APLICAÇÃO DO JATEAMENTO COM GRANALHA

Foram consideradas, para efeitos do ensaio, duas condições diferentes de jateamento. Na primeira condição a Mola 1 foi submetida ao JCG em condições comuns sem restrições, quer dizer, livre de tensões prévias, onde a face superior da mola é exposta a dois jatos de granalhas que são aplicados na mola de forma diagonal, Figura 31, com relação ao sentido da faixa transportadora e à mola. Na Figura 31 pode ser vista, também, a Mola 1 ingressando na câmara de aplicação do JCG sem as restrições mencionadas.

Figura 31. Mola 1 sendo tratada por JCG e esquema de aplicação dos jatos de granalha pelas duas turbinas em série.

Figura 32. Câmara para aplicação do JCGST e esquema da aplicação da flexão e dos jatos de granalha pelas duas turbinas em paralelo.

A Mola 2 foi submetida ao jateamento com granalha sob tensão (JCGST) ou mais conhecido no meio industrial como stress peening. Neste processo, a Mola 2 foi flexionada pelo deslocamento horizontal no meio da mola de 140 mm, expondo a superfície com tensões de tração aos jatos de granalhas, Figura 32. A mola é montada verticalmente numa câmara giratória com dois compartimentos. Quando a câmara gira, a mola entra para o lado interno da câmara onde é flexionada e exposta aos jatos de granalha. A máquina para tratamento de JCGST emprega dois jatos de granalhas de maneira que varrem o comprimento inteiro da mola, como mostrado no esquema da Figura 32.

Tabela 6. Parâmetros de JCG aplicados nas duas molas (CINDUMEL, 2006).

Mola Mola 1 Mola 2

Tipo de jateamento JCG JCGST

Intensidade Almen A * 0,92 mm 0,67 mm

Tamanho da granalha ** S330 S330

Tempo de exposição 60 s 50 s

Cobertura aprox. 300 % aprox. 300 % Flecha antes da exposição 164 mm 172 mm Flecha depois da exposição 158 mm 166 mm * referência SAE J442 (1995)

** referência SAE J444 (1993)

A aplicação do jateamento de ambas as molas foi feito na empresa Cindumel em Guarulhos, São Paulo. Na Tabela 6 são apresentados os parâmetros de jateamento para cada um dos dois tratamentos. As características das máquinas de tratamento de JCG e JCGST são apresentadas na Tabela 7.

Tabela 7. Características das máquinas de tratamento de JCG e JCGST (CINDUMEL, 2006).

Máquina JCG JCGST Diâmetro da turbina 440 mm 380 mm Velocidade da turbina 1450 rpm 1167 rpm Potência do motor 75 cv 40 cv Número de pólos 4 4 Rotação do motor 1750 rpm 1750 rpm Número de turbinas 2 2

A granalha utilizada para aplicação do JCG e do JCGST é de aço fundido, basicamente de estrutura martensítica. A composição química da granalha é mostrada na Tabela 8.

Tabela 8. Composição química da granalha de aço (IKK DO BRASIL, 2007). Carbono Magnésio Silício Fósforo Enxofre 0,8-1,2% 0,6-1,2% 0,4 % máx 0,05% máx 0,05 %

O tamanho da granalha é definido pela norma SAE J444 (1993). O tamanho das granalhas é proporcionado pelo fabricante, IKK do Brasil (2007), por meio dos valores de porcentagens (em peso) de granalha retida pelos diferentes tamanhos de abertura de peneira. Assim se tem que, na granalha tamanho S330, para uma abertura de peneira de 1,4 mm não é retida nenhuma granalha (0%) enquanto que para uma abertura de 0,71 mm são retidas quase todas as granalhas (97%), Tabela 9. Dentro dos padrões do IKK do Brasil, o diâmetro nominal da granalha S330 é considerado 0,875 mm. A dureza, de pelo menos 80% das granalhas, é garantida pelo fornecedor dentre 490 e 610 HV (entre 47 a 54 HRC).

Tabela 9. Distribuição acumulativa do tamanho da granalha S330, SAE J444 (1993). Abertura da peneira (mm) Quantidade retida na peneira

1,40 0 %

1,18 máximo 5 %

1,00 não informado

0,85 mínimo 85 %

CAPÍTULO 4

PROGRAMA EXPERIMENTAL

4.1 INTRODUÇÃO

A partir das duas molas parabólicas fornecidas pela empresa Cindumel, tratadas por JCG e JCGST, são extraídos corpos de prova para analisar as tensões residuais. Adicionalmente, foi analisado um único corpo de prova extraído de uma mola, semelhante às anteriores, mas que não foi tratada por jateamento com a finalidade de conhecer as tensões residuais iniciais.

Cada uma das molas parabólicas tratadas por jateamento foi cortada com serra de fita resultando em 11 corpos de prova de 100 × 110 mm como são mostradas no esquema, Figura 33. Foi empregada uma serra de fita horizontal basculante marca Franho, modelo SF-250, a uma velocidade de corte de 46 m/min e uma velocidade de avanço de 0,86 mm/min. Estas baixas velocidades de usinagem garantem que não sejam distorcidas as tensões residuais originais. O tamanho dos corpos de prova (100 × 110 mm) foi escolhido em função do máximo tamanho de amostra que a máquina para ensaios por difração de raios-X consegue suportar.

Figura 33. Esquema de corte das molas automobilísticas para a extração dos corpos de prova: a) Mola 1 submetida à JCG, e b) Mola 2 submetida à JCGST.

Os corpos de prova empregados para análise das tensões residuais pelas técnicas de difração de raios-X e pela técnica do furo incremental cego são identificados nas Tabelas 10, 11 e 12. Foram escolhidos corpos de prova localizados de forma simétrica em relação ao centro da mola (corpos de prova A e SA), ver Figura 33.

Tabela 10. Corpos de prova escolhidos para análise das tensões residuais na superfície extraídos da mola tratada por JCG, numerados segundo esquema de corte.

Corpo de prova F1 E1 D1 C1 B1 A B2 C2 D2 E2 F2 Difração de raios-X

Tabela 11. Corpos de prova escolhidos para análise das tensões residuais ao longo da profundidade, extraídos da mola tratada por JCG, numerados segundo esquema de corte.

Corpo de prova F1 E1 D1 C1 B1 A B2 C2 D2 E2 F2 Difração de raios-X

Técnica do furo incremental cego

Tabela 12. Corpos de prova escolhidos para análise das tensões residuais ao longo da profundidade, extraídos da mola tratada JCGST, numerados segundo esquema de corte.

Corpo de prova SF1 SE1 SD1 SC1 SB1 SA SB2 SC2 SD2 SE2 SF2 Difração de raios-X

Técnica do furo incremental cego