EngMecanica_SaldanhaLS_1

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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS 
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica 
 
 
 
 
 
 Leonardo Silva Saldanha 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ANÁLISE EM ELEMENTOS FINITOS DOS PARÂMETROS DE PROJETOS DE 
UMA LUVA DE ENGATE DE TRANSMISSÕES MANUAIS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Belo Horizonte 
2013
 
 
Leonardo Silva Saldanha 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ANÁLISE EM ELEMENTOS FINITOS DOS PARÂMETROS DE PROJETOS DE 
UMA LUVA DE ENGATE DE TRANSMISSÕES MANUAIS 
 
 
 
 
 
Dissertação apresentada ao Programa de 
Pós-Graduação em Engenharia Mecânica 
da Pontifícia Universidade Católica de 
Minas Gerais, como requisito parcial para 
obtenção do título de Mestre em 
Engenharia Mecânica. 
 
Orientador: Claysson Bruno Santos 
Vimieiro 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Belo Horizonte 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FICHA CATALOGRÁFICA 
Elaborada pela Biblioteca da Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais 
 
 
Saldanha, Leonardo Silva 
S162a Análise em elementos finitos dos parâmetros de projetos de uma luva de 
engate de transmissões manuais / Leonardo Silva Saldanha. Belo Horizonte, 
2013. 
 92f.: il. 
 
Orientador: Claysson Bruno Santos Vimieiro 
 Dissertação (Mestrado) - Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais. 
Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica. 
 
 1. Sinterização. 2. Automóveis - Dispositivos de transmissão. 3. Métodos de 
elementos finitos. I. Vimieiro, Claysson Bruno Santos. II. Pontifícia Universidade 
Católica de Minas Gerais. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. 
III. Título. 
 
 CDU: 629.113-58 
 
 
 
Leonardo Silva Saldanha 
 
 
 
 
ANÁLISE EM ELEMENTOS FINITOS DOS PARÂMETROS DE PROJETOS DE 
UMA LUVA DE ENGATE DE TRANSMISSÕES MANUAIS 
 
 
 
 
 
Dissertação apresentada ao Programa de 
Pós-Graduação em Engenharia Mecânica 
da Pontifícia Universidade Católica de 
Minas Gerais, como requisito parcial para 
obtenção do título de Mestre em 
Engenharia Mecânica. 
 
 
 
 
 
_________________________________________________ 
 Claysson Bruno Santos Vimieiro (Orientador - PUC Minas) 
 
 
 
 
_________________________________________________ 
José Rubens Gonçalves Carneiro - PUC Minas 
 
 
 
 
_________________________________________________ 
 Daniel Neves Rocha - UFMG 
 
 
 
 
_________________________________________________ 
Willian de Melo Silva - PUC Minas 
 
 
 
 
 
Belo Horizonte, 12 de Julho de 2013. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Aos meus pais, 
 pelo amor e incentivo. 
 
 
 
AGRADECIMENTOS 
 
 
 A todos que contribuíram para a realização deste trabalho, fica expressa aqui 
a minha gratidão, especialmente: 
 Ao Professor Claysson Vimieiro, pela orientação, pelo aprendizado e apoio 
em todos os momentos necessários. 
 Aos meus colegas de trabalho da Fiat Powertrain, pela contribuição com os 
resultados deste trabalho. 
 Aos amigos José Neto e Guilherme Machado pela ajuda incondicional. 
 A todos que, de alguma forma, contribuíram para esta realização.8 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Mas na profissão, além de amar tem de saber. E o saber 
leva tempo para crescer. (Rubem Alves, 1997) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RESUMO 
 
O presente trabalho está inserido na área de projetos mecânicos, especificamente 
direcionado para as transmissões mecânicas aplicadas em veículos automotores. 
Foi proposto alterar o processo de fabricação e a matéria prima utilizada no projeto 
das luvas de engate empregadas nas transmissões C510 adotada nos veículos Fiat 
de até 1.8cc. Para validar a proposta foi desenvolvido um modelo em elementos 
finitos para as luvas de engate comparando o resultado do modelo obtido com o 
processo atual de manufatura e a nova proposta utilizando o processo de fabricação 
de sinterização com o emprego do material sinterizado FLN-4405-19HT. Para 
aumentar a precisão da validação proposta pelo método de elementos finitos, foi 
elaborada uma técnica para simular a presença de poros característicos da estrutura 
metalográfica dos materiais sinterizados na malha do modelo. Foi realizada uma 
comparação entre o material atual (aço cromo-manganês 19CrMn5) e o aço 
sinterizado (FLN-4405-19HT), considerando o modelo sem a presença da 
porosidade e com a técnica elaborada para simular a presença da porosidade. 
Comparando os resultados observa-se que o aço 19CrMn5 mostrou um 
desempenho melhor na absorção de energia apresentando valores menores para a 
fadiga do material, porem para os valores da tensão de escoamento, os dois 
materiais apresentam faixas dentro do valores do limite de escoamento da 
especificação dos materiais. Pelos resultados obtidos observa-se que é possível 
atingir a condições de custo e resistência de operação utilizando a matéria prima 
sinterizada (FLN-4405-19HT) em substituição ao material aço cromo 19MnCr5. 
 
 
Palavras-chave: Sinterização, Transmissão Mecânica, Luva de engate 
 
 
 
 
 
ABSTRACT 
 
This study is inserted in mechanical engineering projects toward to mechanical 
transmission applied to vehicles. Was proposed change the manufacturing process 
and the material applied on the project of the sleeves applied on the C510 
mechanical transmission adopted in the Fiat vehicles up to 1.8cc. To validated the 
proposal was developed a finite element model to the sleeves comparing the results 
obtained of the model with the current manufacturing process and the new proposal 
utilizing the manufacturing process of sintering with the sinter steel FLN-4405-19HT. 
To have a better precision regarding the proposal validation by the finite element 
method, was created a technique to simulate the porous presence, common in the 
metallographic structure of the sinter materials in the model and compared the 
results between the current steel chrome-manganese 19CrMn5 and the sinter steel 
FLN-4405-19HT considering the model without the porosity presence and the 
technique elaborated to simulated the porosity. 
Comparing the results observes that the steel 19CrMn5 demonstrated a better 
performance to soak the energy presenting minors values to the material fatigue, 
however to the yield stress to the both materials presented values within the limits of 
the material yield stress specification. By the results obtained observe that is possible 
reach the cost and operation resistant using the sinter material (FLN-4405-19HT) to 
replace the steel chrome 19MnCr5. 
 
