XXIV Congresso de Iniciação Científica
Obtenção do Limite de Fadiga de Trilhos Ferroviários TR57
Lucas Ferreira Bertão, Vicente Gerlin Neto, Ruís Camargo Tokimatsu, Campus de Ilha Solteira, Faculdade de Engenharia, Engenharia Mecânica, lucas03_19@hotmail.com, FEPISA – Fundação de Ensino, Pesquisa e Extensão da Ilha Solteira.
Palavras Chave: fadiga, trilhos, curva S-N.
Introdução
Fadiga é um processo gradual e localizado o qual leva o material a ruptura devido a carregamentos cíclicos. Ela afeta, então, qualquer tipo de componente, material ou afim que esteja sujeito a tais carregamentos cíclicos. O ensaio de fadiga auxilia, de maneira estatística, a encontrar o limite de resistência à fadiga do material (curva S-N) para ser possível evitar acidentes inesperados. Este ensaio consiste na aplicação de tensões cíclicas sucessivas combinadas com determinado carregamento. As tensões que aparecerão levaram a ruptura do corpo de prova após determinado numero de ciclos repetidos¹.
Material e Métodos
A fim de esboçar a curva S-N do material constituinte do trilho ferroviário TR57 (aço ABNT 1080), foram tirados corpos de prova do boleto do trilho (região crítica) na direção longitudinal.
Conforme a norma ASTM, o corpo de prova utilizado para plotar a curva S-N é liso e segue dimensões previamente estabelecidas. O método da escada, muito conhecido, foi utilizado para determinar o limite de resistência à fadiga do material do trilho. Ele consiste em ensaios sucessivos de corpos de provas. Tal ensaio tem sua carga aumentada ou diminuída no caso de não ruptura e ruptura, respectivamente. Tais mudanças de carga são feitas após a ruptura do corpo ou depois de atingido dois milhões de ciclos sem romper (numero de ciclos estipulado como padrão).
Figura 1. Modelo da retirada do corpo de prova.
Resultados e Discussão
Realizados os ensaios em 22 corpos de prova, foi, então, possível plotar a curva S-N que diz respeito ao limite de fadiga do material constituinte dos trilhos TR57 (aço1080).
A tabela 1 traz o ocorrido com alguns corpos de provas.
Tabela 1. Resultados de alguns ensaios – demonstrativo.
C.Prova Carga Tensão Rompeu? Ciclos x10³
CP1 550 525 MPa Sim 7
CP2 350 334 MPa Não 10.10³
CP3 450 429 MPa Sim 200
CP4 400 381 MPa Sim 340
CP5 370 353 MPa Não 4,4.10³ CP6 380 362 MPa Não 2,1.10³
CP7 390 372 MPa Sim 786,6
Com os resultados, não só da Tabela 1, mas também dos demais corpos de prova, foi possível traçar a curva S-N do aço.
Figura 2. Curva S-N (aço 1080).
A curva da figura 2 trás a curva que indica o limite de fadiga do material analisado, o qual corresponde a 325 MPa, como mostra o patamar inferior do gráfico. Valor, este, muito diferente do previsto através de resultados de ensaio de tração do mesmo material – 1042 MPa.
Conclusões
Realizados os ensaios e obtidos os resultados, alguns pontos podem ser analisados. A mais notória foi a discrepância entre os resultados obtidos no ensaio de fadiga e a previsão do resultado através do ensaio de tração. Essa diferença pode ser devido a alguns fatores como dimensões do corpo de prova, acabamento superficial, existência de pré-trincas na superfície do corpo de prova, entre outras.
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1Maganabosco, A. S., Netto, E. B. de M. Metalurgia Física e Mecânica Aplicada. 2008, 415, 456.
