Universidade Federal de Santa Catarina Departamento de Engenharia Mecânica Graduação em Engenharia de Materiais

Universidade Federal de Santa Catarina Departamento de Engenharia Mecânica Graduação em Engenharia de Materiais

RELATÓRIO DE ESTÁGIO CURRICULAR I

METALAB CONSULTORIA E ANÁLISE DE MATERIAIS LTDA

Período: 07/09/10 à 17/12/10

José Carlos Ferreira Júnior 09237015

“Concordamos com o Conteúdo do Relatório”

______________________________________ Orientador: Júlio F. Baumgarten, Mestre Eng. de Materiais

METALAB ANÁLISE DE MATERIAIS LTDA. Rua: Elza Meiniert 1068 – Costa e Silva

CEP: 89217 – 380 Joinville – SC Fone: (47) 3205 6740 www.metalab.com.br            

AGRADECIMENTOS

Agradeço primeiramente a minha família, meu pai José Carlos Ferreira, minha mãe Aparecida de Fátima Soares Ferreira, minhas irmãs Bruna e Hana, e aos meus sobrinhos Beatriz e João,

que estão ao meu lado, independente da distância, em todos os momentos.

Aos Orientadores Sr. Júlio Baumgarten e Ivonete F. Ostrovski, pelo apoio cedido durante o período de estágio, nas atividades realizadas e na oportunidade de participar de um projeto tão

abrangente.

A todos com que dividi o dia-a-dia, Azenate Pereira, Camila Effting, Diego Sergio do Livramento, Edna Cristina Mafra, Ednara Mafra, Eduardo Schröder, Gustavo Baumgarten, Hector Lopes, Ivan Ramalho, Iseltraut Fossile, Ivonete F. Ostrovski, Jean Carlo José, João

Fossile, José Aldori de Oliveira, Katia Sabrina Genoveva Hellmann, Leandro da Silva, Leonardo Ferreira, Marcelo Franco dos Santos, Mylena Inaê Correia, Myrene Schütz, Philipi

Torres, Rafael Jacob, Rogério Kontopp, Simone de Oliveira e Tarcisio Boegershausen, que partilharam seus conhecimentos, paciência e amizade.

E também ao professor Paulo Wendhausen e pela dedicação ao Curso e aos Estágios, e ao Engenheiro Matheus pela atenção e auxílio nas visitas realizadas.

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO 01

2. ENSAIOS REALIZADOS NO LABORATÓRIO 02

3. ANÁLISE DE FALHA EM SERVO DE EMBREAGEM 05

3.1 INTRODUÇÃO 05

3.2 DESCRIAÇÃO DO SERVO DE EMBREAGEM E DO AMBIENTE 06

3.3 POSSÍVEIS LOCAIS E CAUSAS DE VAZAMENTO 08

3.4 LIGAS DE ALUMÍNIO FUNDIDO 09

3.5 ANÁLISE METALOGRÁFICA QUANTITATIVA 11

3.6 ANÁLISE QUÍMICA VIA ESPECTROMETRIA DE EMISSÃO ÓTICA 13

3.7 ESTEREOSCOPIA ÓTICA DIGITAL 13

3.8 ENSAIO DE FLUORECÊNCIA DE RAIO-X 14

3.9 ANÁLISE DA VÁLVULA SPOOL 15

3.10 ENSAIO DE DEGRADAÇÃO TÉRMICO E QUÍMICO 16

3.11 ANÁLISE DAS IMPUREZAS ENCONTRADAS NOS ANÉIS 17

3.12 ESPECTROSCOPIA DE INFRAVERMELHO (FT-IR) 19

3.13 DESALINHAMENTO E DESGASTE DO EIXO DO PISTÃO 21

3.14 ANÁLISE DIMENSIONAL 22

3.15 PARECER REFENTE À ANÁLISE DE FALHA 23

4. CONCLUSÃO 24

5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 25

1. INTRODUÇÃO

A METALAB atua em três áreas, na análise de materiais, possibilitando a

determinação de propriedades mecânicas (como ensaio de Tração) e a análise quantitativa microestrutural através da metalografia, no desenvolvimento de softwares, auxiliando na área de análise de materiais, e atua também na área de Consultoria Técnica, realizando consultorias nas áreas de tratamentos térmicos, especificação de materiais e análise de falhas, entre outras.

