Abstract: Neste trabalho, comprovou-se através do teste de fadiga que a camisa de cilindro pode ter sua resistência à fadiga elevada pela tensão residual compressiva induzida pelo roleteamento do raio de concordância. Utilizando a metodologia do Planejamento de Experimentos (DOE), criou-se um experimento para estudar a contribuição individual na elevação da tensão residual compressiva de cada um dos parâmetros do processo de roleteamento (força, tempo e rotação). Com o emprego da difração de raios X, foi possível mediar à tensão residual em todas as camisas utilizadas no experimento do DOE. Técnicas de tratamento estatístico como Análise de Variância (ANOVA), gráfico de Pareto e o teste de normalidade Anderson-Darling foram aplicadas ao conjunto de resultados obtidos pelas medições de difração de raios X, permitindo assim determinar que a força é o parâmetro de maior influência para a elevação da tensão residual compressiva no raio de concordância. O teste de eficácia do sistema de medição de tensão residual por difração de raios X comprovou que esse método possui a acurácia necessária para detectar eventuais desvios do processo de produção, tornando-o assim, um substituto mais econômico para o teste de fadiga, método atualmente utilizado para inspecionar as camisas de cilindr

Palavras-Chave: diesel engines; residual stresses; rolling; cold working; cylinders; x-ray diffraction

Abstract: Muitas especificações de engenharia, procedimentos de fabricação, inspeção e controle de qualidade já começam a exigir que a análise da tensão residual de determinado componente seja avaliada. Isto está se tornando tão corriqueiro quanto às exigências referentes às propriedades mecânicas. No país existem poucos laboratórios de pesquisa qualificados para execução destes ensaios e também é constatada uma preocupante falta de mão de obra qualificada. A relevância do estudo e pesquisas em tensões residuais, ressalta para o desenvolvimento científico, tecnológico e inovação nos processos de fabricação de componentes para a indústria. Novos ferramentais e instrumentações para a investigação de microestrutura dos materiais, disponíveis em laboratórios de pesquisas tanto em instituições governamentais como em instalações privativas necessitam de pesquisadores habilitados o que está associado à formação de pessoal especializado dedicado a medidas de tensões residuais, ao desenvolvimento de procedimentos experimentais e técnicas de preparação de amostras que envolvam extensometria. A tensão residual, em componentes metálicos e ligas, tem origem em decorrência de processos de fabricação (fundição, tratamento térmico, usinagem, conformação mecânica) pelo qual se obtém a conformação estrutural do componente desejado. Estudar a formação e arranjo dos campos de tensões residuais podem permitir, entre outros ganhos, a elaboração de simulações por modelagem matemática mais refinada. Assim pode-se inferir, com maior detalhamento o comportamento destes componentes somando ganhos na resiliência à fadiga, sobrevida, segurança e redução de custo operacional de equipamentos e máquinas. O uso de extensometria na investigação de tensões residuais em rodas na industria automotiva contribuirá para a formação de uma maior base de dados que permitirá obter softwares de simulação FEM, com melhor índice da relação com modelagem matemática com o componente físico real.

Palavras-Chave: materials; residual stresses; fatigue; strain gages; machinery; equipment; mathematical models; simulation; computer codes

Abstract: O tratamento superficial de shot peening tem por objetivo aumentar a resistência à fadiga sendo comparada pelas medidas de tensão residual. O processo peen forming é uma variante do processo shot peening onde se obtém uma curvatura na placa produzida pelo jateamento das esferas através da compressão dos grãos localizados próximos à superfície. Foi estudado neste trabalho a influência dos parâmetros pressão e tamanho de granalha, utilizado no processo de peen forming, no perfil de tensão residual e no raio de curvatura em amostras de alumínio 7050. A avaliação do perfil de tensão de residual foi efetuada por difração de raios-x utilizando o método de sen2 . Os resultados mostram que a formação da altura do arco de curvatura é proporcional a pressão de jateamento e ao tamanho das esferas e inversamente proporcional a espessura da amostra, e que o fator de concentração de tensões é maior para amostras jateadas com menores esferas. Na seção final deste trabalho apresenta um estudo complementar sobre microdeformação e tamanho médio de cristalito, podendo avaliar o perfil das amostras após jateamento.