 
 
Keywords: Sintering, Transmissions, Sleeves 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
FIGURA 1 – Transmissão mecânica..........................................................................12 
FIGURA 2 – Forças de resistência ao movimento veicular........................................14 
FIGURA 3 – Sistema de sincronização......................................................................16 
FIGURA 4 – Elementos do sistema de sincronização................................................17 
FIGURA 5 – Comando câmbio...................................................................................18 
FIGURA 6 – Fases da sincronização.........................................................................20 
FIGURA 7 – Luva de engate de cinco marchas.........................................................22 
FIGURA 8 – Funcionamento da luva..........................................................................22FIGURA 9 – Influência do ângulo de engate..............................................................23 
FIGURA 10 – Composição das perdas nas transmissões.........................................26 
FIGURA 11 – Processo de sinterização.....................................................................32 
FIGURA 12 – Mecanismo de sinterização.................................................................34 
FIGURA 13 – Porcentagem de utilização do material x energia requerida...............36 
FIGURA 14 – Comparação da resistência de materiais e processo..........................37 
FIGURA 15 – Campos de aplicação de materiais x resistência.................................37 
FIGURA 16 – Elementos de FEA ..............................................................................39 
FIGURA 17 – Deformação de um elemento de volume do material..........................43 
FIGURA 18 – Critério de Von Mises...........................................................................45 
FIGURA 19 – Comparação entre os métodos............................................................47 
FIGURA 20 – Curvatura das esferas..........................................................................46 
FIGURA 21 – Distribuição randômica de esferas.......................................................50 
FIGURA 22 – Operações de usinagem......................................................................52 
FIGURA 23 – Cunhagem limitada com punção.........................................................54 
FIGURA 24 – Operações de usinagem substituídas..................................................55 
FIGURA 25 – Montagem virtual para cálculo.............................................................62 
FIGURA 26 – Malha do modelo..................................................................................64 
FIGURA 27 – Aplicação do carregamento..................................................................65 
FIGURA 28 – Ponto de apoio do cálculo....................................................................65 
FIGURA 29 – Entradas e saídas de cálculo ..............................................................66 
FIGURA 30 - Carta Abaqus........................................................................................67 
FIGURA 31 – Modelo interno com porosidade...........................................................68 
FIGURA 32 – Malha de deleção montada no modelo................................................68 
 
 
FIGURA 33 – Malha de deleção inserida na malha externa......................................69 
FIGURA 34 – Protótipo...............................................................................................71 
FIGURA 35 – Usinagens eliminadas..........................................................................72 
FIGURA 36 – Densidade pós-sinterização.................................................................72 
FIGURA 37 – Densidade pós-rolagem.......................................................................73 
FIGURA 38 – Exame de microscopia / Amostra sinterizada......................................74 
FIGURA 38 – Trinca flanco do dente..........................................................................77 
FIGURA 40 – Região foco de análise.........................................................................76 
FIGURA 41 – Tensão de contato sincronizador aço 19MnCr5 T = 792 MPa.............77 
FIGURA 42 – Tensão sincronizador sinterizado T = 808 MPa...................................77 
FIGURA 43 – Tensão sincronizador sinterizado e porosidadeT = 865 MPa..............78 
FIGURA 44 – Tensão sincronizador aço 19MnCr5 T = 1178 MPa............................79 
FIGURA 45 – Tensão sincronizador sinterizado T = 1112 MPa.................................79 
FIGURA 46 – Tensão sincronizador sinterizado e porosidade T = 1136 MPa...........80 
FIGURA 47 – Tensão Von Mises cubo aço 19MnCr5 T = 837 MPa..........................81 
FIGURA 48 – Tensão Von Mises cubo sinterizado = 879 MPa..................................81 
FIGURA 49 – Tensão Von Mises cubo sinterizado e porosidade T = 889 MPa.........82 
FIGURA 50 – Tensão Von Mises dente aço 19MnCr5 T = 686 MPa..........................83 
FIGURA 51 – Tensão Von Mises dente aço sinterizado T = 718 MPa.......................83 
FIGURA 52 – Tensão Von Mises dente sinterizado e porosidade T = 725 MPa........84 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE GRÁFICOS 
 
GRÁFICO 1 – Tendência das transmissões .............................................................13 
GRÁFICO 2 – Força tratativa ....................................................................................15 
GRÁFICO 3 – Distância da superfície e Dureza........................................................56 
GRÁFICO 4 – Limite de fadiga e tamanho dos poros................................................59 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE TABELAS 
 
TABELA 1 – Critérios dos parâmetros de qualidade para transmissões...................31 
TABELA 2 – Características funcionais x propriedades............................................57 
TABELA 3 – Propriedades dos materiais..................................................................57 
TABELA 4 – Propriedades dos materiais FEA..........................................................63 
TABELA 5 – Resultados FEA.....................................................................................85 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE SÍMBOLOS 
 
 
φ - Campo de variável do nó 
N - Função de interpolação 
u - Densidade de energia de deformação 
σ - Tensão uniaxial 
Ɛ - Deformação 
E - Modulo de elasticidade 
σmed - Tensão média 
v - Volume 
X - Diâmetro do pescoço 
ΔL - Comprimento a área de contato 
L0 - Comprimento área de contato inicial 
R - Raio da interface do pescoço que se forma (raio R 
D - Diâmetro curvatura das esferas (diâmetro D) 
P(r) - Distribuições de tamanho de partículas 
r - Raio da esfera 
x - Média da distribuição 
σ - Desvio padrão 
D - Densidade 
A - Massa da amostra sem impregnação 
B - Massa da amostra impregnada 
C - Massa da amostra impregnada de óleo 
E - Massa do volume deslocada 
ρw - Densidade da água 
Tcc - Tensão de contato cubo 
Tcs - Tensão de contato sincronizador 
 
 
 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
1. INTRODUÇÂO........................................................................................................9 
1.1 Justificava..............................................................................................................9 
 
2 
OBJETIVO.................................................................................................................10 
2.1 Objetivo Geral.......................................................................................................10 
2.2 Objetivos Específicos...........................................................................................10 
 
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA..................................................................................11 
 
3.1 Transmissão Mecânica.........................................................................................12 
3.2 Sistema de Sincronização....................................................................................15 
3.2.1 Comando câmbio..............................................................................................17 
3.3 Funcionamento do Sistema de Sincronização.....................................................19 
3.4 Luvas de Engate...................................................................................................21 
3.5 Interações tribológicas do sistema.......................................................................25 
3.6 Atrito nas Luvas....................................................................................................263.7 Desgaste..............................................................................................................27 
3.7.1 Desgaste por adesão........................................................................................27 
3.7.2 Desgaste por abrasão.......................................................................................28 
3.7.3 Desgaste por Fadiga Superficial.......................................................................29 
3.8 Parâmetros de qualidade da transmissão............................................................30 
3.9 Processo de sinterização.....................................................................................31 
3.9.1 Mecanismo de Sinterização..............................................................................33 
3.10 Sinterização e outros processos de fabricação..................................................35 
3.11 Conceito de elementos finitos ............................................................................38 
3.11.1 Programa de elementos finitos........................................................................40 
3.11.2 Critério de energia de distorção.......................................................................40 
3.12 Conceitos para simular porosidade....................................................................45 
3.12.1 Geração e distribuição das partícula...............................................................48 
3.12.2 Confiabilidade do método das esferas ...........................................................50 
 
