Análise de Falhas - Cap. V-1

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Prof. Luiz Cláudio Cândido
ANÁLISE DE FALHAS
(Parte I)
Prof. Leonardo Barbosa Godefroid
candido@em.ufop.br leonardo@demet.em.ufop.br
METALURGIA MECÂNICA
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO E DO DESPORTO
Universidade Federal de Ouro Preto
Escola de Minas – Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais
Grupo de Estudo Sobre Fratura de Materiais
Telefax: 55 - 31 - 3559.1561 – E-mail: demet@em.ufop.br
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO E DO DESPORTO
Universidade Federal de Ouro Preto
Escola de Minas – Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais
Grupo de Estudo Sobre Fratura de Materiais
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Análise de Falhas
PARTE II – Técnicas de Análise
CAPÍTULO CINCO:
Primeiros passos em uma Análise de Falhas
5.1 – Início de uma análise de falha
5.2 – Análise macroscópica
5.3 – Ensaios não destrutivos
5.4 – Análise química
Capítulo Cinco:
Primeiros passos em uma Análise de Falhas
5.1 – Início de uma análise de falha
5.1.1 – Informações a respeito da falha
5.1.2 – Informações a respeito das condições atuantes 
durante a falha
Primeiros passos em uma Análise de Falhas
Condições para ocorrência de uma falha
Sobrecarga Fadiga Corrosão Desgaste
Primeiros passos em uma Análise de Falhas (Sachs, 2007)
 
EExxiissttee uummaa qquuaannttiiddaaddee ssiiggnniiffiiccaattiivvaa ddee mmaatteerriiaall rreemmoovviiddoo ddaa ssuuppeerrffíícciiee ddaa ppaarrttee 
oorriiggiinnaall ?? TTeemm mmuuiittoo mmaatteerriiaall rreemmoovviiddoo ddiissppoonníívveell ?? 
 
NNããoo SSiimm 
 
 AAnnaalliissaarr mmaatteerriiaall ppaarraa iiddeennttiiffiiccaaççããoo ddee 
mmeeccaanniissmmoo ppoorr ccoorrrroossããoo oouu ddeessggaassttee 
 
EEssttáá vviissíívveell uummaa ddiissttoorrççããoo nnaa ppeeççaa ?? 
 
NNããoo SSiimm 
 
 AA ppaarrttee ffaallhhoouu oouu ppoorr ssoobbrreeccaarrggaa ddúúccttiill 
oouu ppoorr ffaaddiiggaa ddee bbaaiixxííssssiimmoo cciicclloo 
((tteennssõõeess eelleevvaaddaass)) 
 
 AA ddiissttoorrççããoo eessttáá ssoommeennttee ssoobbrree uummaa 
ppoorrççããoo ddaa ffaallhhaa,, aapprrooxxiimmaaddaammeennttee 
mmeennooss ddee 5500%% nnoo eexxtteerriioorr ((nnaa ppaarrttee 
ffrraattuurraaddaa)) nnaass iimmeeddiiaaççõõeess ddaa ffrraattuurraa ?? 
 
 SSiimm AA ppaarrttee ffaallhhoouu ppoorr ffaaddiiggaa ddee bbaaiixxoo 
cciicclloo ee aa ffoorrççaa qquuee aa ccaauussoouu ffooii 
aapplliiccaaddaa rreellaattiivvaammeennttee ppoouuccaass 
vveezzeess.. 
 
 NNããoo AA ppaarrttee ffrraattuurroouu ppoorr ssoobbrreeccaarrggaa 
ddúúccttiill ee aa ffoorrççaa qquuee aa ccaauussoouu ffooii 
aapplliiccaaddaa àà mmeeddiiddaa qquuee aa ppeeççaa 
ddeeffoorrmmoouu.. 
 
