Parafusos utilizados para fixação de partes submetidos a carregamentos cíclicos, inerentemente estão sujeitos à falhas por fadiga. O presente trabalho está apoiado no estudo do conjunto carcaça/corrediça de um compressor fixado por parafusos prisioneiros - ISO M24x3. Os prisioneiros que fixam o flange da corrediça falham prematuramente por fadiga. Assim, este trabalho tem como objetivos desenvolver uma metodologia para otimizar o desempenho em fadiga do conjunto parafusado. Numa primeira fase foram realizados ensaios em parafusos de mesmas dimensões, porém de classes e processos de fabricação diferentes, para poder-se avaliar o melhor processo de fabricação no desempenho em fadiga. Observou-se que o processo de laminação da rosca seguido de tratamento térmico é o mais adequado para o caso em estudo. Em uma etapa seguinte, instrumentaram-se os prisioneiros utilizando strain gauges com os componentes em condições de serviço, para avaliar a deformação dos parafusos desde a aplicação do torque de aperto durante a montagem e acionamento do compressor até a operação em sua carga máxima. Observou-se que, apesar dos parafusos estarem submetidos à cargas dentro do regime de segurança, apresentam dispersão da pré-carga e baixa protensão de aperto. Posteriormente, foram realizados outros ensaios em laboratório com dispositivos projetados especialmente para reconstruir o flange do compressor em estudo. O dispositivo procurou traçar as características dimensionais e materiais semelhantes do conjunto carcaça/corrediça. Tem-se como conclusão principal deste trabalho, que na configuração atual de união do flange com a carcaça, resulta num baixo índice de aperto que é verificado através das cargas máximas que são transferidas diretamente ao parafuso. Por fim, verificou-se que aumentando o comprimento do parafuso através da inserção de uma bucha extensora, aumenta a vida em fadiga dos componentes de união.

Parafusos utilizados para fixação de partes submetidos a carregamentos cíclicos, inerentemente estão sujeitos à falhas por fadiga. O presente trabalho está apoiado no estudo do conjunto carcaça/corrediça de um compressor fixado por parafusos prisioneiros - ISO M24x3. Os prisioneiros que fixam o flange da corrediça falham prematuramente por fadiga. Assim, este trabalho tem como objetivos desenvolver uma metodologia para otimizar o desempenho em fadiga do conjunto parafusado. Numa primeira fase foram realizados ensaios em parafusos de mesmas dimensões, porém de classes e processos de fabricação diferentes, para poder-se avaliar o melhor processo de fabricação no desempenho em fadiga. Observou-se que o processo de laminação da rosca seguido de tratamento térmico é o mais adequado para o caso em estudo. Em uma etapa seguinte, instrumentaram-se os prisioneiros utilizando strain gauges com os componentes em condições de serviço, para avaliar a deformação dos parafusos desde a aplicação do torque de aperto durante a montagem e acionamento do compressor até a operação em sua carga máxima. Observou-se que, apesar dos parafusos estarem submetidos à cargas dentro do regime de segurança, apresentam dispersão da pré-carga e baixa protensão de aperto. Posteriormente, foram realizados outros ensaios em laboratório com dispositivos projetados especialmente para reconstruir o flange do compressor em estudo. O dispositivo procurou traçar as características dimensionais e materiais semelhantes do conjunto carcaça/corrediça. Tem-se como conclusão principal deste trabalho, que na configuração atual de união do flange com a carcaça, resulta num baixo índice de aperto que é verificado através das cargas máximas que são transferidas diretamente ao parafuso. Por fim, verificou-se que aumentando o comprimento do parafuso através da inserção de uma bucha extensora, aumenta a vida em fadiga dos componentes de união.

