Estudo da propagação de trincas por fadiga em caçambas de recuperadoras de minério
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Dissertação de mestrado
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Primeiro orientador
Membros da banca
Paulo José Modenesi
Glaysson Bruno Santos Vimieiro
Glaysson Bruno Santos Vimieiro
Resumo
Como as recuperadoras de minério são extremamente solicitadas no processo de mineração, a
sua manutenção tem custo elevado. Um modo de falha frequente, de acordo com os dados da
manutenção, é a ocorrência de trincas que podem levar à fratura. Este problema vem sendo
resolvido pela manutenção, através da soldagem das partes danificadas. A causa raiz da falha,
no entanto, não vem sendo atacada, o que ocasiona pouca efetividade na resolução do problema.
O objetivo deste trabalho é estudar a velocidade de propagação de trincas em fadiga do aço
ASTM A572, material comumente utilizado para fabricação de caçambas de recuperadoras de
minério. Para desenvolvimento do estudo, foi realizado ensaio não destrutível (ultrassom) para
identificação e determinação do valor de crescimento de uma trinca, após N ciclos de trabalho
conhecido, de uma caçamba em serviço. Em segundo momento, foram realizados ensaios de
fadiga em laboratório. Os corpos de prova ensaiados foram fabricados com material extraído
da própria caçamba em serviço. A partir dos dados e resultados dos ensaios de laboratório, foi
possível determinar as equações e gráficos correpondentes a variação do tamanho da trinca (a)
em função de número de ciclos (N) e velocidade de propagação da trinca (da/dN) versus
variação do fator de concentração de tensões (ΔK). Os resultados obtidos nos ensaios de campo
da caçamba em serviço foram comparados com o resultados do corpo de prova em laboratório
e a diferença entre eles é perfeitamente aceitável e justificável. Devido à boa aproximação dos
resultados, os parâmetros característicos de fadiga (C) e (m) obtidos para o material em questão
podem ser utilizados para previsões de vida de um componente e estabelecer dados confiáveis
que podem suportar o planejamento da manutenção e planejamento de suprimentos de materiais
e serviços
Abstract
As reclaimers are extremely used in the mining process, their maintenance costs are high. A
frequent failure mode, according to maintenance data, is the occurrence of cracks that can lead
to fracture. This problem has been solved by maintenance by welding the damaged parts. The
root cause of the failure, however, has not been attacked, which has caused little effectiveness
in solving the problem. The objective of this work is to study the fatigue crack propagation
velocity of ASTM A572 steel, a material commonly used to manufacture buckets of reclaimers.
For the development of the study, a non-destructible test (ultrasound) was performed to identify
and determine the growth value of a crack, after N cycles of known work, of a bucket in
operation. At second moment, fatigue tests were performed in the laboratory. The test
specimens were made of material extracted from the bucket in service. From the data and results
of the laboratory tests it was possible to determine the equations and graphs correpondent to the
crack size (a) versus number of cycles (N) and crack propagation velocity (da / dN) versus
factor strêss concentration (ΔK). The results obtained in the in-service bucket tests were
compared with the laboratory test results and the difference between them is perfectly
acceptable and justifiable. Due to the good approximation of the results, the characteristic
fatigue parameters (C) and (m) obtained for the studied material can be used for life predictions
of parts and components of machines and establish reliable data that can support planning of
the maintenance and planning of supplies of materials and services.
Assunto
Engenharia mecânica, Fadiga, Minérios de ferro, Mecânica da fratura
Palavras-chave
Fadiga, Propagação de trincas, Curvas da/dN, Recuperadoras de minério, Caçamba
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