Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, Programa de Pós-graduação em Integridade de Materiais da Engenharia, 2015. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-03-09T18:36:20Z No. of bitstreams: 1 2015_ArturRibeirodeOliveira.pdf: 4304022 bytes, checksum: 59b1086961e57b8f1f86e9d9d52ee74e (MD5) / Approved for entry into archive by Marília Freitas(marilia@bce.unb.br) on 2016-05-26T18:46:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_ArturRibeirodeOliveira.pdf: 4304022 bytes, checksum: 59b1086961e57b8f1f86e9d9d52ee74e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-26T18:46:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_ArturRibeirodeOliveira.pdf: 4304022 bytes, checksum: 59b1086961e57b8f1f86e9d9d52ee74e (MD5) / Motos aquáticas, mais conhecidas como Jet Skis, proporcionam entretenimento e lazer em rios, lagos e/ou litorais. Entretanto, a concentração de partículas duras, em suspensão nas águas, provoca o desgaste prematuro do sistema de propulsão, principalmente das hélices. As pás das hélices costumam ser fabricadas com as superfícies polidas ou, com o intuito de melhorar sua resistência ao desgaste, jateadas. O presente trabalho teve como objetivo construir um equipamento que permitisse estudar o comportamento em desgaste erosivo de um aço inoxidável utilizado na fabricação de hélices de motos aquáticas; e verificar se o jateamento aumenta realmente a resistência ao desgaste destes elementos. Para isto, corpos de prova foram retirados diretamente de uma hélice de moto aquática e dois tipos de superfícies foram preparados: uma polida e outra jateada com areia. Amostras com cada tipo de condição superficial foram fixadas a um disco giratório porta-amostras e posicionadas de tal forma, que quando mergulhadas dentro de uma solução aquosa erosiva pudessem receber o impacto da mistura com ângulos de 0o, 45º e 90º. O ensaio teve uma duração total de 25 h, no entanto, em determinados intervalos de tempo, o ensaio era interrompido para medir a perda de massa, a rugosidade superficial e, por meio de imagens via microscopia eletrônica, acompanhar o dano superficial ocorrido. Os resultados mostraram que, apesar do jateamento causar um aumento de dureza superficial, não foi detectado uma melhora na resistência ao desgaste das amostras jateadas comparado com as amostras polidas. Os maiores desgastes ocorreram quando o ângulo de incidência foi de 45º, independentemente do tipo de superfície; e o desgaste com ângulos incidência de 0o e 90º foram idênticos entre si, independentemente também, do tipo de superfície. O trabalho mostrou ainda que, o equipamento construído simulou com precisão as condições de uso desses veiculos naúticos e sua versatilidade servirá para o desenvolvimento de futuras pesquisas na Universidade de Brasília. / Jet skis provide entertainment and recreation in rivers, lakes and/or coastlines. However, the concentration of hard particles in suspension in the water causes premature wear of the propulsion system, especially the propellers. The propeller blades are usually made of polished surfaces or in order to improve their wear resistance, blasted. This study aimed to construct a device that allows to study the behavior in erosive wear a stainless steel used in the manufacture of jet skis propellers; and check whether the blasting actually increases the wear resistance of these elements. For this, samples were taken directly from a Jet Ski propeller and two types of surfaces were prepared: a polished and another sandblasted. Samples with each type of surface condition were fixed to a disc rotating sample holder and positioned such that, when dipped into an aqueous solution erosive could receive the impact of the mixture at angles of 0°, 45° and 90°. The test had a total duration of 25 h, however, at certain intervals of time, the test was stopped to measure the weight loss, surface roughness, and by electron microscopy pictures, accompany the surface damage occurred. The results showed that although the sandblasted cause an increase of surface hardness, was not detected an improvement in wear resistance of the sandblasted samples as compared with the polished samples. The higher wear occurred when the incident angle was 45°, regardless of the type of surface; and wear with incidence angles of 0° and 90o were identical among them, irrespective also of the type of surface. The work also showed that the equipment built accurately simulated the conditions of use of these nautical vehicles and their versatility will serve for the development of future research at the University of Brasilia.