Parafusos utilizados para fixação de partes submetidos a carregamentos cíclicos, inerentemente estão sujeitos à falhas por fadiga. O presente trabalho está apoiado no estudo do conjunto carcaça/corrediça de um compressor fixado por parafusos prisioneiros - ISO M24x3. Os prisioneiros que fixam o flange da corrediça falham prematuramente por fadiga. Assim, este trabalho tem como objetivos desenvolver uma metodologia para otimizar o desempenho em fadiga do conjunto parafusado. Numa primeira fase foram realizados ensaios em parafusos de mesmas dimensões, porém de classes e processos de fabricação diferentes, para poder-se avaliar o melhor processo de fabricação no desempenho em fadiga. Observou-se que o processo de laminação da rosca seguido de tratamento térmico é o mais adequado para o caso em estudo. Em uma etapa seguinte, instrumentaram-se os prisioneiros utilizando strain gauges com os componentes em condições de serviço, para avaliar a deformação dos parafusos desde a aplicação do torque de aperto durante a montagem e acionamento do compressor até a operação em sua carga máxima. Observou-se que, apesar dos parafusos estarem submetidos à cargas dentro do regime de segurança, apresentam dispersão da pré-carga e baixa protensão de aperto. Posteriormente, foram realizados outros ensaios em laboratório com dispositivos projetados especialmente para reconstruir o flange do compressor em estudo. O dispositivo procurou traçar as características dimensionais e materiais semelhantes do conjunto carcaça/corrediça. Tem-se como conclusão principal deste trabalho, que na configuração atual de união do flange com a carcaça, resulta num baixo índice de aperto que é verificado através das cargas máximas que são transferidas diretamente ao parafuso. Por fim, verificou-se que aumentando o comprimento do parafuso através da inserção de uma bucha extensora, aumenta a vida em fadiga dos componentes de união.

Este trabalho teve por objetivo definir as composições químicas e os parâmetros de tratamento térmico mais adequados para atendimento às rígidas especificações exigidas para fixadores utilizados na indústria de óleo, gás e energia eólica, visando à minimização dos custos de produção e a garantia da qualidade dos produtos. Para tal, foram realizados testes em escala laboratorial variando-se as temperaturas de austenitização e de revenimento para três composições químicas diferentes, tendo como base o aço SAE 4140 com variações nos teores de carbono, cromo e vanádio. Foi avaliada a influência da composição química e dos parâmetros de beneficiamento sobre a microestrutura, tenacidade e resistência mecânica, por meio de análises em microscópio eletrônico de varredura, ensaios de resistência ao impacto e à tração e ensaios de dureza. Quanto à composição química, foram utilizados os aços SAE 4140, SAE 4140 Modificado ao Vanádio e SAE 4145. No tratamento térmico, primeiramente foram realizadas curvas de revenimento, avaliando-se a dureza em função da temperatura de revenimento em uma faixa de 575 a 675 ºC e temperatura de austenitização fixa de 880 °C. Após a obtenção e análise das curvas de revenimento, foram escolhidas duas temperaturas de revenimento específicas para avaliação mais detalhada das propriedades mecânicas, com a realização de ensaios de resistência à tração e impacto. Nesta etapa também foi avaliada a influência da temperatura de austenitização. Foram utilizadas as temperaturas de 880 e 920 °C. Os resultados possibilitaram encontrar uma relação de compromisso entre a resistência mecânica e a tenacidade, tanto em relação ao desempenho do produto final quanto em relação aos custos de produção. / This study aims to determine the chemical composition and heat treatment parameters most suitable for meeting the strict specifications required for fasteners used in oil and gas and wind energy industries, in order to minimize production costs and ensure product quality. For this, laboratory tests were performed varying the austenitizing and tempering temperatures for three different chemical compositions based on SAE 4140 with variations on carbon, chromium and vanadium contents. The influence of chemical composition and heat treatment parameters on microstructure, toughness and strength were evaluated through scanning electron microscope analysis and hardness, tensile and impact tests. SAE 4140, SAE 4140 (Vanadium Modified) and SAE 4145 were the steel grades used. The first stage was to perform tempering curves, evaluating the hardness results as a function of tempering temperature in the range of 575 to 675 °C. The austenitizing temperature was fixed on 880°C. In the second stage, two specific tempering temperatures were chosen for a more detailed evaluation of microstructure and mechanical properties. In this stage, the influence of austenitizing temperature was also evaluated. Temperatures of 880 and 920 °C were tested. The results had shown an optimal trade-off between the strength and toughness in relation to the final product performance as well as production costs.