 
4.METODOLOGIA.....................................................................................................51 
4.1 Estudo do processo.............................................................................................51 
4.2 Especificações do pó sinterizado.........................................................................55 
4.3 Verificações da Porosidade e Densidade.............................................................58 
4.4 Análise de elementos Finitos...............................................................................61 
4.4.1 Pré-processamento...........................................................................................61 
4.4.2 Domínio geométrico dimensional do sistema..................................................61 
4.4.3 Tipologia de elementos utilizados.....................................................................62 
4.4.4 Propriedade do material para os elementos.....................................................63 
4.4.5 Malha dos elementos........................................................................................64 
4.4.6 Condições de contorno física............................................................................64 
4.4.7 Definição dos Carregamentos e restrições de apoio e fixação.........................64 
4.5 Modelo com deleção aleatória de elementos da matriz......................................66 
 
5. RESULTADOS E DISCUSSÔES...........................................................................71 
 
 
5.1 Avaliações do protótipo........................................................................................71 
5.1.2 Avaliação da densidade da peça sinterizada após a sinterização....................72 
5.1.3 Avaliação da dureza da peça sinterizada..........................................................73 
5.1.4 Avaliação da densidade após processo de sinterizaçao e rodagem.................73 
5.1.5 Avaliação de microscopia e porcentagem de porosidade no protótipo.............73 
5.1.6 Avaliação Integridade estrutural........................................................................74 
5.1.7 Resultados da análise de elementos finitos......................................................75 
 
6. CONCLUSÕES......................................................................................................87 
 
7. PROPOSTAS DE ESTUDOS FUTUROS..............................................................88 
 
REFERÊNCIAS..........................................................................................................89 
 
 
 
9 
 
1. INTRODUÇÂO 
 
Este trabalho está inserido na área de projetos mecânicos de caixas de 
transmissão aplicadas a veículos automotores e lança seu olhar sobre a 
oportunidade de promover a inovação com melhoria de desempenho os 
componentes empregados nas transmissões automotivas direcionando sua 
investigação para as transmissões com até 21 Kgf*m de torque. O objeto de 
investigação será a transmissão modelo C510 adotada nos veículos automotores da 
Fiat até 1.8cc. 
Os componentes utilizados nesta transmissão mantêm seus projetos originais 
ao longo de vários anos de seu ciclo produtivo, assim, podem guardar oportunidades 
para investigar a melhoria do sistema. 
A análise dos componentes da transmissão investiga as luvas de engate e os 
elementos que compõem o sistema da sincronização da transmissão e em conjunto 
com as luvas realizam a função de transmitir o torque proveniente do motor. 
 
1.1 Justificava 
 
A indústria automobilística ao longo dos últimos anos está passando por um 
processo de mudança intenso e constante, em decorrência da inovação tecnológica 
em seus processos, dos investimentos em pesquisa e desenvolvimento, 
intensificação da concorrência setorial, busca por novas oportunidades tecnológicas, 
exigências de mercado, pressões econômicas, legislação ambiental e até questões 
comportamentais impostas pela sociedade moderna que a colocam na direção 
inevitável de buscar por desenvolvimentos cada vez mais sustentáveis, 
ecologicamente corretos, duráveis e de baixo custo. 
Mediante essas colocações, este trabalho anseia contribuir para melhorar o 
projeto e processo de fabricação das luva aplicadas nos sistemas de transmissões 
mecânicas veiculares. Com foco na otimização destes componentes pretende-se 
gerar importante fonte de conhecimento na área de projeto de transmissões 
mecânica e fomentar a busca de inovações nos seus projetos atuais de maneira que 
os tornem produtos mais factíveis e alinhados com a realidade atual da indústria 
automotiva mundial, assim contribuir para trabalhos futuros para esta indústria. 
10 
 
 
2 OBJETIVO 
 
2.1 Objetivo Geral 
 Propor substituir o processo de fabricação das luvas de engate aplicadas na 
transmissão mecânica C510, pelo do processo de fabricação da metalurgia do pó 
também conhecido como sinterização, e desenvolver um modelo de elementos 
finitos para validar esta proposta, comparando o modelo obtido entre processo atual 
de manufatura e a nova proposta utilizando o material sinterizado FLN-4405-19HT. 
 
2.2 Objetivos Específicos 
 
 Aperfeiçoar o processo de fabricação das luvas aplicadas nas transmissões 
mecânicas. 
 Desenvolver um modelo em elementos finitos para analisar as luvas de 
engate aplicadas nas transmissões mecânicas. 
 Avaliar o comportamento mecânico da luva fabricada pelo novo processo de 
fabricação. 
 Comparar os resultados obtidos para o novo processo de fabricação com o 
projeto atual. 
 Promover redução de custo na fabricação do componente, garantindo 
desempenho igual ou superior ao projeto atual. 
 Criar base de conhecimento para estudos futuros. 
 
 
11 
 
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
 
Crescentes exigências de eficiência ambiental, desempenho, custo e 
segurança de colisão, trouxeram uma demanda maior do que nunca para 
transmissões manuais, de maneira que elas possam contribuir para a melhoria do 
consumo de combustível, redução de peso e tamanho mais compacto, bem como 
para operacionalidade da transmissões manuais permitindo aos condutores trocar as 
marchas com suavidade, rapidez e precisão conforme a necessidade operacional. 
(Nemoto, 2002). 
Atualmente, considera-se normal que o motor de um veículo tenha uma vida 
útil aproximada de 150.000 quilômetros, enquanto há menos de 25 anos atrás,a 
vida esperada era de somente 1/3 deste valor. É interessante salientar, também, que 
um carro moderno contém acima de 2.000 contatos tribológicos, de modo que não é 
surpreendente que a tribologia seja um assunto de importância crescente para os 
engenheiros. 
O sucesso e a confiabilidade da aplicação das transmissões mecânicas 
veiculares requer a investigação de uma grande variedade de fenômenos que 
envolvem aspectos que apresentam diferentes interesses nas diversas áreas do 
conhecimento tecnológico, como o estudo de novos materiais, processos, 
revestimentos, técnicas de fabricação, melhoria de desempenho, estudo da 
qualidade superficial e suas relações com a tribologia, e ainda os conceitos 
específicos que caracterizam aplicações destes conhecimentos como atrito, 
desgastes por fadiga, adesão, abrasão, vibração, perfil das superfícies, tipo de 
lubrificações utilizadas entre outros interesses como manutenabilidade e aspectos 
econômicos, sendo que o significado econômico da tribologia, é tão evidente que 
mereceria muitos comentários. Entretanto, como a economia obtida em casos 
individuais é muito pequena, a importância da aplicação de melhorias práticas 
tribológicas não é suficientemente compreendida, mas é devido à enorme 
quantidade de contatos tribológicos nas máquinas uma pequena economia em cada 
um destes elementos permite alcançar somas significativas para o conjunto como 
um todo. Basta lembrar, que cerca da metade da energia produzida no mundo é 
utilizada para vencer o atrito, o que permite deduzir que melhores projetos 
tribológicos têm um significância considerável para o futuro da própria humanidade. 
12 
 
Por esse motivo, os governos das sociedades industrializadas têm dado ênfase 
crescente nos aspectos econômicos da tribologia (Jost,1990). 
 
