ESTUDO DO COMPORTAMENTO À FADIGA CISALHANTE DE MONTAGENS DE ALUMÍNIO COM REBITES E COLA.
M.A.M. Brito, F. Tavares, Eng. J.Y. Berrard, Eng A. Sorel
Technocentre Renault, Guyancourt-France
Palavras-chave: Comportamento mecânico, Fadiga, Termoelasticidade, Ensaios experimentais.
Resumo
Aplicações com alumínio na indústria automotiva vem se tornando cada vez mais comuns devido principalmente às suas propriedades físico-químicas. Logo, é necessário dominar as técnicas de fabricação que envolvem este metal de forma a minimizar custos e aumentar a qualidade das peças produzidas.
Neste trabalho, estudou-se o comportamento à fadiga cisalhante de corpos de prova de alumínio em forma de H (figura 1) montados com rebites e cola. Estes são constituídos por um perfil U obtido por extrusão e duas placas planas fundidas.
Esta forma permitiu analisar a influência dos seguintes parâmetros na vida a fadiga:
Foram então concebidas cinco diferentes configurações de corpos de prova para se estudar os efeitos de cada parâmetro mencionado acima sendo elas: Cinco rebites em uma única linha sem cola (51SCH), cinco rebites em uma única linha com cola (51ACH), seis rebites distribuídos em duas linhas sem cola (32SCH), seis rebites distribuídos em duas linhas com cola (32ACH) e seis rebites distribuídos em duas linhas com cola e com ranhura para aumentar espessura da cola (32ACGH - figura 1).
Os equipamentos utilizados para a realização dos ensaios foram máquinas hidráulicas INSTRON 1341-1 (+/-50kN), INSTRON 8032 (+/-100kN) (ver figura 2a), INSTRON 8502 (+/-250kN), extensômetros INSTRON 136 e um computador com placa de aquisição.
Utilizou-se fatores de carga R = -1 (tração e compressão) e R = 0,1 (apenas tração) como solicitações e sinais do tipo senóidais.
Ensaios estáticos a tração - compressão e termografia infravermelho foram utilizadas para a melhor determinação do comportamento mecânico (Fig. 3). A termografia infravermelho teve como objetivo mapear a distribuição de tensão ao longo dos diferentes tipos de corpos de prova. Seu princípio de funcionamento reside no fato de que um corpo se aquece onde se têm tensões de forma diretamente proporcional. Uma câmera infravermelho consegue detectar esse aumento de temperatura e através de um extensômetro do tipo rosete faz-se a relação do aumento de temperatura com as tensões através do uso de software específico que acompanha o equipamento. Este mapeamento ilustrado na figura 4a. A figura 4b é um gráfico de tensão plotado pelo software ao longo de uma posição do corpo de prova, definida pelo usuário.
Alguns problemas surgiram ao longo dos ensaios, sendo os mais expressivos a insuficiência das máquinas para solicitar os corpos de prova a uma carga mais elevada e a uma determinada freqüência e um número bastante expressivo dos mesmos se romperam ao longo da sua fixação. Essas rupturas eram altamente indesejáveis, pois não refletiam o comportamento dos rebites e cola.
Dos ensaios traçou-se as curvas de Wöhler, representando a sua resistência à fadiga até 2.000.000 de ciclos para diversas configurações de corpos de prova como mostra a figura 4.
Pode-se concluir que a baixo nível de solicitação, os corpos de prova com cola são claramente mais resistentes. Por outro lado, próximo dos 2.000.000 de ciclos ambos possuem praticamente a mesma resistência. Com relação ao número de rebites, não houve grandes variações de resistência. Os corpos de prova com maior número de rebites apresentaram uma resistência levemente superior ao demais em um baixo número de ciclos de solicitação.
Referências:
Publications CETIM (Centre technique dês industries mécaniques), Données Technologiques sur la Fatigue.