Este trabalho teve por objetivo definir as composições químicas e os parâmetros de tratamento térmico mais adequados para atendimento às rígidas especificações exigidas para fixadores utilizados na indústria de óleo, gás e energia eólica, visando à minimização dos custos de produção e a garantia da qualidade dos produtos. Para tal, foram realizados testes em escala laboratorial variando-se as temperaturas de austenitização e de revenimento para três composições químicas diferentes, tendo como base o aço SAE 4140 com variações nos teores de carbono, cromo e vanádio. Foi avaliada a influência da composição química e dos parâmetros de beneficiamento sobre a microestrutura, tenacidade e resistência mecânica, por meio de análises em microscópio eletrônico de varredura, ensaios de resistência ao impacto e à tração e ensaios de dureza. Quanto à composição química, foram utilizados os aços SAE 4140, SAE 4140 Modificado ao Vanádio e SAE 4145. No tratamento térmico, primeiramente foram realizadas curvas de revenimento, avaliando-se a dureza em função da temperatura de revenimento em uma faixa de 575 a 675 ºC e temperatura de austenitização fixa de 880 °C. Após a obtenção e análise das curvas de revenimento, foram escolhidas duas temperaturas de revenimento específicas para avaliação mais detalhada das propriedades mecânicas, com a realização de ensaios de resistência à tração e impacto. Nesta etapa também foi avaliada a influência da temperatura de austenitização. Foram utilizadas as temperaturas de 880 e 920 °C. Os resultados possibilitaram encontrar uma relação de compromisso entre a resistência mecânica e a tenacidade, tanto em relação ao desempenho do produto final quanto em relação aos custos de produção. / This study aims to determine the chemical composition and heat treatment parameters most suitable for meeting the strict specifications required for fasteners used in oil and gas and wind energy industries, in order to minimize production costs and ensure product quality. For this, laboratory tests were performed varying the austenitizing and tempering temperatures for three different chemical compositions based on SAE 4140 with variations on carbon, chromium and vanadium contents. The influence of chemical composition and heat treatment parameters on microstructure, toughness and strength were evaluated through scanning electron microscope analysis and hardness, tensile and impact tests. SAE 4140, SAE 4140 (Vanadium Modified) and SAE 4145 were the steel grades used. The first stage was to perform tempering curves, evaluating the hardness results as a function of tempering temperature in the range of 575 to 675 °C. The austenitizing temperature was fixed on 880°C. In the second stage, two specific tempering temperatures were chosen for a more detailed evaluation of microstructure and mechanical properties. In this stage, the influence of austenitizing temperature was also evaluated. Temperatures of 880 and 920 °C were tested. The results had shown an optimal trade-off between the strength and toughness in relation to the final product performance as well as production costs.

Este trabalho teve por objetivo definir as composições químicas e os parâmetros de tratamento térmico mais adequados para atendimento às rígidas especificações exigidas para fixadores utilizados na indústria de óleo, gás e energia eólica, visando à minimização dos custos de produção e a garantia da qualidade dos produtos. Para tal, foram realizados testes em escala laboratorial variando-se as temperaturas de austenitização e de revenimento para três composições químicas diferentes, tendo como base o aço SAE 4140 com variações nos teores de carbono, cromo e vanádio. Foi avaliada a influência da composição química e dos parâmetros de beneficiamento sobre a microestrutura, tenacidade e resistência mecânica, por meio de análises em microscópio eletrônico de varredura, ensaios de resistência ao impacto e à tração e ensaios de dureza. Quanto à composição química, foram utilizados os aços SAE 4140, SAE 4140 Modificado ao Vanádio e SAE 4145. No tratamento térmico, primeiramente foram realizadas curvas de revenimento, avaliando-se a dureza em função da temperatura de revenimento em uma faixa de 575 a 675 ºC e temperatura de austenitização fixa de 880 °C. Após a obtenção e análise das curvas de revenimento, foram escolhidas duas temperaturas de revenimento específicas para avaliação mais detalhada das propriedades mecânicas, com a realização de ensaios de resistência à tração e impacto. Nesta etapa também foi avaliada a influência da temperatura de austenitização. Foram utilizadas as temperaturas de 880 e 920 °C. Os resultados possibilitaram encontrar uma relação de compromisso entre a resistência mecânica e a tenacidade, tanto em relação ao desempenho do produto final quanto em relação aos custos de produção. / This study aims to determine the chemical composition and heat treatment parameters most suitable for meeting the strict specifications required for fasteners used in oil and gas and wind energy industries, in order to minimize production costs and ensure product quality. For this, laboratory tests were performed varying the austenitizing and tempering temperatures for three different chemical compositions based on SAE 4140 with variations on carbon, chromium and vanadium contents. The influence of chemical composition and heat treatment parameters on microstructure, toughness and strength were evaluated through scanning electron microscope analysis and hardness, tensile and impact tests. SAE 4140, SAE 4140 (Vanadium Modified) and SAE 4145 were the steel grades used. The first stage was to perform tempering curves, evaluating the hardness results as a function of tempering temperature in the range of 575 to 675 °C. The austenitizing temperature was fixed on 880°C. In the second stage, two specific tempering temperatures were chosen for a more detailed evaluation of microstructure and mechanical properties. In this stage, the influence of austenitizing temperature was also evaluated. Temperatures of 880 and 920 °C were tested. The results had shown an optimal trade-off between the strength and toughness in relation to the final product performance as well as production costs.