O que é fadiga do metal?

A fadiga do metal pode causar falhas catastróficas sem aviso, como a separação da pá do ventilador de um motor a jato, causando danos ou mesmo a morte. Para entender e prevenir a fadiga do metal, devemos primeiro entender algo sobre tensões nos metais.

O estresse pode ser aplicado de diferentes maneiras. Por exemplo, a tensão de tensão se desenvolve no raio externo de uma peça dobrada de fio de metal. Ao mesmo tempo, a tensão de compressão ocorre no raio interno da dobra. Reverter a dobra reverte as tensões de compressão e tensão.

Quando repetido continuamente, concentrações de tensão como essas causarão microfissuras. Se o estresse continuar, as rachaduras aumentarão. E como as rachaduras são pequenas, pode haver pouco ou nenhum aviso visível. O resultado pode ser uma falha de fadiga do metal imprevisível.

Tensões que causam fadiga do metal

Além de flexão ou tensões radiais, outros tipos de tensões podem causar fadiga do metal. Pode haver defeito causado pelo processo de fabricação ou no próprio material. O aumento da fadiga do metal também pode ocorrer devido à corrosão, rotação da peça, temperatura, desgaste ou projeto estrutural. Por exemplo, as bordas dos furos tendem a concentrar a tensão, mas o furo pode ser colocado em outro lugar, tornando a peça menos suscetível à fadiga.

As tensões que causam a fadiga do metal são geralmente menores do que a resistência à tração final do material . Os engenheiros que projetam uma peça devem compreender quanta tensão repetida a peça pode suportar, e isso depende em parte da resistência à fadiga do metal.

Formas de falha de fadiga do material

A falha de fadiga do metal pode ser refletida em diferentes formas de fadiga, incluindo:

• Falha de fadiga térmica . Este tipo de fadiga do metal ocorre devido às mudanças de temperatura. Essas mudanças podem ser causadas por fatores ambientais, bem como flutuações de temperatura de aplicativos que estão sendo desligados e ligados.
• Falha por corrosão por fadiga . Normalmente devido a ambientes corrosivos que danificam o metal. A corrosão pode inicialmente causar rachaduras que podem causar danos mecânicos e fadiga.
• Falha de fadiga por vibração . Como o nome indica, a fadiga por vibração é devido a danos vibracionais que levam a rachaduras e tensões quando o equipamento está funcionando em níveis que estão fora dos padrões operacionais.
• Falha mecânica . Este tipo de fadiga de metal é devido a tensões que ocorrem ao longo do tempo e inclui falha por corrosão e vibração por fadiga.

Considerações de projeto para determinar a resistência à fadiga do metal

Materiais diferentes têm diferentes resistências à fadiga. Para determinar a resistência à fadiga de um material, os engenheiros testarão vários corpos de prova idênticos sob diferentes cargas cíclicas até que se quebrem. Muitos desses pontos de dados podem ser plotados em um gráfico para determinar o limite de fadiga do material.

Usando esse valor conhecido, os engenheiros estruturais podem realizar uma análise de fadiga de software de um projeto de peça. Se necessário, eles podem reprojetar a peça para minimizar tensões internas. Ou eles poderiam especificar um material diferente que seria mais resistente ao estresse de fadiga.

Projetos de engenharia onde a fadiga do metal devido a tensões repetidas pode causar problemas incluem:

• Turbofans com motor a jato com hélices rotativas
• Partes do corpo do avião
• Bicicletas todo-o-terreno
• Pontes com tráfego e vibração do vento
• Suspensões automotivas
• Equipamento de fabricação
• Qualquer componente sob tensão vibracional

Considerações sobre materiais metálicos

A seleção do material de metal adequado para a sua aplicação pode reduzir significativamente e prevenir a fadiga do metal. Os metais resistentes à corrosão e que permitem a condutividade térmica são mais adequados para aplicações sujeitas a ambientes desafiadores. Podemos enviar relatórios de teste de material para todo o alumínio, aço inoxidável e chapas e chapas de aço, bem como produtos longos.

Fadiga de metal de aviação

Fadiga de metal em aeronaves é uma ocorrência comum devido à natureza cíclica de pressão e estresse nas peças da aeronave e componentes. Com o tempo, pequenas rachaduras podem aumentar em tamanho e escopo, onde a fadiga do metal pode se tornar um fator que contribui para falhas mecânicas e estruturais.

Pressão, exposição atmosférica e condições gerais de voo podem enfraquecer o alumínio, aço carbono e componentes de aeronaves de aço inoxidável. Principais áreas onde ocorre fadiga de metal em aeronaves:

• Áreas externas, como revestimentos que funcionam sob pressão estrutural
• Áreas internas onde os componentes de suporte de carga estão sujeitos a ambientes de alta tensão

A manutenção de rotina e a inspeção podem ajudar a compensar a fadiga do metal da aviação, enquanto o polimento das superfícies de metal da aeronave também pode ajudar a diminuir os efeitos de rachaduras e fadiga.

Evite a fadiga do metal com materiais metálicos de alto desempenho

O design e seleção de material adequados podem reduzir enormemente a fadiga do metal, enquanto o polimento pode ajudar a compensar os efeitos de desgaste da aplicação. IMS pode enviar relatórios de teste de material para todo o alumínio, aço inoxidável e chapas e chapas de aço, bem como produtos longos.

A Industrial Metal Supply tem um extenso estoque de metais e acessórios de metal. Visite um de nossos seis locais na Califórnia e no Arizona hoje.