3.1 Transmissão Mecânica 
 
A figura 1 mostra um sistema veicular de transmissão mecânica. Este tipo de 
sistema foi inicialmente conceituado em 1895 pelos irmãos Lanchester, que 
lançaram o eixo de transmissão, e não muito satisfeitos lançaram ainda naquela 
década, a caixa de mudança de engrenagens planetárias e a transmissão por eixo 
cardam. Mais tarde, a transmissão automática era lançada nos Estados Unidos por 
Sturtevant (Lechner, 1999). 
Figura 1 – Transmissão mecânica 
 
 
 
 
Fonte: Fiat Powertrain Technologies, 2012 
 
Existem várias tipologias de transmissão; híbridas, automatizadas, 
automáticas, CVT - transmissão continuamente variável, transmissão de energia 
mecânica por meio de fluidos, embreagens hidráulicas e a transmissão mecânica. 
Embora transmissão mecânica, seja um sistema adotado há anos, as tendências de 
aplicação deste tipo de transmissão no mercado conforme mostrado no gráfico 1, 
demonstram que a transmissão mecânica ainda será uma das tipologias de sistema 
mais amplamente utilizadas nos próximos anos assumindo uma participação 
considerável de 40% o mercado mundial (Roberts, 2010). 
13 
 
Gráfico 1 – Tendência das transmissões 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: Roberts, 2010 
A ampla participação de mercado desta tipologia de sistema de transmissão é 
justificada pela boa eficiência e baixo custo do sistema de transmissão manual, mas 
estes números também mostram a importância de continuar os estudos nesta área, 
na direção de buscar o aprimoramento da técnica e métodos para estes sistemas 
em função da crescente demanda por concorrência no mercado em que novos 
modelos de transmissão estão conquistando maior participação (Roberts, 2010). 
A tecnologia desenvolvida para os sistemas de transmissões implicaram em 
grande avanço para os veículos e impactaram na mudança dos seus elementos 
como na posição dos motores, que junto com a transmissão podem estar alojados 
na parte dianteira ou traseira do veículo, ou ainda, posicionados longitudinalmente 
ou transversalmente no chassi, este tipo de conceito gera a classificação entre 
transmissões longitudinais e transversais, sendo este ultimo, o caso particular da 
transmissão C510. Assim, quando a direção de montagem do motor estiver 
posicionada transversalmente em relação ao chassi não é necessária nenhuma 
alteração na direção do movimento, pois os eixos do motor e da transmissão estão 
paralelos aos eixos das rodas. Entretanto, se o motor estiver montado 
longitudinalmente, será necessário o uso de um diferencial que fará o desvio na 
direção num ângulo de 90°. Essas alterações foram motivadas pelas competições 
automobilísticas, que de fato contribuíram para o progresso e para a história dos 
veículos, sobretudo no que se refere às transmissões, ou mais especificamente à 
embreagem, câmbio e diferencial (Lechner, 1999). 
 
14 
 
A transmissão mecânica ou caixa de câmbio, é um conjunto de dispositivos, 
componentes, engrenagens, eixos, sincronizadores, hastes, garfos, luvas de engate, 
molas, arruelas, parafusos, vedações e juntas, graxas, óleo lubrificante, carcaças e 
rolamentos utilizados para transmitir a força produzida no motor às rodas motrizes, 
essa força permite que o veículo supere as forças contrárias como peso, gravidade, 
e atrito (Figura 2) e entre em veiculo movimento. 
 
Figura 2 – Forças de resistência ao movimento veicular 
 
Fonte: Elaborada pelo autor 
O movimento de rotação da árvore comando de manivelas (virabrequim) do 
motor, provocado pelo conjunto biela e pistão, é transmitido às rodas por órgãos 
mecânicos que compõem o sistema de transmissão. O sistema de transmissão 
ainda é composto pela embreagem, caixa de marchas, diferencial, semiárvores, 
homocinéticas e rodas. Esses componentes estão ligados e possuem 
interdependência de funcionamento e impõem às rodas a potência do motor 
transformada em energia mecânica (Priwitzer, 1982). 
A transmissão permite através da troca de relações entre os conjuntos de 
engrenagens um ajuste do torque proveniente do motor, adequando o torque à 
necessidade para operar nas diferentes condições de torque, velocidade, consumo, 
e rendimento conforme a demanda do veículo. 
O gráfico 2 mostra o impacto com a seleção de diferentes relações de marcha 
para a operação do veículo utilizando um câmbio de 5 marchas. As curvas indicam 
que alteração na rotação e velocidade do veículo oriundas das trocas da relação de 
marcha resulta na alteração da curva de força do sistema em relação ao rendimento, 
representado pelas curvas de força tratativa em negrito. Esta variação é percebida 
pelo condutor do veículo conforme a situação de operação do veículo no momento 
da exigência da trocar de marcha e impacta também na relação de consumo de 
combustível do veiculo. 
15 
 
Gráfico 2 – Força tratativa 
Fonte: Automotive Transmissions – Gisbert Lechner e Harald Naunheimer, 1999 
 
Em resumo quando um veículo está em movimento às resistências que 
opõem a este movimento são as mais variadas. O veículo está sob a resistência do 
ar, do solo, do atrito dos pneus, e ainda, da inércia do veículo e devido há estes 
fatores, o torque fornecido pelo motor deve variar de acordo com essas resistências 
e esta variação deve ser produzida de maneira eficaz pela transmissão. 
 