O presente relatório visa abordar os ensaios e análises mais comumente realizados na empresa bem como o projeto desenvolvido durante o período de estágio, a análise de falha em servo de embreagem. As atividades desenvolvidas durante o período de estágio resumem-se a preparação metalográfica, análise de dureza, acompanhamento da câmara úmida e Salt-Spray, digitação de relatórios e tradução de normas técnicas.

Quanto ao projeto realizado será abordada em primeira instância a importância da análise de falha como forma de detectar e evitar falhas, ou seja, aumentar a confiabilidade do produto. Em um segundo momento será tratado do projeto em si, os procedimentos adotados e sua fundamentação, bem como o parecer final referente ao estudo.

2. ENSAIOS REALIZADOS NO LABORATÓRIO

Ensaios Mecânicos – Como forma de determinar as propriedades mecânicas o laboratório é capaz de realizar os ensaios de tração, compressão, dobramento, flexão, dureza, microdureza, impacto/resiliência. Avaliam-se propriedades específicas do material, como tensão máxima, tensão de escoamento, alongamento, estricção, energia absorvida, etc.

Análise de Dureza – Utilizada como forma de controlar a qualidade do produto, avaliando a resistência mecânica do material ou o grau de endurecimento superficial por tratamentos térmicos. O laboratório é equipado e capacitado para realizar os ensaios de dureza Brinell, Rockwell, Shore, Vickers e Micro Vickers. As durezas Brinell, aplicadas em materiais com heterogeneidade microestrutural , Rockwell, para materiais com dureza mais elevada e Micro Vickers, destinada a amostras de dimensões reduzidas, são as mais corriqueiramente

solicitadas.

Ensaio de Impacto – Realizado em uma máquina de pêndulo (Charpy), consiste em medir a energia absorvida na fratura de um corpo de prova caracterizando a resistência ao choque. A fragilização do material pode ser testada ao se variar a temperatura em que o corpo de prova é ensaiado. Entre as temperaturas mais empregadas nos ensaios no laboratório estão a de -18

o

C, -101 oC (Ambas utilizando Nitrogênio Líquido) e a temperatura ambiente.

Exame Metalográfico – Consiste em uma série de etapas de preparação para observar propriedades e homogeneidade de uma amostra através do exame macro e/ou micrográfico.

Macrografia – Realizado em ampliações de até 10x permite observar a homogeneidade do material, defeitos, análise de soldas e controle dimensional de soldas.

Micrografia – Este é o exame mais empregado na METALAB. Geralmente exige os

procedimentos de corte, lixamento, polimento e ataque químico. Realizado com o auxílio de um microscópio possibilita o exame da microestrutura da amostra, a análise de micro-defeitos de fabricação, tamanho de grão, presença de inclusões, grau de encruamento, controle de trincas e fissuras, controle de camada galvanizada, análise de defeitos de usinagem e o controle de camadas tratadas termicamente. A empresa utiliza um software próprio neste tipo de análise.

Figura 2 – Tela Principal do DIGIMET PLUS 4G

Teste de Corrosão – Este teste promove um ataque de corrosão acelerada como forma de predizer a resistência de amostras revestidas. Sendo que o processo de corrosão é avaliado em períodos regulamentado em norma ou previamente estabelecido pelo cliente, em busca da presença de corrosão, branca ou vermelha. As amostras ficam em uma câmara de Salt-Spray expostas a uma névoa salina (Solução de Cloreto de Sódio), com temperatura, pressão e pH controlados. O que exige um acompanhamento constante destas condições, como o controle da quantidade de névoa a qual a amostra é exposta. O teste em Câmara Úmida também é

realizado no laboratório, consiste basicamente em expor a peça a uma atmosfera saturada de vapor de água, obedecendo a critérios de controle semelhantes ao do Salt-Spray.