O processo de conformação por jateamento com granalhas (peen forming) trata da conformação de chapas ou painéis através da ação de um jato de esferas de aço que, atingindo uma de suas superfícies, torna-a convexa na face de recepção do jato e gera tensões residuais superficiais de compressão. Tornar o processo de jateamento com granalhas reprodutível e controlável é um grande objetivo a ser alcançado para que o mesmo possa ser aplicado de forma segura na indústria aeronáutica. Buscando-se estudar a viabilidade e o desenvolvimento de conhecimento da técnica de jateamento de esferas, definiu-se uma metodologia para o projeto de experimentos focalizados nos dois tópicos principais: variáveis de processo e características do material jateado. As variáveis de processo observadas foram diâmetro de granalha, velocidade de impacto, porcentagem de cobertura e pré-tensão. No material jateado, variaram-se a liga de alumínio (7050-T7451 e 7475-T7351) e espessura. As chapas de alumínio foram caracterizadas em: raio de curvatura, microestrutura, dureza, profundidade e morfologia da camada deformada e perfis de tensões residuais. Avaliou-se o efeito do processo nas características do material. Analisando-se os dados, foi possível obter equações semi-empíricas de relação entre processo e raio de curvatura através de um novo parâmetro chamado densidade de energia cinética, que engloba os parâmetros diâmetro de granalha, velocidade de impacto e espessura da chapa. Encontrou-se ainda forte relação entre energia cinética e espessura da camada deformada e profundidade da máxima tensão residual. Os dados experimentais foram utilizados para o treinamento de uma rede neural artificial, que gerou boa previsibilidade do raio de curvatura. / The peen forming process is the forming of metal sheet or panels through the action of a jet of hard spheres, hitting one of the surfaces, making it convex and causing residual compressive stresses on surface. Making the peen forming process reproducible and controllable is a major goal to its safe application in the aircraft industry. Aiming the study of the feasibility of peen forming and the development of its technical knowledge, a methodology for the design of experiments was created focusing on two main topics: process variables and the properties of the formed material. The process variables observed were shot diameter, impact velocity, percentage of coverage and pre-tension. With respect to the formed material, two aluminum alloys (7050-T7451 and 7475-T7351) and four different thicknesses were used. The aluminum plates were characterized by: radius of curvature, microstructure, hardness, depth and morphology of the deformed layer and profiles of residual stresses. The effect of the process on material was evaluated. Analyzing the data, semi-empirical equations were obtained for the relationship between process and radius of curvature through a new parameter called the density of kinetic energy, which includes the parameters shot diameter, impact velocity and plate thickness. It was also found a strong relationship between kinetic energy and thickness of the deformed layer and depth of maximum residual stress. Experimental data were used to train an artificial neural network, which generated a good predictability of the radius of curvature.

