Caracterização de um aço forjado e um
recobrimento soldado por arco submerso quando
submetidos ao ensaio de fadiga-de-contato.
IC. Felipe C. da Silva
M.Eng. John F. A. Rosario
Dr. Julio C. K. das Neves
Prof. Dr. Amilton Sinatora
Sumário
• Objetivo
•Introdução
•Materiais e métodos
•Resultados
•Conclusões
•Próximas etapas
Introdução
Tipos de contato
Contato conforme:
Área de contato entre o
corpo e contra- corpo é
total
Contato não - conforme:
Área de contato entre o
corpo e contra- corpo é
em um único ponto
Introdução
• Geometria do contato:
Esfera-sobre-plano
Contra-corpo
Corpo
Introdução
Fadiga “convencional” x Fadiga de contato
• Fadiga Convencional :
Existe um limite de carregamento nominal abaixo do qual o componente jamais
apresentará falha por fadiga (RABINOWICZ, 1965).
Introdução
Fadiga “convencional” x Fadiga de contato
• Fadiga de contato :
A fadiga de contato de rolamento decorre do carregamento
cíclico aplicado em uma área muito pequena, que corpos em
movimento apresentam em seu funcionamento. Desse
carregamento cíclico decorre um acúmulo de deformação
plástica que, após um número finito de ciclos, resulta na
nucleação de uma trinca, que se propaga até chegar à
superfície, quando ocorre o lascamento de uma parte do
material (spalling). (Neves, 2006)
Introdução
Mecanismo de falha
Trincas sub-superficiais
Spalling
Foto de topo
Seção transversal - longitudinal
Objetivo
O objetivo deste trabalho é caracterizar
por meio de ensaios de fadiga de contato,
um aço forjado com um recobrimento
soldado por arco submerso
Materiais e métodos
Corpos-de-prova
• 03 cp’s de um recobrimento soldado por arco submerso
• tipo anel
• dureza 57 HRc
45 mm
38 mm
4 mm
2 x 450
Materiais e métodos
Processo de recobrimento por arco submerso
Primeira Camada
Segunda Camada
Terceira Camada
Quarta Camada
Materiais e métodos
Corpos-de-prova
• 08 cp’s aço forjado
• tipo arruela
• Temperado e revenido
• Dureza 57 HRc
52 mm
28 mm
6mm
2 x 450
Materiais e métodos
Composição química do recobrimento soldado por arco
submerso

Arame para recobrimento duro Lincore 96S de 3,2 mm de
diâmetro.
C
0,23

Mn
1,2
Chapas de aço carbono 1020
Si
0,4
Cr
13,0
Ni
0,2
Materiais e métodos
Composição química aço forjado
Aço para trabalho à quente, série H13
C
Mn
Si
Cr
0,39
0,4
1,10
5,20
Materiais e métodos
Parâmetros de ensaio
Óleo
Frequência de carregamento
Pressão média de contato
Carga / Carga por esfera
Recobrimento soldado
Forjado
SAE 90
SAE 90
46 Hz
46 Hz
2,4 GPa
3,2 GPa
915 N / 305 N
2100 N / 700 N
Resultados
Amostra
A
B
C
D
E
F
G
H
Número de Ciclos
Recobrimento
Forjado
(Neves, 2006)
Soldado
9.600.000 * 15.000.000
24.000.000 * 23.500.000
4.440.000
9.200.000
14.372.900 * 17.000.000
13.300.000
15.000.000
16.000.000
27.400.000
“*” indica ensaio interrompido sem ocorrência de spalling devido ao excessivo ruído e vibração
Resultados
Direção de rolamento
866 µm
530 µm
Pequenas crateras
Direção de rolamento
Deformações plásticas
Trilha de rolamento recobrimento soldado
(ensaio interrompido 24.000.000 ciclos)
Trilha rolamento aço
ferramenta forjado
(17.000.000 ciclos)
Resultados
Direção de rolamento
Spalling recobrimento soldado
(4.440.000 ciclos)
Direção de rolamento
Spalling aço ferramenta forjado
(17.000.000 ciclos)
Conclusões
• As amostras ensaiadas, apesar de serem fabricadas de modos diferentes,
apresentaram o mecanismo de falha por fadiga de contato (spalling).
• As amostras que tiveram seus respectivos ensaios interrompidos (recobrimento
soldado), mesmo assim tiveram uma vida maior em relação à amostra que
apresentou o spalling.
• A amostra tanto do recobrimento soldado quanto do aço ferramenta forjado com
maior vida tiveram uma vida aproximadamente igual (24.000.000 ciclos ~
27.400.000 ciclos)
•Devido ao fato de ocorrer o mecanismo de falha por fadiga de contato (spalling)
em apenas uma das amostras de recobrimento soldado, o modo de falha para esse
tipo de material é diferente quando comparado com os aços forjados. Portanto
espera-se realizar um maior número de ensaios na tentativa de melhor
entendimento da fadiga de contato neste material.
Próximas etapas
Realização de um maior número de ensaios do recobrimento
soldado, afim de entender melhor o mecanismo de falha por
fadiga de contato no mesmo.
Fim