Figura 3 – Câmara de Salt-Spray

Espectrometria de Emissão Ótica – Este método possibilita analisar a composição química através da queima da superfície do material. Provoca-se a atomização do material,

dispersando-o no plasma de argônio a alta temperatura, excitando os átomos e íons que por sua vez emitem radiação eletromagnética com comprimentos de onda característico de um elemento. A concentração de um elemento na amostra é indicada pela quantidade de radiação emitida.

Análise de Falha – Processo de coletar e analisar informações para determinar a causa de uma falha. Baseia-se no estudo da causa ou causas da falha usando uma grande variedade de métodos, especialmente microscopia e espectroscopia. Determinar a causa da falha é uma forma de prevenir uma ocorrência futura, e / ou para melhorar o desempenho do dispositivo, componente ou estrutura. Saturador Reservatório da Solução Reservatório de Água Deioniza Controladores de Temperatura Controlador de Pressão

3. ANÁLISE DE FALHA EM SERVO DE EMBREAGEM

3.1. INTRODUÇÃO

O problema relatado pelo cliente era a perda da capacidade de se embrear alguns veículos devido ao vazamento de fluído de freio (DOT 4) através do servo de embreagem. Um primeiro teste foi realizado pelo próprio cliente, que consistia em simular o ciclo realizado pelo pedal da embreagem, contudo o controle de vazamento não foi criterioso o bastante para ser utilizado para a análise de falha. Um segundo teste (reteste) foi realizado, misturou-se líquido penetrante de coloração vermelha ao DOT 4 e iniciou-se a mesma simulação descrita do primeiro teste. Com essa solução pode-se evidenciar o vazamento de dois servos pelo bico do dreno (drain nipple), apresentados na tabela abaixo:

Amostra de Servo Vazamento Teste 1

(Nº de Ciclos) Vazamento Reteste

Servo 1 379 Não Vazou

Servo 2 1 2 Gotas (0,4 ml) – 1200 Ciclos

Servo 3 384 Não Vazou

Servo 4 7 11 Gotas (2,1 ml) – 15000 Ciclos

Servo 5 349 Não Vazou

Tabela I – Identificação das amostras

Durante a desmontagem dos servos foram encontrados contaminantes líquidos na câmara de ar (figura 4).

3.2. DESCRIÇÃO DO SERVO DE EMBREAGEM E DO AMBIENTE

O servo de embreagem amplifica a força do pedal da embreagem, transmitindo a posição do pedal para o pistão do servo e posteriormente a embreagem. Desse modo o esforço do condutor para acionar o pedal diminui. Além disso, possibilita uma operação suave e precisa do sistema, geralmente é empregado em veículos que necessitam de uma força de embreagem bastante elevada. Para amplificação do movimento do servo, o mesmo opera com fluído de freio e ar comprimido.

Figura 5 – Desenho explodido do servo de embreagem

A figura 5 ilustra cada componente presente no servo. O espaço identificado como “Housing” é a câmara de ar e deve estar isenta de certos contaminantes. Os mesmos são retidos pelo filtro indicado em “Nipple with filter” e pelos anéis plásticos e metálicos a direita da câmara de ar que encaminham o fluído, quando necessário, em direção ao dreno (Drain Nipple). A câmara que contêm estes anéis é a mesma que contém o fluído de freio (DOT 4).

A figura 3 ilustra o esquema de funcionamento do servo. No momento que o motorista aciona o pedal da embreagem a pressão hidráulica aumenta, fazendo com que o DOT 4 (azul) empurre tanto o pistão quanto a válvula spool, esta válvula por sua vez permite a passagem de ar comprimido (amarelo), que auxilia o deslocamento do pistão, no sentido indicado, e

consequentemente produz a debreagem, possibilitando a escolha da marcha adequada à circunstância.

Figura 6 – Esquema de funcionamento do servo de embreagem

Durante a desmontagem dos servos encontrou-se a presença de contaminantes líquidos na câmara de ar, que a princípio deveria estar livre dos mesmos, a figura 4 indica s situação esperada.