O processo de conformação por jateamento com granalhas (peen forming) trata da conformação de chapas ou painéis através da ação de um jato de esferas de aço que, atingindo uma de suas superfícies, torna-a convexa na face de recepção do jato e gera tensões residuais superficiais de compressão. Tornar o processo de jateamento com granalhas reprodutível e controlável é um grande objetivo a ser alcançado para que o mesmo possa ser aplicado de forma segura na indústria aeronáutica. Buscando-se estudar a viabilidade e o desenvolvimento de conhecimento da técnica de jateamento de esferas, definiu-se uma metodologia para o projeto de experimentos focalizados nos dois tópicos principais: variáveis de processo e características do material jateado. As variáveis de processo observadas foram diâmetro de granalha, velocidade de impacto, porcentagem de cobertura e pré-tensão. No material jateado, variaram-se a liga de alumínio (7050-T7451 e 7475-T7351) e espessura. As chapas de alumínio foram caracterizadas em: raio de curvatura, microestrutura, dureza, profundidade e morfologia da camada deformada e perfis de tensões residuais. Avaliou-se o efeito do processo nas características do material. Analisando-se os dados, foi possível obter equações semi-empíricas de relação entre processo e raio de curvatura através de um novo parâmetro chamado densidade de energia cinética, que engloba os parâmetros diâmetro de granalha, velocidade de impacto e espessura da chapa. Encontrou-se ainda forte relação entre energia cinética e espessura da camada deformada e profundidade da máxima tensão residual. Os dados experimentais foram utilizados para o treinamento de uma rede neural artificial, que gerou boa previsibilidade do raio de curvatura. / The peen forming process is the forming of metal sheet or panels through the action of a jet of hard spheres, hitting one of the surfaces, making it convex and causing residual compressive stresses on surface. Making the peen forming process reproducible and controllable is a major goal to its safe application in the aircraft industry. Aiming the study of the feasibility of peen forming and the development of its technical knowledge, a methodology for the design of experiments was created focusing on two main topics: process variables and the properties of the formed material. The process variables observed were shot diameter, impact velocity, percentage of coverage and pre-tension. With respect to the formed material, two aluminum alloys (7050-T7451 and 7475-T7351) and four different thicknesses were used. The aluminum plates were characterized by: radius of curvature, microstructure, hardness, depth and morphology of the deformed layer and profiles of residual stresses. The effect of the process on material was evaluated. Analyzing the data, semi-empirical equations were obtained for the relationship between process and radius of curvature through a new parameter called the density of kinetic energy, which includes the parameters shot diameter, impact velocity and plate thickness. It was also found a strong relationship between kinetic energy and thickness of the deformed layer and depth of maximum residual stress. Experimental data were used to train an artificial neural network, which generated a good predictability of the radius of curvature.

O processo de jateamento com granalhas é um tratamento superficial, muito utilizado em peças, com o intuito de melhorar as propriedades de resistência à fadiga. A deformação controlada do impacto das esferas introduz tensões residuais compressivas na camada superficial do material. Geralmente, este processo é executado na temperatura ambiente. Existem poucos estudos exploratórios de se executar este tratamento superficial em temperaturas acima da ambiente, para a promoção de um aumento na vida em fadiga causada por uma maior deformação plástica. Este trabalho teve como principal objetivo o estudo do efeito do jateamento com granalhas, executados em temperaturas fora da ambiente, no comportamento em fadiga de lâminas fabricadas de aço mola SAE 5160, utilizado pela indústria automobilística. Foram realizados ensaios de fadiga por flexão em três pontos em corpos de prova no formato do componente original. Estas amostras foram jateadas nas temperaturas de 25, 100, 150, 200, 250 e 300ºC. Os resultados deste trabalho permitiram a obtenção de algumas conclusões importantes quanto ao processo de jateamento que deverão influir diretamente no processo de fabricação destas lâminas e possivelmente de outros componentes mecânicos. Com o aumento da temperatura, ocorreu primeiramente um acréscimo no nível das tensões residuais na faixa de temperatura de 25 a 100ºC, passando a decrescer continuadamente até a temperatura de 300ºC e um aumento crescente da rugosidade superficial. O jateamento a 200ºC promoveu um melhor desempenho, pois executado nesta temperatura, proporcionou a melhor associação de tensão residual introduzida e encruamento, resultando em, um acréscimo de aproximadamente 10 vezes na vida em fadiga. / Shot peening is a surface treatment commonly used in parts with the aim of improving fatigue properties. The controlled plastic deformation caused by the impact of the shots introduces compressive residual stresses on the surface layer of the material. Normally, this process is performed at room temperature, however a few studies propose to perform this surface treatment above room temperature in order to increase the fatigue strength due to the associated higher plastic deformation. The aim of this work was to study the effects of shot peening process above room temperature on the fatigue properties of a SAE 5160 leaf spring steel used by the automotive industry. Three point bending fatigue tests were performed in test pieces with the same geometry of the original component. Test pieces were peened at 25, 100, 150, 200, 250 and 300ºC. Increasing temperature, it was observed an increase in surface roughness (i.e. plastic deformation). However, residual stress values increase up to 100ºC and decrease continuously above this temperature. Fatigue strength was the highest for parts peened at 200ºC possibly due to an optimized association of residual stress and hardening effects caused by the plastic deformation. These results may directly affect the fabrication process of spring leaves and other mechanical parts.