AA ppaarrttee ffaallhhoouu oouu ppoorr ffrraattuurraa ffrráággiill oouu ppoorr ffaaddiiggaa 
 
AA ssuuppeerrffíícciiee ddee ffrraattuurraa éé eesssseenncciiaallmmeennttee uunniiffoorrmmee eemm rruuggoossiiddaaddee 
 
NNããoo SSiimm 
 
AA ppaarrttee ffaallhhoouu ppoorr ccaarrrreeggaammeennttoo ppoorr AA ppaarrttee ffaallhhoouu ddeevviiddoo aa uummaa ffrraattuurraa 
A parte falhou por carregamento por
fadiga. A carga que gerou a fratura foi
aplicada milhares de vezes (ou muito
mais) ao longo do processo.
A parte falhou devido a uma fratura
frágil e a carga foi aplicada à medida
em que a peça fraturou.
Roteiro para uma Análise de Falha
Segundo Colangelo e Heiser – 1987
 Evidência documental
– Parâmetros de serviço
 Limpeza
 Ensaios não destrutivos
– Análise macroscópica da superfície de fratura
– Detecção de defeitos superficiais e/ou subsuperficiais
– Análise Química das partes fraturadas
– Medições da dureza
 Ensaios destrutivos
– “Metalografia”
– Ensaios Mecânicos
– Ensaios de Corrosão e “Químicos”
 Análise de tensões
Técnicas que não alteram
as características do 
material analisado
Roteiro para uma Análise de Falha
Segundo Wulpi – 1993 (pág. 8)
 Coleta de dados e seleção de amostras
 Exame preliminares (visuais e fotografia)
 Ensaios não destrutivos
 Ensaios mecânicos 
 Seleção, identificação e/ou limpeza de amostras
 Análise das superfícies de fratura, trincas, etc
 Observação microscópica 
 Metalografia
 Determinação do mecanismo de falha
 Análise química
 Análise por mecânica de fratura
 Ensaios sob condições simuladas de serviço
 Conclusões e confecção de um relatório (incluindo as recomendações)
Técnicas que não 
alteram as 
características 
do material 
analisado
Roteiro para uma Análise de Falha
Metals Handbook – 1998 (vide CD)
1) Informações iniciais:
1.a) aprender o que puder sobre o quê ocorreu antes da falha e o tempo para ocorrer a falha;
1.b) aprender o que puder sobre o procedimento utilizado para produzir a parte falhada.
2) Exame visual:
2.a) visitar local da falha, anotar esquemas ou desenhar croquis, tomar medidas, notas e fotografias;
2.b) selecionar as partes mais adequadas e removê-las para análise laboratorial;
2.c) examinar cuidadosamente todas as partes no laboratório, anotar, medir, tomar notas e fotografá-las utilizando
técnicas das mais simples (análise visual) até as mais sofisticadas (lupas) que causem pouca intervenção.
3) Realizar e documentar ensaios não destrutivos, nos quais não ocorrerão 
alterações das partes.
4) Realizar ensaios destrutivos quando as demais técnicas tiverem sido
exploradas ou todos os analistas já houverem analisado as partes.
5) Examinar todos os dados e conclusões diretas se possível.
6) Documentar as descobertas e conclusões em um relatório que inclua:
6.a) informações iniciais;
6.b) descrição das amostras (partes) examinadas;
6.c) descrição dos testes realizados, procedimentos e resultados obtidos;
6.d) discutir a necessidade dos testes e o significado dos resultados;
6.e) apresentar conclusões positivas.
Técnicas que não alteram
as características do 
material analisado
– Inicialmente, a análise de falha deve ser orientada de 
modo a obter todos os detalhes pertinentes e relacionados 
com as causas desta falha 
(na dúvida, pegue todos os possíveis).
– Neste momento deve-se não fazer nada, exceto estudar 
visualmente as evidências, analisando a(s) parte(s) 
falhada(s) e fazer uma tomada de informações adequada.
– Infelizmente, nem sempre é possível coletar todos os 
dados desejados para uma análise mais precisa, assim 
ensaios podem ser necessários para preencher as lacunas 
(informações) em falta.
5.1 – Início de uma Análise de Falha
5.1 – Início de uma Análise de Falha
Busca orientada de informações
(vide sugestão do Anexo I)
Informações 
a serem 
buscadas no 
início de uma 
Análise de 