Figuras 7 e 8 – Câmara principal do servo, situação esperada (esquerda) e situação encontrada (direita)

O servo de embreagem durante o serviço é exposto a vibrações, variações de

temperatura, químicos, poeira, lama e água. Devendo resistir a temperaturas ambientais entre -40ºC e 100ºC. A temperatura da parte frontal (abaixo) pode alcançar 120ºC durante o

máximo de 0,5 horas. Há um sistema de fornecimento de ar comprimido para o servo de embreagem, podendo conter líquidos como: Água, Óleo de motor e Água com cloreto ou ferro.

Servo de embreagem livre de contaminantes

Servo de embreagem com presença de contaminantes Sem in cha ço no O-rin g Inchaço no O-ring

3.3. POSSÍVEIS LOCAIS E CAUSAS DE VAZAMENTO

Analisando-se o vazamento e a contaminação da câmara de ar os seguintes locais foram propostos (figura 5), bem como suas possíveis causas:

Figura 9 – Possíveis locais de vazamento

1. Através da microestrutura do alumínio, na região do canal do Nipple do Dreno 2. Através da microestrutura do alumínio, na região da Válvula de Spool

 Porosidades na microestrutura do corpo de alumínio 3. Interface entre Válvula de Spool e Corpo de Alumínio

 Folga entre Anéis e Furo usinado do Spool  Dano estrutural dos Anéis de Polímero

4. Interface entre os Anéis de Vedação e Corpo de Alumínio DOT 4

3

2

1

 Dano estrutural dos Anéis de Polímero  Falha nos Lábios dos Anéis Raspadores

 Presença de Impurezas Sólidas na região de vedação dos Anéis Raspadores  Montagem invertida dos Anéis Raspadores

 Alteração físico-química dos Anéis Raspadores  Alinhamento do Eixo do Pistão

 Desgaste do Eixo do Pistão

 Folga entre Anéis de Polímero e o Eixo Guia do Pistão  Desvio dimensional dos componentes

Análises Realizadas Para Comprovar A(s) Causa(s) Do Vazamento e Contaminação

 Análise Metalográfica  Fotos da Microestrutura  Análise Dimensional

 Composição Química do Corpo de Alumínio  Infravermelho (IR) dos Líquidos e Polímeros  Fluorescência de Raio X

3.4. LIGAS DE ALUMÍNIO FUNDIDO

Através da análise química comprovamos que a peça é composta por uma liga de alumínio e dada sua complexidade de forma, fica evidente a necessidade de produzir a mesma pelo processo de fundição.

As ligas de alumínio fundido estão entre as mais versáteis ligas e geralmente possuem um alto índice de fusibilidade. Possui em geral boa fluidez para preencher pequenos espaços, baixo ponto de fusão, rápida transferência de calor do fundido para o molde, diminuindo o tempo de fundição e muitas de suas ligas são livres de pequenas rachaduras a quente e tendências de ruptura.

São rotineiramente produzidas por fundição a verde, molde permanente, fundição em matriz sob pressão e molde de areia estufado.

Para a peça em estudo o método de produção empregado foi o de fundição por molde permanente, comprovado pelas marcas internas na peça devido aos machos utilizados no processo e pela baixa quantidade de porosidade.

As ligas de alumínio fundido devem conter, além da adição de elementos de reforço, quantidades suficientes de elementos formadores do eutético, usualmente silício, conferindo fluidez. Teores de cerca de 4% até o nível eutético de cerca de 12% (fig. X), promovem redução de rachaduras e aumentam a alimentação, diminuindo os rechupes. 

Em teores mais baixos o ferro minimiza a tendência da liga Al-Si soldar-se ao molde metálico na fundição em molde permanente (coquilhas e outros tipos) [1].

Figura 10 – Diagrama de Fase Alumínio – Silício

Em geral, dois tipos de porosidades podem ocorrer no alumínio fundido. Porosidade gasosa, que geralmente possui formato esférico, devido a alta velocidade de injeção no molde ou devido a sua precipitação durante a solidificação (possui menor solubilidade no mesmo). E a presença de rechupes, que tomam forma de vazios interdendrítico, afetando negativamente as propriedades da liga fundida.