O processo de jateamento com granalhas é um tratamento superficial, muito utilizado em peças, com o intuito de melhorar as propriedades de resistência à fadiga. A deformação controlada do impacto das esferas introduz tensões residuais compressivas na camada superficial do material. Geralmente, este processo é executado na temperatura ambiente. Existem poucos estudos exploratórios de se executar este tratamento superficial em temperaturas acima da ambiente, para a promoção de um aumento na vida em fadiga causada por uma maior deformação plástica. Este trabalho teve como principal objetivo o estudo do efeito do jateamento com granalhas, executados em temperaturas fora da ambiente, no comportamento em fadiga de lâminas fabricadas de aço mola SAE 5160, utilizado pela indústria automobilística. Foram realizados ensaios de fadiga por flexão em três pontos em corpos de prova no formato do componente original. Estas amostras foram jateadas nas temperaturas de 25, 100, 150, 200, 250 e 300ºC. Os resultados deste trabalho permitiram a obtenção de algumas conclusões importantes quanto ao processo de jateamento que deverão influir diretamente no processo de fabricação destas lâminas e possivelmente de outros componentes mecânicos. Com o aumento da temperatura, ocorreu primeiramente um acréscimo no nível das tensões residuais na faixa de temperatura de 25 a 100ºC, passando a decrescer continuadamente até a temperatura de 300ºC e um aumento crescente da rugosidade superficial. O jateamento a 200ºC promoveu um melhor desempenho, pois executado nesta temperatura, proporcionou a melhor associação de tensão residual introduzida e encruamento, resultando em, um acréscimo de aproximadamente 10 vezes na vida em fadiga. / Shot peening is a surface treatment commonly used in parts with the aim of improving fatigue properties. The controlled plastic deformation caused by the impact of the shots introduces compressive residual stresses on the surface layer of the material. Normally, this process is performed at room temperature, however a few studies propose to perform this surface treatment above room temperature in order to increase the fatigue strength due to the associated higher plastic deformation. The aim of this work was to study the effects of shot peening process above room temperature on the fatigue properties of a SAE 5160 leaf spring steel used by the automotive industry. Three point bending fatigue tests were performed in test pieces with the same geometry of the original component. Test pieces were peened at 25, 100, 150, 200, 250 and 300ºC. Increasing temperature, it was observed an increase in surface roughness (i.e. plastic deformation). However, residual stress values increase up to 100ºC and decrease continuously above this temperature. Fatigue strength was the highest for parts peened at 200ºC possibly due to an optimized association of residual stress and hardening effects caused by the plastic deformation. These results may directly affect the fabrication process of spring leaves and other mechanical parts.

Orientadores: Sergio Tonini Button, Renato Pavanello / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-11T03:57:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_EvandroCardozoda_D.pdf: 7516310 bytes, checksum: e6a941fa7741a9dbf2fd38237d40195b (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: O grande desafio do engenheiro no processo de jateamento de esferas, é obter o perfil da tensão residual e a deformação final da peça com precisão. Pois a solução analítica, os resultados experimentais e as simulações numéricas, que possam ser validados, ainda não são totalmente dominados, devido a complexidade do problema de contato dinâmico não linear do impacto que envolve várias disciplinas da elasticidade e plasticidade estática e dinâmica. É preciso reconhecer os vários parâmetros que influenciam o processo e obter um modelo de simulação numérica 3D de elementos finitos (EF) dinâmica e estática, utilizando ferramentas comerciais consagradas, que tenha relativa precisão e possa ser validado ao se caracterizar a tensão residual mecânica induzida e conseqüente deformação. O estudo de modelos estáticos de carregamento equivalente são limitados pela precisão da temperatura e pressão que da a forma final da peça. No modelo de EF elasto-plástico dinâmico 3D do impacto simples, identifica-se que a camada deformada plasticamente, a tensão residual superficial e sub-superficial são influenciados significativamente pelas características da esfera. Além disso, a separação entre as esferas no impacto simultâneo alteram o desenvolvimento da região plástica. Modelos de impactos múltiplos são implementados com base nestes resultados para a condição de impacto concentrado e disperso de forma semialeatória para modelos reduzidos da peça discretizada / Abstract: Shot peen forming presents a great challenge to engineers to get a precise residual stress and the correct final plastic strain distribution within the formed parts. Because there is not a