3.2 Sistema de Sincronização 
 
Como explicado no tópico anterior pode-se ilustrar que a função primária da 
transmissão mecânica é transferir o torque proveniente da árvore motriz em 
quantidade suficiente para superar as forças de resistência que se opõem para 
colocar um veículo em movimento. Para isso, o sistema de transmissão deve 
possuir, geralmente, cinco ou seis relações de composições de engrenagens que 
possibilitam variar o troque fornecido ao veiculo de acordo com a necessidade da 
aplicação ou condutor. Essas relações são obtidas através da seleção feita pelo 
condutor com uso do comando câmbio que após seu acionamento aciona o 
mecanismo mecânico de engate e posteriormente ocorre a execução do engate 
pelos componentes do sistema sincronização. 
O sistema de sincronização figura 3,pode-se dizer que é o dispositivo mais 
importante, ou que merece atenção especial. O sistema de sincronização é um 
16 
 
dispositivo que possibilita realizar a troca de marchas e o acoplamento sem trancos 
das engrenagens das árvores primária e secundária, engatando-as ao eixo da 
transmissão, assim desempenha um importante papel na interface entre o motorista 
e o veículo. Sendo este sistema o elemento principal na percepção do uso da 
transmissão impactando diretamente na sensação “fun-to-drive” sentida pelo 
motorista durante a troca de marcha na operação dos veículos (Goto, 1988). 
 
Figura 3 – Sistema de sincronização 
 
Fonte: Fiat Powertrain Technologies, 2012 
 
O sistema é composto de um cubo conectado no eixo de transmissão através 
de estrias projetadas para proporcionar rigidez neste acoplamento, uma luva de 
engate que tem um movimento de deslocamento axial sobre o cubo, um dispositivo 
com mola para prover o posicionamento do sincronizador, uma engrenagem de 
transmissão, um cone de fricção rigidamente conectado a engrenagem e por último 
o sincronizador, amplamente aplicado nas transmissões manuais que tem como 
função garantir um engate seguro, suave e um bom comportamento durante a 
fricção que ele realiza para equalizar as velocidades angulares no momento 
fracionário de segundo em que o sistema troca de marchas realizando assim o 
engate das engrenagens (Priwitzer, 1982). Os detalhes dos componentes do sistema 
de sincronização podem ser vistos na figura 4. 
 
 
17 
 
Figura 4 – Elementos do sistema de sincronização 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: Fiat Powertrain Technologies, 2012 
 
A luva de engate, componente de interesse deste estudo, a partir de agora 
será denominada somente como luva, tem a função de promover junto com o anel 
sincronizador a troca das marchas transmitindo ao cubo que está conectado à 
árvore secundária através de estrias a rotação da relação de marcha que foi 
selecionada. É por isso, que a árvore de transmissão e os demais componentes 
giram com a mesma rotação da engrenagem que foi selecionada, e como ponto de 
característica importante este processo da troca de marcha tem que acontecer de 
forma a proporcionar um engrenamento suave do sistema (Priwitzer, 1982). 
O sistema de troca de marchas inclui além do sistema de sincronização 
composto pelos componentes: garfos e hastes que interagem com a luva 
transmitindo a força necessária para o engate que é oriundo do sistema de seleção 
de marcha feito pelo comando câmbio operado pelo condutor do veículo. 
A troca de marcha nas transmissões manuais é realizada pelo sincronismo da 
rotação do eixo primário que é conectado ao motor do veiculo com multiplicado pela 
relação da engrenagens montadas no eixo secundário da transmissão que são 
selecionadas pelo motorista e então acopladas ao eixo primário, fazendo o sistema 
girar em com rotação definida pela relação do par de engrenagens selecionado. 
Uma boa qualidade da troca de marcha é importante, pois este fator impacta 
diretamente no desempenho do veiculo e na sensação do motorista ao dirigir 
(Priwitzer, 1982). 
 
3.2.1 Comando câmbio 
 
O comando câmbio representado na figura 5, é o dispositivo responsável pela 
seleção da marcha que é feita pelo condutor do veiculo. O comando câmbio mais 
comumente empregado é concebido com acionamento por cabos, embora existam 
outras concepções com tirante e eletrônico para transmissões automatizadas. 
18 
 
Este sistema é o elemento que faz a interface entre o motorista e a 
transmissão do veículo, possibilitando ao motorista selecionar a marcha conforme há 
necessidade da operação do veículo e através deste movimento de seleção é 
gerada a força necessária que é transmitida pelo mecanismo para o acionamento do 
sistema de sincronização, e como resultado inicia-se o processo de engate de 
marcha na transmissão através da relação de engrenagem selecionada. Este 
sistema é normalmente aplicado aos veículos de câmbios manuais. 
A percepção do usuário da sensação de conforto, segurança e precisarão na 
qualidade do engate ao conduzir um veiculo é também passada pelo sistema de 
comando câmbio. Este elemento é um dispositivo com função de grande importância 
para os parâmetros subjetivos da avaliação da qualidade de uma transmissão, 
devido à interface direta que ele tem com o usuário do veiculo, que permite ao 
usuário ter a percepção do desempenho da troca marcha nas diversas situações de 
operação do veiculo. Sendo que este componente do tipo por cabos e tirante é 
utilizado exclusivamente para as transmissões mecânicas. Entender o seu conceito 
e funcionamento como elemento de interface primordial e importante para o estudo 
no entendimento do impacto do seu funcionamento para o sistema de sincronização 
durante o processo da troca de marchas de uma transmissão. 
Figura 5 – Comando câmbio 
 
Fonte: Fiat Powertrain Technologies, 2012 
 
O comando câmbio é composto de uma alavanca seletora que permite 
movimentos transversais e longitudinais, esta alavanca é conectada com duas 
alavancas menores que transferem a solicitação feita pelo usuário a dois cabos de 
seleção e engate que através de terminais conectam-se a transmissão, através 
destes mecanismos a marcha escolhida pelo condutor é informada ao sistema de 
engate e sincronização. Por isto, este sistema é bastante estratégico e têm dois 
19 
 
motivos de avaliação subjetiva singulares: faz a interface direta com o usuário e 
auxilia na característica de esportividade do veículo. Um engate de marchas 
inadequado pode gerar insatisfação no condutor ou lhe dar a sensação de que algo 
não está funcionando adequadamente. São por estes motivos que as montadoras 
estão melhorando seus sistemas de troca de marcha e frente a isto o mercado se 
torna mais competitivo e a engenharia de desenvolvimento recebe desafios cada vez 
maiores. 
 