Falha.
 Item 8: FABRICAÇÃO E PROCESSAMENTO
– Existem descontinuidades internas ou concentradores de tensão de
fabricação que poderiam causar o problema? Como é feito o controle de
qualidade do componente na empresa?
– Se o componente foi forjado, este contém juntas, inclusões ou outras
descontinuidades de forjamento que poderiam afetar o desempenho em
serviço?
– Se o componente foi fundido, este contém cavidades, gotas frias,
porosidades ou outras descontinuidades especialmente próximas da zona de
fratura?
– Se uma região de solda está presente, a fratura está próxima da solda ou
se propagou próximo? São visíveis defeitos (descontinuidades) de solda neste
cordão? Como foi realizada esta soldagem?
– Se o componente foi tratado termicamente, qualé este tratamento? Como
este tratamento é feito, por quem e quando?
Busca orientada de informações
Exemplo de detalhamento
Busca orientada de informações
(vide sugestão do Anexo I)
Informações 
a serem 
buscadas no 
início de uma 
Análise de 
Falha
 REGISTRO DA SUPERFÍCIE 
DE FALHA (Fratura)
– Idem ao anterior descrevendo o 
aspecto geral da falha, por meio 
de fotos, em vários ângulos.
 ASPECTO DO 
COMPONENTE 
FRATURADO (Fotos)
– É desejável o fornecimento de 
informações descrevendo o 
aspecto geral do componente 
e/ou máquina e/ou estrutura 
falhada.
– Importante para compreender 
melhor o papel do componente 
falhado no contexto geral de 
sua utilização.
rotor com indícios 
da presença de 
corpo estranho.
Fratura
Busca orientada de informações
Exemplos de importância
Busca orientada de informações
(vide sugestão do Anexo I)
Informações 
a serem 
buscadas no 
início de uma 
Análise de 
Falha
 CONDIÇÕES 
DE OPERAÇÃO
– Existem 
evidências de 
que o mecanismo 
sofreu condições 
abusivas durante 
a operação e/ou 
usado sob 
condições que 
não eram as 
ideais de uso ?
Busca orientada de informações
Exemplos de importância
 CONDIÇÕES DE 
OPERAÇÃO
– Existem evidências de que o 
mecanismo estava 
funcionando com sobrecarga 
ou em velocidades superiores 
a sua capacidade de projeto ?
 GEOMETRIA E 
PROJETO
– Como a estrutura e os 
componentes associados 
deveriam trabalhar ?
Busca orientada de informações
Exemplos de importância
Exemplos de registro das condições (a)normais de funcionamento de componentes que falharam em serviço: 
verificação de um pequeno movimento oscilatório entre as partes “A” e “B” desta máquina.
A B
Busca orientada de informações
Exemplos de importância
Exemplos de registro das condições (a)normais de funcionamento de componentes que falharam em serviço: 
poeira no conjunto motor/redutor e a base pouco rígida na qual está apoiada.
Busca orientada de informações
Exemplos de importância
Exemplos de registro das condições (a)normais de funcionamento de componentes que falharam em serviço: 
registro do funcionamento de uma estrutura acoplada à saída de um moinho.
 CONDIÇÕES DE 
OPERAÇÃO
– O mecanismo ou a estrutura 
recebeu manutenção normal com 
o procedimentos/ materiais 
recomendados pelo fabricante 
(existem recomendações 
fornecidas pelo fabricante)?
Busca orientada de informações
Exemplos de importância
 FABRICAÇÃO E 
PROCESSAMENTO
– Se o componente foi tratado 
termicamente, qual é este 
tratamento? Como este tratamento 
é feito, por quem e quando?
Deformação final máxima da região soldada.
Busca orientada de informações
Exemplos de importância
 CONDIÇÕES DE 
OPERAÇÃO
– O mecanismo ou a estrutura 
recebeu manutenção normal com 
o procedimentos/ materiais 
recomendados pelo fabricante 
(existem recomendações 
fornecidas pelo fabricante) ?
Busca orientada de informações
Exemplos de importância
 FABRICAÇÃO E 
PROCESSAMENTO
– Se o componente foi tratado 
termicamente, qual é este 
tratamento ? Como este tratamento 
é feito, por quem e quando ?
+
Objetivo final 
desta etapa:
plano de 
amostragem