Estudo Experimental e Numérico da Deterioração por Fadiga de Contacto no Aço Afnor 32CDV13 - Influência do Tratamento Superficial de Nitturação Iónica.Coimbra, ed. autor, 2000, 307 p.

Abstract

Na primeira parte do trabalho foram efectuados ensaios de fadiga de contacto em rolamento puro e rolamento/deslizamento num aço AFNOR 32CDV 13 nitrurado. Foram estudadas duas espessuras de zona de difusão: eD1 = 0.3 mm e eD2 = 0.7 mm bem como dois regimes de lubrificação EHD, elastohidrodinâmica: L 1.5. Ou seja foram feitos ensaios em provetes com um estado superficial conferido pela nitruração e em provetes rectificados. Caracterizou-se a camada superficial endurecida através de ensaios de dureza, de medição da rugosidade antes e depois de ensaio, de análise das tensões residuais e da largura do pico de difracção, à superfície e em profundidade antes e depois de ensaio e por meio de microscopia óptica e microscopia electrónica de varrimento. Constatou-se que a nucleação das fissuras, independentemente da espessura da zona de difusão, surgia sempre na superfície e nas extremidades da pista de rolamento, propagando-se para o interior perpendicularmente ao sentido de rolamento, e curvando para o centro da pista a uma profundidade variável entre 0.2 e 0.4 mm, aparecendo a escamação quando as fissuras se encontravam.

A segunda parte do trabalho abordou a modelação numérica do carregamento hertziano de modo a determinar o estado mecânico adaptado do material e a aplicar o critério de fadiga multiaxial de Dang Van. O cálculo numérico utilizou um modelo tridimensional de elementos finitos, que incorpora uma lei de comportamento do material do tipo elastoplástico com encruamento cinemático linear e permite a introdução de um estado inicial de tensões residuais. Para caracterizar as propriedades mecânicas do material não nitrurado, realizaram-se ensaios de fadiga oligocíclica, devido ao tipo de solicitação elastoplástica induzida pelo carregamento de Hertz, e, para caracterizar o material nitrurado, efectuaram-se ensaios de flexão 4 pontos. De modo a validar a simulação numérica, os resultados do cálculo para as tensões residuais iniciais e adaptadas após solicitação, foram comparadas com valores das tensões residuais determinados experimentalmente por difracção de raios X, antes e após ensaio de fadiga de contacto. Os resultados mostraram que existe uma razoável concordância entre as tensões calculadas e as medidas. Os locais com maior probabilidade de rotura foram identificados com a aplicação do critério de fadiga multiaxial de Dang Van dando resultados convergentes com os encontrados nos ensaios experimentais.