Estágio realizado no INEGI - Instituto de Engenharia Mecânica e Gestão Industrial e orientado pelo Eng.º Francisco Freitas / Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Devido à resistência dos fabricantes de automóveis quanto à utilização de engrenagens de FNA estudos tem sido feitos para averiguar o desempenho deste material em engrenagens. Dentro deste contexto esta dissertação tem como objetivos principais o desenvolvimento e construção de uma máquina de ensaios de fadiga de contato em engrenagens e a comparação quanto à resistência ao desgaste de engrenagens cilíndricas de dentes retos fabricadas em aço liga 8620 (cementado e temperado) e em ferro fundido nodular austêmperado (FNA). Estas engrenagens foram fornecidas em dois estados de acabamento superficial (shaving ou por fresamento). O equipamento desenvolvido funciona com o princípio de recirculação de potência e é comumente chamado de FZG. Os experimentos de desgaste têm sido feitos com dois estágios de torque: 135 N.m (running-in) e 302 N.m (steady-state) e as engrenagens são de perfil modificado. Após a realização dos ensaios, foi possível verificar que: (1) a área danificada dos flancos, devido ao fenômeno de pitting, das engrenagens de FNA foi maior do que das de aço AISI 8620; (2) a comparação entre os parâmetros de rugosidade nos estágio de fornecimento e após cada estágio do experimento mostra que as engrenagens com acabamento por shaving apresentam uma melhor distribuição da carga e um menor desgaste, (3) o regime de lubrificação na região do diâmetro primitivo durante os ensaios foi o limite (ou limítrofe) para ambos os processos de fabricação, porém o parâmetro de espessura de filme (λ) é maior para engrenagens fabricadas por shaving, fazendo com que a espessura do filme lubrificante seja maior, (4) o efeito da redução da área resistente aos esforços de contato, devido à presença dos nódulos de grafita, na resistência a fadiga foi evidenciado, porém o acabamento superficial mostrou-se mais relevante do que a distribuição e tamanho dos nódulos. / Due to the resistance of automotive manufactures on apply ADI gear studies have been made to verify the performance of this material. Inside this context this work has a main objective the construction of contact fatigue test machine in gears and the comparison, related to the wear resistance, between spur-gears made of carburized and quenched AISI 8620 low steel and austempered ductile iron (ADI). These gears were supplied in two states of finish surface (by shaving or by machining). The developed equipment functions with the principle of the power recirculation and commonly called FZG. The wear experiments were performed in two stages of torque: 135 N.m (running-in) and 302 N.m (steady-state) and the gears have modified profile. After the accomplishment of the experiments, was possible verify that: (1) The damaged area of flanks, due to the phenomenon of pitting, at ADI gears was bigger than AISI 8620 low-alloy steel gears. (2) The comparisons between the roughness parameter in the supply state and after each period of the experiment shows that gears with surface finish by shaving have better load distribution and minor wear. (3) Lubricant regime at pitch diameter was the boundary for both manufacture process, but the film thickness parameter λ is higher for shaved gears, making the lubricant film thickness has major value, (4) The reduction effect the resistive area of contact due the presence of the graphite nodules in the contact fatigue resistance was evidenced, however surface finishing was more relevant than the distribution and size nodules.

Devido à resistência dos fabricantes de automóveis quanto à utilização de engrenagens de FNA estudos tem sido feitos para averiguar o desempenho deste material em engrenagens. Dentro deste contexto esta dissertação tem como objetivos principais o desenvolvimento e construção de uma máquina de ensaios de fadiga de contato em engrenagens e a comparação quanto à resistência ao desgaste de engrenagens cilíndricas de dentes retos fabricadas em aço liga 8620 (cementado e temperado) e em ferro fundido nodular austêmperado (FNA). Estas engrenagens foram fornecidas em dois estados de acabamento superficial (shaving ou por fresamento). O equipamento desenvolvido funciona com o princípio de recirculação de potência e é comumente chamado de FZG. Os experimentos de desgaste têm sido feitos com dois estágios de torque: 135 N.m (running-in) e 302 N.m (steady-state) e as engrenagens são de perfil modificado. Após a realização dos ensaios, foi possível verificar que: (1) a área danificada dos flancos, devido ao fenômeno de pitting, das engrenagens de FNA foi maior do que das de aço AISI 8620; (2) a comparação entre os parâmetros de rugosidade nos estágio de fornecimento e após cada estágio do experimento mostra que as engrenagens com acabamento por shaving apresentam uma melhor distribuição da carga e um menor desgaste, (3) o regime de lubrificação na região do diâmetro primitivo durante os ensaios foi o limite (ou limítrofe) para ambos os processos de fabricação, porém o parâmetro de espessura de filme (λ) é maior para engrenagens fabricadas por shaving, fazendo com que a espessura do filme lubrificante seja maior, (4) o efeito da redução da área resistente aos esforços de contato, devido à presença dos nódulos de grafita, na resistência a fadiga foi evidenciado, porém o acabamento superficial mostrou-se mais relevante do que a distribuição e tamanho dos nódulos. / Due to the resistance of automotive manufactures on apply ADI gear studies have been made to verify the performance of this material. Inside this context this work has a main objective the construction of contact fatigue test machine in gears and the comparison, related to the wear resistance, between spur-gears made of carburized and quenched AISI 8620 low steel and austempered ductile iron (ADI). These gears were supplied in two states of finish surface (by shaving or by machining). The developed equipment functions with the principle of the power recirculation and commonly called FZG. The wear experiments were performed in two stages of torque: 135 N.m (running-in) and 302 N.m (steady-state) and the gears have modified profile. After the accomplishment of the experiments, was possible verify that: (1) The damaged area of flanks, due to the phenomenon of pitting, at ADI gears was bigger than AISI 8620 low-alloy steel gears. (2) The comparisons between the roughness parameter in the supply state and after each period of the experiment shows that gears with surface finish by shaving have better load distribution and minor wear. (3) Lubricant regime at pitch diameter was the boundary for both manufacture process, but the film thickness parameter λ is higher for shaved gears, making the lubricant film thickness has major value, (4) The reduction effect the resistive area of contact due the presence of the graphite nodules in the contact fatigue resistance was evidenced, however surface finishing was more relevant than the distribution and size nodules.