complete knowledge on analytical solutions, experimental results and numerical simulations are commonly used due to the complex dynamic contact of nonlinear impact problems that involve many disciplines on static and dynamic elasticity and plasticity. Therefore, it is essential to know the parameters that affect the process to obtain a static and dynamic 3D finite element (FE) numerical model to simulate peen forming using powerful FE commercial codes that have relative precision and give results that can be validated and consequently induced mechanical residual stress and consequent deformation can be characterized. The study of equivalent static load models are limited by the precision of temperature and pressure to calculate the correct deformed shape. In the elastic-plastic 3D dynamic FE model with a single impact, the shot characteristics influence the thickness plasticity, and the superficial and under surface residual stress. Besides, the separation distance between adjacent shots changes the development of the plastic region. Multiple shot impacts models are implemented based in these results for concentrate and partial randomic dispersed impact conditions to reduce the models of the target / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

A liga de alumínio 6082 apresenta de média para alta resistência mecânica e é de grande importância no mercado de perfis extrudados. O processo de jateamento com granalha de aço em componentes automotivos e aeronáuticos, visando induzir uma condição otimizada de tensão residual de compressão na superfície, tem se mostrado eficaz na melhoria das propriedades mecânicas em fadiga desses componentes. Neste sentido, este trabalho tem como objetivo estudar os efeitos do jateamento com granalhas de aço na tensão residual e no comportamento mecânico em fadiga da liga de alumínio 6082 solubilizada e envelhecida artificialmente. Inicialmente foram feitos tratamentos térmicos de solubilização e envelhecimento artificial visando a determinação da melhor condição em termos de resistência mecânica da liga de alumínio 6082. A seguir foram realizados experimentos com diversos tipos de granalhas esféricas de aço e em condições variadas de jateamento (velocidade de rotação e tempo), definindo-se a melhor condição de tensão residual medida por difração de raios x. Ensaios de fadiga em corpos de prova jateados com granalha de aço na melhor condição de tensão residual foram executados em máquina flexo-rotativa e comparados com os resultados do material sem jateamento. A melhor condição de tensão residual ocorreu em decorrência do jateamento com o uso da granalha de aço S170PEE, rotação da turbina à 2500 rpm e tempo de exposição de 1 minuto. A curva de tensão residual em profundidade para a condição escolhida apresentou resultados coerentes somente até 76 μm devido à presença de grãos grandes em profundidades superiores a esta. As curvas S-N mostraram que houve um ganho na vida em fadiga em tensões elevadas e baixo número de ciclos para romper devido jateamento com granalha de aço. Ao contrário, ocorreu um efeito deletério na vida em fadiga em tensões baixas e número de ciclos elevados para romper, devido à influência do aumento da rugosidade em ensaios de fadiga mais longos. / Aluminum alloy 6082 exhibits medium to high strength and is widely used as extruded products. Shot peening of automobile and aircraft components, carried out to induce optimum residual compressive stress on the surface, improves fatigue properties of these components. In this context, the aim of this investigation was to study the effects of shot peening on the residual stress and fatigue behavior of solution treated and artificially aged 6082 aluminum alloy. Initially, solution treatment and artificial ageing of this alloy were carried out to determine the best conditions in terms of alloy strength. Subsequently, experiments were carried out with different types of spherical steel shots, under a variety of peening conditions (rotation speed and duration), to define the best set of conditions to increase residual stress that was measured using x-ray diffraction. Fatigue tests were carried out using a rotating-bending machine on shot peened specimens that had the highest residual stress. These results were compared with those of specimens that were not shot peened. The highest residual stress was observed when peening was done with S170PEE steel shots, at 2500 rpm for 1 minute. The variation in residual stress as a function of depth, for the above-mentioned peening conditions, was coherent only up to a depth of 76 μm and attributable to the presence of large grains at depths higher than this. The S-N curves revealed an increase in fatigue life at high stresses and at low cycles to failure and attributed to shot peening. Contrary to this, a deleterious effect in terms of reduction in fatigue life was observed at low stresses and at high cycles to failure, due to increase in surface roughness of the specimens during the extended fatigue tests.