3.5. ANÁLISE METALOGRÁFICA QUANTITATIVA

Na análise metalográfica foi utilizado o Microscópio ZEISS em conjunto com o Analisador de Imagem Sistema Quantitativo (DIGIMET PLUS - Versão 4.0G). As metalografias abaixo foram feitas nas regiões indicadas por 1 e 2 na figura 5.

Figuras 11 e 12 – Microestrutura e presença rechupe no Servo 2

Na metalografia do Servo 2 observa-se Matriz Alfa com presença de Silício na forma globular e fases intermetálicas. A presença de pequena quantidade de microrechupes na região interdendritica dispersos na estrutura não comprometem as propriedades do material. Aumento: 100 x e 200 x. Ataque: HF 7%

Figuras 13 e 14 – Defeitos de Solidificação que atuam como canais para o fluído

Para o Servo 4 observa-se matriz alfa com presença de silício na forma globular e fases intermetálicas semelhante a do Servo 2. Contudo, possui presença de Defeitos de Solidificação, que atuam como Canais que permitem a passagem de Fluído. A Análise via Raio-X confirma a presença de porosidade no Componente. Indícios de Vazamento associado à presença de porosidade microestrutural. Aumento 100 x, 200 x e 400 x. Ataque HF7%.

200x 100x

400x

Como forma de determinar a extensão do defeito de solidificação no Servo 4, um corte foi realizado sobre o defeito, mostrado na figura abaixo:

Figura 15 - Corte sobre o Defeito de Solidificação no plano. Ampliação 50x

Figura 16 – Camada anodizada. Aumento de 400x, sem ataque

Na análise da camada anodizada, filme de óxido para aumento da resistência a corrosão, registramos um valor médio de 7,4 µm.

3.6. ANÁLISE QUÍMICA VIA ESPECTROMETRIA DE EMISSÃO ÓTICA

Para análise química o equipamento empregado foi Espectrômetro de Emissão Ótica da Marca SHIMADZU Modelo OES 5500 com o Programa para: Ligas Al/Si - Al/Si/Mg o Resultado é dado pela Média de 3 queimas para o corpo do Servo 2:

%

Si Fe Cu Mn Mg Cr Ni Zn Ti V Pb Sn Al

4,88 0,044 0,001 0,008 0,101 0,002 0,027 0,105 0,047 0,014 0,017 0,018 94,736 Tabela II – Composição química do Servo 2

3.7. ESTEREOSCOPIA ÓTICA DIGITAL

Na análise macroestrutural e presença de Porosidades, foi utilizado um Estereoscópio Ótico com Zoom - Marca TIM 2B com Ampliação de 10 a 180 x. A seguir, apresentamos as capturas digitais obtidas das análises dos Servos N2 e N4, que apresentaram vazamento durante o teste dinâmico.

Figura 17 – Macroestrutura de parte do corpo do Servo 2, sem ataque

Presença de microrechupes dispersos no Servo 2, a quantidade de rechupes existente não é considerada responsável pelo Vazamento.

Figura 18 – Macroestrutura de parte do corpo do Servo 4, sem ataque

Presença de defeitos de solidificação, a morfologia deste defeito indica possibilidade de Vazamento no Servo 4.

3.8. ENSAIO DE FLUORECÊNCIA DE RAIO-X

Para a avaliação da solidificação estrutural dos Servos N2 e N4, realizamos o ensaio de Fluorescência de Raio-X, empregando o Equipamento marca PHILIPS, sendo utilizado o setup para inspeção em componente de alumínio. Em ambas as amostras foram observadas a presença de pequenas porosidades dispersas, contudo elas não podem ser consideradas causadores isolados da falha.

3.9. ANÁLISE DA VÁLVULA SPOOL

Foi evidenciada a presença de marcas de amassamento e estrias na válvula spool de ambos os servos que apresentaram vazamento. Contudo, no reteste realizado não foi encontrado a presença da solução utilizado em qualquer lugar que não fosse no topo da válvula, ou seja, ela foi capaz de selar a passagem do mesmo, comprovando que as marcas em seu corpo não foram capazes de afetar negativamente sua função.

