Análise de falha por fadiga do eixo de um redutor de velocidade

Abstract

Este trabalho foi um estudo de falha de um eixo usado em uma caixa de redução de velocidade. O eixo transmite o torque do motor elétrico através do arranjo das engrenagens dentro da caixa de redução, para o acionamento de uma máquina usada na indústria de mineração. Uma parte do componente fraturado feito com aço tratado termicamente por austêmpera foi examinado para determinação das causas da ruptura. A fractografia foi realizada para caracterizar o modo de falha através da superfície da fratura. Microscopia ótica e eletrônica de varredura (MEV) foram realizadas para caracterizar a microestrutura. O perfil de dureza ao longo da seção transversal, propriedades de tração, tenacidade ao impacto e tenacidade a fratura por CTOD foram avaliados. A análise química indicou que o eixo foi feito de aço SAE 4320 conforme especificação. A análise da microestrutura e o perfil de dureza revelaram que o componente foi tratada termicamente de forma inadequada, resultando no caso de uma superfície endurecida não uniforme e espessa o suficiente ao longo da seção, com microestruturas com arranjo bandeado de baixa resistência, e uma fina camada de bainita na superfície do eixo. Grandes quantidades de inclusões foram encontradas na região da fratura, bem como a presença de poros , que contribuiram para reduzir a vida de fadiga do componente. Concluiu-se que todos esses fatores contribuíram sinergicamente para a falha do eixo. Para prevenção desta, recomenda-se garantir o processamento de tratamento térmico adequado para obter a uniformidade da microestrutura da camada endurecida, trabalhar pelo controle do tamanho, forma e composição das inclusões não metálicas no processo de lingotamento deste material e realizar um plano de manutenção mais efetivo com inspeções periódicas a fim de detectar anomalias com antecedência e evitar perdas materiais e humanas.