Problemas com desenho de conexões protéticas sobre implantes, microfendas, afrouxamento e, consequentemente, perdas das estruturas protéticas reabilitadoras são tópicos frequentes do estudo odontológico. Conexões do tipo Cone Morse, devido às suas características, diminuíram o índice desses problemas, abrindo uma nova perspectiva para o sucesso da prótese sobre implante. Contudo, ainda é frequente encontrar componentes que falham no desempenho, levando à falência da restauração, especialmente quando esses componentes não são bem ajustados, bem fixados ou, ainda, não possuem, na sua geometria, características suficientes para suportar as forças laterais e oclusais de um ciclo mastigatório. O objetivo deste estudo é avaliar a influência do jateamento com óxido de alumínio sobre a superfície externa dos componentes protéticos, separadamente e em conjunto, com um adesivo industrial, em uma tentativa de aumentar os valores de torque de abertura de componentes apertados em seu torque recomendado, pelo fabricante ou menor. Neste ensaio, foram utilizados 36 implantes da marca Straumann®, de 10mm de comprimento com diâmetro de 4,8 mm, os quais foram divididos em 6 grupos: Grupo 1 = controle, torque de 35 N.cm; Grupo 2 = superfície jateada com óxido de alumínio (# 320) e torque de 35 N.cm; Grupo 3 = superfície jateada com óxido de alumínio (# 320) e torque de 25 N.cm; Grupo 4 = superfície jateada com óxido de alumínio (# 100) e torque de 25 N.cm; Grupo 5 = superfície jateada com óxido de alumínio (# 320), aplicação de adesivo e torque de 25 N.cm; Grupo 6 = superfície jateada com óxido de alumínio (# 100), aplicação de adesivo e torque de 25 N.cm, que receberam componentes protéticos sólidos de 5,5 mm de altura, regulares e alterados. As modificações incluídas foram o jateamento com partículas de óxido de alumínio (100 e 320 micra) e o uso de Loctite® 277 como adesivo industrial. Os conjuntos implante-componente foram levados até uma máquina de controle de tração, Instron®, e, após a sua calibração, as amostras dos grupos foram apertadas em 35 e 25 N.cm, com um conjunto catraca-torquímetro, com checagem visual e registro no software acoplado à máquina de ensaio. Após trinta dias, os grupos foram levados à máquina novamente e o conjunto abutment-implante foi desapertado, agora somente com registro no software da máquina de ensaio. Os valores e porcentagens da diferença entre torque de aperto e desaperto foram avaliados estatisticamente, e comparados entre os grupos. Para todas as associações, o valor de p deveria ser menor ou igual 0,05, para relevância. O grupo Jateado 35 N.cm, 320 micra, não apresentou valores mais altos do que o grupo Controle no momento do torque de desaperto, assim como os grupos Jateados 25 N.cm 100 e 320 micra. Os grupos Jateados 25 N.cm, 100 e 320 micra, com adesivo, mostraram uma resistência por volta de uma vez e meia maior, no torque de desaperto do que o grupo Controle 35 N.cm. / Problems with design of prosthetic implant connections, microleakage,! loosening which leads to loss of rehabilitative prosthetic structures are frequent topics of dental study. Morse taper connections, due to its characteristics, decreased the rate of these problems opening a new perspective to the success of the prosthesis supported over implant. However, it is still frequent to find components that fail in performance leading to failure of restoration especially when these components are not well adjusted, tightened or do not have in its geometry enough characteristics to support the occlusal and lateral forces in a masticatory cycle. The aim of this study is to evaluate the influence of blasting with aluminum oxide on the outer surface of the prosthetic components separately and in conjunction with an industrial adhesive in an attempt to increase the opening torque values of components tightened on their recommended torque by the manufacturer or less, therefore allowing the dentist an early intervention in the prosthetic rehabilitation. In this test, 36 Straumann® implants of 10mm high and 4,8mm wide were used. They were divided into six groups: Group 1 Solid abutments control group - 35 N.cm tightened; Group 2 - Solid sandblasted abutments, 35 N.cm aluminum oxide 320 microns size particles; Group 3 - Solid sandblasted abutments, 25 N.cm aluminum oxide 320 microns size particles; Group 4 - Solid sandblasted abutments, 25 N.cm aluminum oxide 100 microns size particles; Group 5 - Solid sandblasted abutments, 25 N.cm aluminum oxide 320 microns size particles with glue application; Group 6 - Solid sandblasted abutments, 25 N.cm aluminum oxide 100 microns size particles with glue application, which received 5,5 mm high regular and modified solid abutments. The included modifications were sandblasting with aluminum oxide particles (100 and 320 