Figura 19 – Válvula spool e detalhe de seu topo com líquido

Figura 20 – Detalhe de estrias e amassamento no Servo 2 e servo 4 respectivamente

3.10. ENSAIO DE DEGRADAÇÃO TÉRMICO E QUÍMICO

Para testar a compatibilidade dos anéis à temperatura e o meio químico a que são submetidos em serviço, realizaram-se dois testes:

1º TESTE: A análise foi realizada em um (01) Anel Preto, a Amostra permaneceu imersa em uma solução de 3% de óleo de motor e 97% de água a uma temperatura de ± 80ºC durante 15 dias. O Anel não reagiu com a solução, permanecendo com a forma original.

2º TESTE: Os Anéis ficaram imersos em DOT 4 e Óleo de Motor a 80ºC durante 24 horas. Uma Amostra de cada foi colocada imersa no DOT 4 e Óleo de Motor.

Amostras DOT 4 Óleo de Motor

Anel Preto x x

Anel Azul x x

Anel Tampa x x

Tabela III – Identificação das amostras submetidas ao 2º Teste

Anel Meio de imersão

Raio Interno Raio Externo Espessura Inicial Final Inicial Final Inicial Final

Azul Óleo Motor 25,96 28,41 36,53 43,45 7,71 9,11

DOT 4 26,63 26,7 36,74 36,76 7,73 7,74

Preto Óleo Motor 26,26 26,27 35,57 35,74 5,72 5,86

DOT 4 26,25 26,83 35,36 36,91 5,73 6,18

Tabela IV – Dimensões iniciais e finais das amostras submetidas ao 2º Teste

Anel Meio de imersão

Largura Espessura

Inicial Final Inicial Final

Tampa

Óleo de

Motor 3,74 3,85 1,47 1,5

DOT 4 3,82 3,8 1,48 1,5

Figura 21 – Anel da Tampa e Anel Azul respectivamente, submetidos ao 2º Teste

Ao término do ensaio, ficou evidente a agressividade do óleo de motor ao anel azul, que teve suas dimensões aumentadas substancialmente. O anel preto também apresentou variação dimensional em DOT 4, algo que não deveria ocorrer, já que estes anéis são projetados para serem expostos ao fluído de freio e serem resistentes ao mesmo e não reativos.

3.11. ANÁLISE DAS IMPUREZAS ENCONTRADAS NOS ANÉIS

Na desmontagem do Servo 2 foram encontradas duas impurezas, as quais foram submetidas a análise por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e estereoscopia:

Figura 22 – Impureza encontrada sob anel do Servo 2

R

Espessura

Da análise no Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV) e Microanálise Química (EDS), confirmamos que o material encontrado é uma liga de alumínio-silício. A rebarba de alumínio pode ser uma das causas de vazamento no servo 2.

Figura 23 – Espectro da impureza

Figura 24 – Impureza depositada sobre anel raspador metálico do servo 2

A figura 24 atrvés da Estereoscopia Ótica Digital, destaca a presença de Impureza Sólida, identificada como cavaco de usinagem de Alumínio, localizado junto a um dos aneis Raspadores.

3.12. ESPECTROSCOPIA DE INFRAVERMELHO (FT-IR)

Para a identificação dos resíduos coletados e dos anéis preto e azul, foi empregado a espectroscopia de infravermelho, o equipamento utilizado foi o PERKIN-ELMER / Spectrum One B, Campo de Varredura: Near-IR (4.000 - 650 cm-1) e Acessório de Reflectância Total Atenuada (ATR).

Amostra Servo Região

1 1 Resíduo amarelo retirado na parte frontal do Pistão 2 2 Resíduo amarelo retirado na parte do cilindro com resíduo de óleo 3 3 Resíduo de DOT 4 retirado na câmara de DOT 4

4 4 Silicone de montagem com resíduo escuro e resíduo de cor amarela 5 1 Resíduo amarelo encontrado na câmara de DOT 4

6 3 Resíduo amarelo encontrado na câmara de DOT 4 7 4 Resíduo amarelo encontrado na câmara de DOT 4 8 4 Resíduo amarelo com contaminação de cor marrom (óleo) 9 4 Silicone de montagem contaminado com resíduo de coloração escura 10 4 Resíduo amarelo encontrado na entrada de ar de um veículo

Tabela VI – Identificação das substâncias

Figura 25 – Espectros de FTIR/ATR das amostras 4 e 9

Amostra 4

Amostra 9

Óleo de Motor Silicone

Figuras 26 e 27 – Espectros de FTIR/ATR comparando amostra padrão com as substâncias coletadas

Os espectros revelaram a presença de alguns contaminantes. O silicone possui um espectro semelhante ao polidimetilsiloxano, um óleo de silicone considerado inerte, atóxico e não inflamável utilizado comumente em graxa de silicone, como agente antiespumantes, agentes desmoldantes entre outros.

