submetidas a condições pré-operatórias. A deformação pré-operatória é uma prática comum realizada antes da operação cirúrgica, a qual consiste no encurvamento do componente, com o objetivo de ajustar a placa à anatomia do osso, aumentando a compressão nos ossos fraturados e facilitando a consolidação óssea. O encurvamento da placa gera deformação plástica permanente no metal, sendo previsto na norma de placas ósseas da série ABNT NBR 15676 (equivalente à ASTM F 382). Contudo, na mesma série de normas, é recomendado que o ensaio de fadiga em flexão seja conduzido sem a deformação da placa, o que não condiz com a realidade de utilização do componente. Desta forma, uma investigação aprofundada sobre as tensões residuais impostas pelo encurvamento da placa, e suas consequências na vida em fadiga foram analisadas, com o intuito de verificar a influência deste procedimento na resistência do componente. Para isto, 30 placas foram avaliadas quanto aos seguintes requisitos: acabamento superficial (lupa), tensões residuais (difratômetro de raio X), flexão estático e fadiga (máquina de ensaios mecânicos servo-hidráulica), superfície de fratura (microscópio eletrônico de varredura) e aspecto microestrutural (microscópio ótico). Os resultados indicam que o dobramento controlado pode contribuir para resistência da placa, porém se o dobramento for realizado de forma descontrolada, a resistência à fadiga é reduzida, expondo o paciente a um risco de fratura do componente metálico dentro do corpo.Bone plate is the name designated to the synthetic implants used to give support to a fractured bone of the human skeletal system. This thesis investigates the fatigue behavior of DCP (Dynamic Compression Plate) plate bone, which is used for treatment of femoral fractures, treatment of femoral fractures manufactured in stainless steel and subjected to preoperative conditions. Preoperative deformation, or contouring, is a common practice performed before surgical operation, which consists to bend the component, in order to adjust it to the bone anatomy, increasing the compression on the fractured bones and facilitating bone healing. This practice is predicted in the bone plates standard (ABNT NBR 15676/ASTM F382). However, the test method recommends that the test should be conducted without contouring, but this is not consistent with the reality of the component use. Thus, a thorough investigation of residual stresses imposed by the plate bending and their consequences on fatigue limit were analyzed, in order to check the influence of this procedure on the strength of the component. Therefore, 30 plates were evaluated against the following requirements: surface finish (stereoscopic microscope), residual stress (X-ray diffractometer), static and dynamic bend testing (Servo Hydraulic Mechanical Testing Machines), fracture surface analysis (scanning electron microscope) and microstructural aspects (optical microscope). The results indicate that controlled bending contributes to plate strength, but if uncontrolled bending is carried out, the fatigue strength is reduced, exposing the patient to a risk of breaking the component inside the body

Influência da oxidação térmica sobre as propriedades de fadiga da liga Ti-6Al-4V

Esta dissertação, investiga o comportamento em fadiga da liga Ti-6Al-4V após o tratamento superficial denominado oxidação térmica, para aplicação em pinos fusíveis mecânicos. A oxidação térmica controlada do titânio e suas ligas apresenta propriedades interessantes na resistência à corrosão-desgaste, devido a sua alta estabilidade e dureza, contudo, há lacunas na literatura se esse benefício é recíproco nas propriedades da vida em fadiga. Corpos-de-prova foram tratados termicamente em atmosfera de ar ambiente e após foram submetidos a ensaios de rugosidade, metalografia, dureza, tração, fadiga e análise fractográfica. Os resultados obtidos em fadiga foram comparados com a mesma liga não oxidada, mostrando que as propriedades em fadiga não são recíprocas às propriedades de corrosão-desgaste da liga Ti- 6Al-4V, após o tratamento superficial de oxidação térmica. Enquanto para uma determinada condição de tratamento superficial, houve melhora de até 30x na resistência à corrosãodesgaste (redução de 97% na taxa de desgaste), nas propriedades mecânicas houve redução de 18% no limite de resistência à fadiga.This dissertation investigates the fatigue behavior of thermally oxidized Ti-6Al-4V alloy, applied to break bolts. The controlled thermal oxidation of titanium and its alloys presents interesting properties in fretting-corrosion resistance, especially to the high stability and hardness. However, there are gaps in the literature regarding the effect of this oxide layer on fatigue properties. Thermally Oxidized specimens were tested for roughness, metallography, hardness, tensile strength, fatigue and fractographic analysis. The results were compared with the fatigue results of the same alloy when untreated, showing that the fatigue properties and the fretting-corrosion properties of thermally oxidized Ti-6Al-4V are not reciprocal. While with a given condition for the thermal oxidation, an improvement up to 30x occurred on fretting-corrosion resistance (97% reduction in the rate of wear), the endurance decreased 18%