3.3 Funcionamento do sistema de sincronização 
 
O desempenho das caixas de transmissão irá melhorar no futuro, fator este, 
que demandará maior solicitação do sistema de sincronização, especialmente 
relativo ao desempenho de sincronização e conforto de engate. Para atingir estes 
parâmetros, um bom comportamento do sistema de sincronização é necessário. 
(Perponcher, 2009). 
O sistema de sincronização aparenta ter um funcionamento simples, mas 
longe disto o sistema apresenta um funcionamento minucioso que demanda uma 
explicação mais detalhada para o melhor entendimento do funcionamento do 
sistema. Lechner, 1999 propõem dividir o funcionamento do sistema de 
sincronização em fases conforme indicado na figura 6, para melhor entendimento da 
interação do sistema. 
Os componentes mostrados na figura 6 são; 
2 – Cone de fricção; 
3 – Anel sincronizador; 
4 – Cubo; 
5 – Mola de pré-sincronização; (Dispositiva mola) 
6 – Esfera/Pino de pré-sincronização; (Dispositivo mola) 
7 – Sapata de pré-sincronização; (Dispositivo mola) 
8 – Luva de engate. 
Fase I. Pré Sincronização – A seleção de marcha feita pelo motorista pelo 
comando do câmbio aplica uma força ao sistema de engate que através do 
garfo de seleção de marcha e haste de seleção transfere a força para a luva 
de engate que irá se deslocar empurrando com ela a esfera, a sapata e 
consequentemente o sincronizador que ao ser deslocado removerá a película 
de óleo do cone e começará a gerar torque devido a força de atrito, porém, 
este torque varia conforme o projeto da mola de pré-sincronização e do perfil 
de apoio na luva. 
20 
 
Fase II. Sincronização – Após a fase de pré-sincronização os dentes da luva 
iniciam o engate com os dentes do anel sincronizador através de um chanfro 
denominado ângulo de engate ao fim desde acoplamento toda a força 
implicada pelo motorista através do sistema de comando câmbio é transferida 
para o anel sincronizador, atingindo o ponto máximo do atrito e 
consequentemente seu torque. Neste momento o ocorrealteração da 
velocidade do eixo primário para sincronismo com a velocidade da luva. 
Figura 6 – Fases da sincronização 
 
Fonte: Automotive Transmissions – Gisbert Lechner e Harald Naunheimer – 1999 
 
21 
 
 
Fase III. Estabelecida à sincronização para que a luva continue seu 
movimento de translação é necessário girar o anel sincronizado em conjunto 
com o eixo primário para que seja liberado o estriado e o movimento 
necessário para dar sequência ao engate da marcha. 
Fase IV. A luva se desloca até tocar a coroinha e novamente com o ângulo de 
engate provocará um giro do eixo primário para continuar permitindo seu 
deslocamento até o batente final. 
Fase V. A luva se desloca até o batente e neste ponto os dentes da luva estão 
acoplados aos dentes da coroinha, permitindo assim a transferência de torque 
do motor para o eixo secundário através da relação de marcha escolhida. 
 
 Os componentes utilizados no sistema de sincronização dependem entre si 
para realizarem a interrupção do fluxo de força de forma suave e precisa durante o 
engate e desengate de marchas no sistema de transmissão, o esforço para 
sincronização na mudança de marcha tem crescido nos últimos anos devido a vários 
fatores. Um destes fatores é a tendência ao aumento do torque proveniente do 
motor e aumento da rotação do motor, que requer o uso de componentes mais 
resistentes e consequentemente com maior esforço na troca da marcha e aumento 
dos efeitos adversos para manobrabilidade da transmissão. Quando acionados os 
comandos devem proporcionar mudanças de marchas suaves e seguras, sem 
permitir que as marchas escapem. 
 
3.4 Luvas de Engate 
As luvas de engate (Figura 7) são os componentes que estão alocados entre 
as engrenagens de velocidades e os garfos sendo normalmente um tipo de luva 
para cada par de seleções de marcha; uma luva de 1ª e 2ª marcha, uma luva de 2ª e 
3ª marcha e uma luva para 5ª marcha caso particular deste estudo de um cambio de 
5 marchas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
22 
 
Figura 7 – Luva de engate de 5 marcha 
 
 
 
 
Fonte: Fiat Powertrain Technologies, 2012 
 
 A luva trabalha no grupo do sincronizador e executa o movimento (Figura 8) 
de engate para uma seleção de marcha e tem como função realizar o engate das 
marchas de maneira suave e segura e não deve apresentar deformações ou 
desgastes. Os garfos são os componentes que transmitem para a luva a força de 
engate e os garfos e suas hastes devem deslizar livremente sem folgas excessivas 
em suas sedes, os garfos são construídos em ferro fundido com as pontas, que 
funcionam acopladas nas luvas, revestidas com uma fina camada de cobre e 
alumínio ou material antiatrito como a Poliamida PA6.6, que evitam o desgaste 
excessivo das luvas durante a operação. 
Figura 8 – Funcionamento da luva 
 
Fonte: Acessado em How Stuff’s works, 2012 
23 
 
As luvas empregadas no sistema de transmissão C510 de 18 Kgf*m de 
torque, aplicados nos veículos FIAT são confeccionadas de aço ao manganês e 
cromo 19MNCR5 e recebem um tratamento térmico de carbonitretação, entende-se 
por carbonitretação; tratamento termoquímico também chamado de “cianetação à 
gás ou nitrocarbonetação que consiste em submeter o aço a uma temperatura 
elevada normalmente acima da temperatura de transformação, numa atmosfera 
gasosa para fornecer carbono e nitrogênio simultaneamente (Chiaverini, 2005), 
promovendo assim o enriquecimento superficial das peças, visando obter superfícies 
extremamente duras e um núcleo tenaz, aliados a outras propriedades mecânicas 
como resistência à fadiga, resistência ao desgaste e resistência à torção. 
As luvas têm papel importante para os critérios de avaliação experimental e 
subjetivos para o estudo do desempenho da transmissão em questão. Segundo 
Murata, et al. 1989, a força de acoplamento tem relação direta com o ângulo de 
engate da luva como é mostrado na figura 9, à influência do ângulo do perfil do 
dente da luva no engate. Esta característica tem um impacto peculiar no projeto 
devido a agir sobre a força de engate e assim influenciar na vida útil do componente, 
existem dois caminhos que podem ser trabalhados para reduzir a carga que atua no 
acoplamento das luvas com o sincronizador. O primeiro é reduzir o angulo de engate 
α, e outro, é reduzir a resistência à fricção da superfície do dente (Murata, et al. 
1989). 
Figura 9 – Influência do ângulo de engate 
 
Fonte: Murata, et al. 1989 
 
Como observado no gráfico 3, a influência do atrito pela melhoria do 
acabamento superficial na superfície de engate pode ser reduzida e gerar um 
24 
 
impacto menor sobre a carga necessária para o deslizamento no movimento de 
engate da luva e a força de engate. 
No gráfico 3, são comparadas duas luvas com superfícies de características 
dimensionais iguais e acabamentos superficiais diferentes, atuando com um mesmo 
sistema de sincronização durante o engate de marcha, é medida a força de engate 
durante o deslocamento sobre a superfície no movimento de engate. Os dados 
coletados da força atuando no dente em função do deslocamento do movimento de 
engate mostram que a superfície com acabamento superficial superior, tem uma 
redução efetiva do nível da força e uma estabilização do nível de dissipação da 
energia de fricção que reflete na redução da carga de maneira mais continua 
durante o acoplamento da luva com o sincronizador, na superfície com tratamento 
em relação à superfície sem aplicação do tratamento (Murata, et al. 1989). 
Esta análise experimental mostra a tendência de que uma superfície melhor 
acabada pode ter um desempenho superior obviamente, mas também indica uma 
observação importante para melhor entendimento dos parâmetros de funcionamento 
do sistema. 
 Gráfico 3 – Tratamento superficial na luva X Carga de deslizamento 
 