O DOT 4 é composto por uma mistura de poliglicóis, éteres glicólicos, anticorrosivos, antioxidantes e inibidores de ingestão. Seu espectro foi identificado como constituído por éter glicólico. Este tipo de fluído tem como propriedade a higroscopia, ou seja, possui a capacidade de absorver água e não perder desempenho. Contudo, esta mistura diminui o ponto de ebulição do fluído de freio, acarretando na perda momentânea da capacidade de se embrear o veículo.

O óleo de motor encontrado possui espectro semelhante a um hidrocarboneto alifático.

Óleo de Motor

Amostra 7

Amostra 8

Amostra 10

Óleo de Motor Silicone

DOT 4 Amostra 1 Amostra 2 Amostra 3 Amostra 5 Amostra 6

Registramos que os resíduos líquidos encontrados nas câmaras de ar possuem evidência de mistura de Óleo de Motor e Água, indicando que o Sistema de Secagem

(filtragem) do Ar Comprimido não é eficiente para garantir a qualidade do Ar no interior dos Servos.

A espectrometria dos anéis mostrou que os mesmos não correspondem ao material especificado no desenho enviado pelo cliente.

3.13. DESALINHAMENTO E DESGASTE DO EIXO DO PISTÃO

Ao observarmos o eixo do pistão do Servo Nº4 é possível ver marcas de desgaste em seu revestimento, indicando um possível desalinhamento do mesmo. Há marcas no corpo do servo que evidenciam o contato do eixo com o mesmo. Este desalinhamento é um fator provável da causa do vazamento, já que ele pode permitir a migração do DOT 4 para a câmara principal e para o bico do dreno.

Foto 29 - Desgaste no corpo do servo e no Eixo do Pistão

3.14. ANÁLISE DIMENSIONAL

Para o Controle Dimensional, foi utilizada uma Máquina Tridimensional, sendo que foram determinados os Diâmetros em duas posições ortogonais no corpo do servo ainda não seccionado, objetivando avaliar a OVALIZAÇÃO em vários Planos no Corpo do Servo.

1

Figura 30 – Planos que foram medidos para determinar a quantidade de ovalização

1 2

3 4 5

Diâmetro (Plano)

Servo 2 Servo 4 Ovalização

D0° D90° D0° D90° Servo 2 Servo 4 1 100,060 100,136 100,055 99,995 0,076 0,060 2 100,022 100,105 100,025 99,986 0,083 0,039 3 100,008 100,092 100,032 100,021 0,084 0,011 4 35,062 35,063 35,025 35,022 0,001 0,003 5 35,060 35,061 35,020 35,025 0,001 0,005

Tabela VII – Valores de tamanho dos planos e da ovalização em mm

3.15. PARECER REFENTE À ANÁLISE DE FALHA

Das análises realizadas obtivemos as seguintes conclusões para os servos 2 e 4:

Em ambos os servos a presença da mistura de água e óleo de motor foi constatada na câmara de ar, evidenciando a ineficiência do filtro de ar. Esse tipo de contaminação, pode por sua vez afetar os anéis raspadores, uma vez que o óleo de motor mostrou-se altamente

agressivo a estes polímeros. A alteração das dimensões dos anéis, devido a este ataque, pode ainda causar uma diferença na pressão exercida pelo anel em relação ao pistão, ocasionando vazamento, visto no bico do dreno. Ou causando uma contaminação do DOT4, reduzindo seu ponto de ebulição e possibilitando sua evaporação, perdendo momentaneamente a capacidade de se embrear o veículo.