Palavras-Chave: aluminium; shot peening; materials working; x-ray diffraction; residual stresses

Abstract: Um dos mais críticos problemas encontrados na união de materiais distintos é a formação de tensões residuais, que ocorre principalmente pelo fato desses materiais possuírem coeficientes de expansão térmica e condutividades térmicas diferentes. Neste trabalho foi estudada a técnica de soldagem laser entre o aço carbono AISI 1010 e o aço inoxidável AISI 304. Os materiais foram unidos por solda autógena de topo com um laser de Nd:YAG contínuo. O principal objetivo do estudo foi a identificação da influência dos parâmetros de soldagem, pela análise das tensões residuais na zona termicamente afetada (ZTA). Foi executado um planejamento fatorial de três fatores a dois níveis com uma réplica, em que foram variadas a potência, a velocidade de soldagem e a posição focal do feixe laser. Na superfície da amostra foram realizadas medidas de tensão residual pela técnica de difração de raios X, para estudar sua variação em função dos parâmetros investigados. O método do furo cego foi também utilizado para avaliar a tensão residual ao longo da profundidade das amostras até a profundidade de 1 mm. Além das medidas de tensão residual, os cordões de solda foram avaliados por microscopia óptica e eletrônica de varredura (MEV), que tiveram como objetivos determinar a geometria do cordão e mudanças na microestrutura, também foram feitas medidas de microdureza Vickers para se avaliar a extensão da ZTA. Para se avaliar as propriedades mecânicas da união foram realizados ensaios de tração e fadiga. O software MINITAB 15 foi utilizado para a análise das tensões residuais nas diferentes profundidades da ZTA obtidas pelo método do furo cego. Foi utilizada também a regressão estatística baseada nas diferentes influências da entrada e combinação dos fatores na tensão residual geradas nessa união. Os resultados indicam que o desenvolvimento de modelos pode prever as respostas satisfatoriamente e fornecer aos usuários um guia para definir os melhores parâmetros de união.

Palavras-Chave: laser welding; residual stresses; heat affected zone; carbon steels; stainless steels; joining; neodymium lasers; x-ray diffraction; vickers hardness

Abstract: Na construção de cascos resistentes de submarinos são utilizados, frequentemente, os processos de conformação a frio e de soldagem. Estes processos produzem na estrutura deformações plásticas permanentes originando tensões residuais. A presença das tensões residuais é equivalente a introduzir uma pré-carga inicial na estrutura, o que acelera o processo de plastificação, reduzindo à capacidade de resistência da estrutura à pressão hidrostática. Para quantificar esta redução foi realizado, inicialmente, um estudo considerando a presença das tensões residuais devido à conformação a frio das chapas do casco e do flange das cavernas, para submarinos com 6, 8 e 10 m de diâmetro, em aço HY100. Para isso, um modelo não-linear foi produzido considerando não-linearidades geométricas e de material. Complementarmente, também foi estudada a influência de perfis de tensões residuais definidos a partir de resultados experimentais na redução da pressão de colapso do casco resistente do submarino espanhol S-80. Estes perfis consideram a presença simultânea de tensões residuais de conformação e de soldagem. Em todos os modelos estudados, as tensões residuais foram introduzidas no modelo numérico utilizando o comando INISTATE disponível no software comercial Ansys. Este comando é frequentemente utilizado na literatura em modelos numéricos envolvendo tensões residuais e foi validado utilizando três modelos de referência disponíveis na literatura. Ao final, pôde-se verificar que a presença das tensões residuais acelera a plastificação do casco resistente e reduz a pressão de colapso em até 5%, sendo a tensão residual de conformação a que mais contribuí nesta redução. De qualquer forma, pôde-se concluir que a influência das tensões residuais é pequena quando comparada com a pressão de colapso obtida para cada casco resistente analisado.

Palavras-Chave: submarines; casks; residual stresses; deformation; plasticity; cold working; welding; i codes