Fonte: Murata, et al. 1989 
 
 
 
25 
 
3.5 Interações tribológicas do sistema 
 A perda de carga nas transmissões depende da transmissão de carga, 
coeficiente de atrito e a velocidade de deslizamento entre as áreas de contato dos 
componentes da transmissão. 
 Para as aplicações automotivas, a melhoria continua dos sistemas está 
presente e deve ser pensada em todas as áreas de operação e para todos os 
componentes que exigem o mínimo de consumo de energia. A futura escassez de 
energia não somente com a exploração de fontes de energia renovável, mas 
também com a redução do consumo de energia em todos os seguimentos técnicos 
(Winkelmann, 2007). 
 A redução de peso nos componentes e controle térmico são abordagens 
possíveis, assim como a aplicação de sistemas híbridos e informatizados para 
gerenciamento das interações dos sistemas automotivos e a redução do atrito entre 
os componentes. 
 O atrito e gravidade são as duas forças com as quais os engenheiros se 
deparam com mais frequência ao longo do desenvolvimento de projetos mecânicos, 
contudo, essas forças da natureza ainda são pouco compreendidas como vem 
sendo mostrado ao longo dos últimos séculos pelos esforços combinados de 
engenheiros, cientistas e pesquisadores que têm fracassado em responder questões 
a respeito das suas origens e natureza. Tal como, o fogo ou a energia nuclear, o 
atrito é extremamente útil e importante em algumas circunstâncias e exerce uma 
função vital em freios, embreagens, acoplamentos como na atuação das luvas e nas 
propriedades antiderrapantes dos pneus. 
Os sistemas de transmissões assim como qualquer máquina ou sistema de 
engenharia mecânica, têm milhares de contatos e que são constantemente 
submetidos a esforços e solicitações entre suas conexões durante o funcionamento 
que geram grande quantidade de perda de energia por atrito ao executarem o 
funcionamento previsto no projeto, como nas transmissões existem perdas devido a 
estes contatos. 
 A figura 10, mostra a composição da perda por atrito nos sistemas de 
transmissão, e esta composição, é dividida emgrupos de componentes: 
Engrenagens, rolamentos, cubos, luvas e componentes auxiliares, sendo que as 
luvas estão alocadas no grupo das engrenagens devido ao seu perfil de engate. 
 As luvas possuem perdas que são dependentes da carga do sistema de 
transmissão, força de engate, coeficiente de atrito, velocidade de deslizamento e 
torque do motor e sofre também perdas não relacionadas à carga, como; 
viscosidade do lubrificante, tamanho, peso do componente, tipologia de projeto e 
parâmetros do processo de montagem (Klaus, 2009). 
 
26 
 
Figura 10 – Composição das perdas nas transmissões 
 
Fonte: Klaus, 2009 
 
 A velocidade de deslizamento, carga do sistema e coeficiente de atrito são 
parâmetros determinantes atuando na região de contato. Então, modificações na 
geometria da região podem ser pensadas para alterar o acabamento da superfície e 
diminuir e o comprimento da região de contato e também, reduzir consideravelmente 
a pressão no contato simultaneamente. No caso do estudo das luvas o atrito tem 
papel fundamental para definição do projeto deste componente, uma vez que é um 
componente sobre constante solicitação mecânica de fadiga e contato, e o esforço 
requerido para executar a troca de marcha é um dos critérios que afetam a 
manobrabilidade do câmbio, que é o parâmetro que define a qualidade da troca de 
marcha. Os desafios são, entretanto; a redução da perda de energética por atrito 
com menor impacto para a capacidade de transferência de carga do sistema, ou 
seja, a resistência e rigidez do componente (Magalhães, 2009). Objetivando também 
a redução de tamanho, peso e menor geração de ruído, adequando estes 
compromissos com a proposta do projeto. Entretanto, para compreender melhor 
esses efeitos e os resultados destas interações no estudo é importante entender e 
definir os conceitos de atrito e desgaste. 
 
3.6 Atrito nas Luvas 
 
Um dos maiores geradores de desperdício de energia é o atrito e a busca 
para minimizar seus feitos deve ser pensada em todos os aspectos deste projeto. 
27 
 
O atrito em várias situações é altamente indesejável, devido à energia que se 
consome em um sistema qualquer para superar as resistências provenientes do 
atrito. O estudo da tribologia está concentrado no sentido de minimizar seus efeitos. 
Para definirmos o atrito podemos tomar por base a mais elementar das 
situações de movimento, ou seja, dois corpos deslizando um sobre o outro, neste 
sistema a resistência ao movimento é chamada de atrito. Isto pode ser ilustrado por 
um experimento simples, se colocarmos um corpo sólido sobre uma superfície, a 
este corpo fixarmos de forma rígida uma escala de mola e imprimirmos uma força F, 
podemos obter um registro da variação da força com o movimento. 
A partir deste conceito descobrimos que as interações de atrito nas luvas 
acontecem nas regiões onde existe área de contato real com os componentes do 
sistema como os garfos, cubos e anéis sincronizadores. Estas áreas de contato 
reais ocorrem quando colocamos duas superfícies em contato, e somente algumas 
regiões na sua superfície estarão em contato, ao passo que outras estarão 
afastadas. Estas regiões são denominadas de junções, e as somas das áreas 
destas junções constituem a área real de contato, quando em contato nestas regiões 
pode-se visualizar os principais pontos de desgastes nas luvas (Arnell, 1993). 
 