microns) and the use of Loctite® 277 as an industrial adhesive. The samples were taken to a traction control test machine, Instron ®, and after calibration the group samples were tightened on 35 and 25 N.cm with a ratchet-wrench set with visual check. The data was recorded in a software coupled to the test machine. After thirty days the groups were brought again to the test machine and the samples were untightened. At this point the resulting data was recorded only in the testing machine software. The values and percentages of the changes between the tightening and loosening torques were recorded and compared among the study groups. For all associations a p-value < 0.05 was considered significant. The group blasted 35 N.cm, 320 microns did not show higher values than the control group at the time of loosening torque as well as groups blasted 25 N.cm 100 and 320 microns. The groups blasted 25 N.cm, 100 and 320 microns with adhesive showed a resistance around one and a half times greater in the loosening torque than the control group 35 N.cm.

A liga de alumínio 6082 apresenta de média para alta resistência mecânica e é de grande importância no mercado de perfis extrudados. O processo de jateamento com granalha de aço em componentes automotivos e aeronáuticos, visando induzir uma condição otimizada de tensão residual de compressão na superfície, tem se mostrado eficaz na melhoria das propriedades mecânicas em fadiga desses componentes. Neste sentido, este trabalho tem como objetivo estudar os efeitos do jateamento com granalhas de aço na tensão residual e no comportamento mecânico em fadiga da liga de alumínio 6082 solubilizada e envelhecida artificialmente. Inicialmente foram feitos tratamentos térmicos de solubilização e envelhecimento artificial visando a determinação da melhor condição em termos de resistência mecânica da liga de alumínio 6082. A seguir foram realizados experimentos com diversos tipos de granalhas esféricas de aço e em condições variadas de jateamento (velocidade de rotação e tempo), definindo-se a melhor condição de tensão residual medida por difração de raios x. Ensaios de fadiga em corpos de prova jateados com granalha de aço na melhor condição de tensão residual foram executados em máquina flexo-rotativa e comparados com os resultados do material sem jateamento. A melhor condição de tensão residual ocorreu em decorrência do jateamento com o uso da granalha de aço S170PEE, rotação da turbina à 2500 rpm e tempo de exposição de 1 minuto. A curva de tensão residual em profundidade para a condição escolhida apresentou resultados coerentes somente até 76 &mu;m devido à presença de grãos grandes em profundidades superiores a esta. As curvas S-N mostraram que houve um ganho na vida em fadiga em tensões elevadas e baixo número de ciclos para romper devido jateamento com granalha de aço. Ao contrário, ocorreu um efeito deletério na vida em fadiga em tensões baixas e número de ciclos elevados para romper, devido à influência do aumento da rugosidade em ensaios de fadiga mais longos. / Aluminum alloy 6082 exhibits medium to high strength and is widely used as extruded products. Shot peening of automobile and aircraft components, carried out to induce optimum residual compressive stress on the surface, improves fatigue properties of these components. In this context, the aim of this investigation was to study the effects of shot peening on the residual stress and fatigue behavior of solution treated and artificially aged 6082 aluminum alloy. Initially, solution treatment and artificial ageing of this alloy were carried out to determine the best conditions in terms of alloy strength. Subsequently, experiments were carried out with different types of spherical steel shots, under a variety of peening conditions (rotation speed and duration), to define the best set of conditions to increase residual stress that was measured using x-ray diffraction. Fatigue tests were carried out using a rotating-bending machine on shot peened specimens that had the highest residual stress. These results were compared with those of specimens that were not shot peened. The highest residual stress was observed when peening was done with S170PEE steel shots, at 2500 rpm for 1 minute. The variation in residual stress as a function of depth, for the above-mentioned peening conditions, was coherent only up to a depth of 76 &mu;m and attributable to the presence of large grains at depths higher than this. The S-N curves revealed an increase in fatigue life at high stresses and at low cycles to failure and attributed to shot peening. Contrary to this, a deleterious effect in terms of reduction in fatigue life was observed at low stresses and at high cycles to failure, due to increase in surface roughness of the specimens during the extended fatigue tests.