O vazamento no servo 2 não está relacionado a microestrutura do alumínio e sim a presença de impurezas, identificadas como cavaco de usinagem e rebarba de alumínio. A alta pressão do sistema faz com que o DOT 4 migre através do anel azul até o bico do dreno.

Em relação ao servo 4, há dois fatores que ocasionaram a sua eventual falha, o desalinhamento do pistão e o defeito de solidificação. As marcas de desgaste no eixo e no corpo do servo comprovam o problema. Já o defeito de solidificação juntamente com a condição de alta pressão do sistema possibilitou a movimentação do DOT 4 pelo corpo do servo.

4 – CONCLUSÃO

O estágio em um laboratório de materiais como a METALAB proporcionou a integração do conhecimento adquirido no decorrer do curso com aplicações práticas. E a mudança de concepção, de que um laboratório não se limita somente a ensaios rotineiros, sua rotina está extremamente ligada à diversidade, tanto nos ensaios realizados quanto na solução de problemas, como os que são exigidos em uma análise de falha.

Destaca-se o empenho da empresa de se estar sempre à frente, investindo na aquisição de novos equipamentos, desenvolvimento de softwares próprios, presando sempre pela qualidade do serviço prestado.

Vale ressaltar o fator do relacionamento humano, impressiona o tratamento pessoal e o acolhimento da empresa, bem como o respeito ao trabalho que cada um dos funcionários realiza, indicando o quanto o resultado final é dependente do todo, e não somente de um indivíduo.

Estagiar em uma empresa que agrega tão bem tantos fatores enriquece não somente um futuro profissional, mas também de uma perspectiva pessoal um indivíduo, o que é de extrema importância para todas as áreas.

5 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ASM Metals HandBook Volume 2 - Properties and Selection Nonferrous Alloys and Special Purpose Materials. 9 a edição.

CALLISTER, William D. Jr. Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução. LTC editora. 5a edição. Rio de Janeiro, 2002.

SOUZA, Sérgio Augusto de. Ensaios mecânicos de materiais metálicos. 5 a ed. São Paulo: Edgard Blucher, 1982.

SOUZA, Jairo de Lima. Investigação das falhas do sistema de acionamente de embreagem do tipo cilindro escracho concêntrico em veículos comerciais pesados sob as condições do mercado brasileiro. São Paulo, 2006.

Análise de Falha. Disponível em <en.wikipedia.org/wiki/Failure_analysis> acesso em Novembro 2010

Entendendo Fluídos de Freio. Disponível em < www.afcoracing.com/tech_pages/fluid.shtml > acesso em Novembro 2010

6- ANEXOS

6.1- Anexo A – Histórico da Empresa

A Empresa METALAB Análise de Materiais Ltda., sediada em Joinville/SC, iniciou suas atividades em fevereiro de 1999 atuando nas áreas de Consultoria Técnica e Análise de Materiais em metais, polímeros e cerâmicos. Com o visível desenvolvimento da Empresa, foi possível, em 2003, conquistar a Certificação da ISO 9001:2000 garantindo com mais precisão a qualidade das atividades realizadas. No ano de 2009 a Metalab recebeu a recertificação ISO 9001:2008 que atesta mais uma vez a qualidade e eficiência nas atividades realizadas. Hoje, a Empresa possui uma Equipe Técnica treinada e um Laboratório apto para atender às

necessidades específicas dos Clientes.

Hoje a METALAB atua em diversas áreas, como na análise de materiais, determinando propriedades mecânicas e análise metalográfica, no desenvolvimento de softwares como o Digimet Plus 4G e o Inspetor de Solda, que auxiliam respectivamente nas áreas de metalografia quantitativa digital e macrografia quantitativa da solda e na consultoria técnica, como análise de falha em componentes, entre outros.

6.2- Anexo B– Cronograma de Estágio

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Integração Preparação Metalográfica Ensaio de Dureza Acompanhamento Salt-Spray Micrografia Elaboração do Projeto Leitura Técnica e Tradução de Normas Elaboração do Relatório Acompanhamento Ensaios Mecânicos Digitação de Relatórios Macrofotos e Estereoscopia