[pt] Esta pesquisa teve como objetivo avaliar o efeito do jateamento de partículas (shot-peening) sobre a vida-fadiga do aço estrutural R4, largamente adotado na fabricação de componentes estruturais para sistemas de ancoragem de unidades flutuantes. Inicialmente, amostras cilíndricas do material foram retiradas das seções retas de elos tipo Kenter. Em seqüência, algumas amostras foram temperadas e revenidas em diferentes tempos de tratamento, com o objetivo de se promover uma homogeneidade microestrutural, bem como propriedades mecânicas similares àquelas dos elos tratados industrialmente. As amostras foram submetidas a ensaios de dureza e tração e, com base nos resultados, providenciou-se o tratamento térmico de todas as amostras. Dando continuidade a etapa experimental, corpos de prova para ensaios de fadiga foram usinados das amostras tratadas e submetidos a jateamento com microesferas de aço temperado sob pressões de 20 psi, 30 psi e 40 psi. Finalmente, corpos de prova nas condições sem jateamento e após jateamento foram submetidos a ensaios de fadiga por flexão rotativa, com o objetivo de se levantar a curva tensão versus número de ciclos para a falha (curva S-N) do aço estrutural R4 nas diferentes condições de superfície. A extensão da vida em fadiga do aço estrutural R4 foi relacionada com o jateamento de microesferas. De acordo com os resultados, houve uma influência benéfica do tratamento de superfície sobre a vida-fadiga do material. Tal influência foi caracterizada por um maior número de ciclos para a falha e aumento do limite de resistência à fadiga. Os resultados mostraram que a extensão da vida útil esteve diretamente relacionada com a intensidade do jateamento, significando que uma maior intensidade de jateamento provocou uma maior extensão da vida-fadiga do material. / [en] The objective of the present work was to evaluate the effect of shot peening on the fatigue life of a grade R4 structural steel, largely adopted for fabricating offshore mooring chains. Initially, cylindrical samples of the material were cut of from the straight sections of Kenter links. In the sequence, a number of specimens were austenitized ed and tempered making use of different treatment times, in order to promote a microstructural homogeneity as well as mechanical properties similar to those associated with industrial heat treatments. The specimens were subjected to hardness and tensile tests and on the basis of the results, all samples were heat treated. After that, fatigue specimens were machined from the treated samples and shot peened with quenched steel shots under pressures of 20 psi, 30 psi and 40 psi. Finally, rotating bend fatigue tests were performed with unpeened and shot peened specimens aiming to establish the stress-life curves of the grade R4 structural steel. The fatigue life extension of the grade R4 structural steel was related to the shot peening. Regarding the results, the surface treatments affected the fatigue life of the material beneficially. This influence was characterized by a longer fatigue cycles and a fatigue life improvement. The results showed that the fatigue life extension was directly related to the shot peening intensity, i.e., the fatigue life extension has increased when increasing the shot peening intensity.