3.7 Desgaste 
 
De forma geral, o desgaste também pode ser definido como uma mudança 
das dimensões indesejável e cumulativa de um componente ocasionada pela 
remoção gradual de partículas discretas da superfície em contato devido ao 
movimento relativo entre si provocado pelas ações mecânicas. Segundo a 
Organização para Cooperação Econômica e Desenvolvimento da ONU, o desgaste 
pode ser definido como sendo um dano progressivo que envolve a perda de 
material, perda que ocorre na superfície de um componente como resultado de um 
movimento relativo entre um componente adjacente. Na maioria das aplicações 
práticas quando ocorre o movimento relativo entre duas superfícies sólidas, este 
movimento ocorre na presença de lubrificantes. 
 A corrosão também interage com o processo de desgaste modificando as 
características das superfícies que sofrem ação de desgaste, através da reação com 
o meio ambiente. 
 Dentro as definições para os tipos de desgaste existentes, foram levantados 
durante a análise das áreas em contato da luva as condições de operação e 
interação com os demais competentes do sistema em estudo quais são as 
interações de desgaste que estão sujeitas as luvas, sendo estas principalmente o 
desgaste por adesão, abrasão e fadiga superficial (Hallling,1983). 
28 
 
3.7.1 Desgaste por Adesão 
 
 O desgaste por adesão é a mais comum forma de desgaste encontrada, 
sendo que sua teoria tem as mesmas bases da teoria do atrito por adesão, e 
apresentam um longo histórico de pesquisa. Segundo a teoria do atrito por adesão, 
as peças das superfícies em contato por choque ou movimento podem ter 
aquecimento devido à repetição deste ciclo de contato entre as superfícies formando 
pontos de soldagem por caldeamento entre alguns pontos de contato nos picos das 
superfícies, estas soldagens sofrem rompimento para permitir a continuidade do 
escorregamento, e este rompimento gera asperezas soldadas que provoca um dano 
severo na superfície sob este efeito, em geral sob a forma de crateras visíveis 
(macroscópicas). Este tipo de desgaste pode ser um problema quando se têm dois 
materiais de mesma natureza em contato, como por exemplo aços e suas ligas, ou 
quando ocorre uma lubrificação deficiente, altas temperaturas de trabalho ou 
velocidades de escorregamento elevadas (Arnell, 1993). 
O desgaste por adesão é muitas vezes caracterizado como a subcategoria 
básica ou fundamental de desgaste já que ocorre, em determinado grau, sempre em 
que duas superfícies sólidas atritam e mantêm-se ativo mesmo quando todos os 
outros modos de desgaste foram eliminados. O fenômeno do desgaste por adesão 
pode ser compreendido se for considerado que toda superfície real, não importa 
quão cuidadosamente tenha sido preparada e polida, apresenta uma ondulação 
sobre a qual é superposta uma distribuição de protuberâncias ou asperezas. Assim, 
mesmo sob cargas aplicadas muito pequenas, as pressões locais nos pontos de 
contato são suficientemente elevadas para exceder a tensão de escoamento e 
ocasionar o desgaste (Arnell, 1993). 
 
3.7.2 Desgaste por abrasão 
 
O Desgaste por abrasão de uma ou ambas as superfícies em contato 
acontece com uma plastificação local da superfície. 
 Esta é a forma de desgaste que ocorre quando uma superfície rugosa e dura, 
ou uma superfície mole contendo partículas duras, desliza sobre uma superfície 
mais mole e risca a mesma com uma série de ranhuras nesta superfície. No caso 
das luvas, este fenômeno pode ocorrer no deslizamento do anel sincronizador que é 
feito de liga de cobre e a luva. O material das ranhuras é deslocado na forma de 
partículas de desgaste, geralmente soltas (Arnell, 1993). 
 O desgaste abrasivo pode ocorrer, também, em uma situação diferente, 
quando partículas duras e abrasivas são introduzidas entre as superfícies 
29 
 
deslizantes, desgastando-as. O mecanismo desta forma de abrasão acontece da 
seguinte maneira: um grão abrasivo adere temporariamente em uma das superfícies 
deslizantes, ou o mesmo é incrustado nela e risca uma ranhura na outra. As duas 
formas de desgaste, uma envolvendo uma superfície dura e rugosa e a outra um 
grão duro e abrasivo, são conhecidas como processo de desgaste abrasivo de dois 
corpos e processo de desgaste abrasivo de três corpos, respectivamente. 
O desgaste abrasivo do tipo dois corpos não ocorre quando a superfície dura 
deslizante é lisa. O desgaste abrasivo do tipo três corpos não ocorre quando as 
partículas no sistema são pequenas, ou quando são mais moles que os materiaisdeslizantes. Portanto, é possível conseguir que um sistema que seja inicialmente 
livre de desgaste abrasivo. Quando o deslizante inicia o desgaste abrasivo este caso 
pode-se tornar um problema, porque os fragmentos de desgaste provenientes de 
outros processos de desgaste, frequentemente endurecidos por oxidação, começam 
a acumular no sistema. Em outros casos as partículas contaminantes podem ser 
introduzidas no sistema deslizante, provenientes do meio ambiente (Arnell, 1993). 
O desgaste abrasivo também pode ser um efeito desejável quando utilizado 
em operações de acabamento (Arnell, 1993). 
 
3.7.3 Desgaste por Fadiga Superficial 
 
Quando duas superfícies atuam em contato com rolamento, o fenômeno de 
desgaste é diferente do desgaste que ocorre entre superfícies que escorregam. Em 
superfícies em contato com rolamento surgem tensões de contato, as quais 
produzem tensões de cisalhamento cujo valor máximo ocorre logo abaixo da 
superfície. Com o movimento de rolamento, a zona de contato desloca-se, de modo 
que a tensão de cisalhamento varia de zero a um valor máximo e volta à zero, 
produzindo tensões cíclicas que podem levar a uma falha por fadiga do material. 
Abaixo da superfície pode se formar uma trinca que se propaga devido ao 
carregamento cíclico podendo chegar à superfície lascando-a e fazendo surgir uma 
partícula superficial macroscópica correspondente a formação de uma cavidade 
(também conhecido como piting). Essa ação, chamada de desgaste por fadiga 
superficial, é um modo comum de falha em mancais de rolamento, dentes de 
engrenagens, eixo cames e em partes de máquinas que envolvem superfícies em 
contato com rolamento (Arnell, 1993). 
 
 
 
 
30 
 
3.8 Parâmetros de qualidade da transmissão 
No desenvolvimento da uma transmissão e seus componentes é necessário 
esclarecer e identificar os critérios ou parâmetros de desempenho que são utilizados 
para uma avaliação da qualidade da manobrabilidade da transmissão e que 
eventualmente podem ser aprimorados para atingir um melhor desempenho do 
sistema. 
O melhor entendimento dos parâmetros necessários para avaliar a qualidade 
de uma transmissão e como foram escolhidos estes parâmetros, assume um papel 
importante no competitivo mercado automotivo competitivo Uma vez que, muitos 
destes parâmetros são subjetivos e estão diretamente ligados a sensação que o 
motorista ou condutor do veiculo tem durante a operação, e não somente aos 
parâmetro quantitativos que poderiam ser coletados mediante a avaliação 
experimental. Estes parâmetros variam desde a sensação ao toque no comando 
câmbio, esforço, vibração excessiva proveniente da fase de sincronização, ou até 
mesmo, um ruído mais acentuado além do que regularmente é sentido pelo condutor 
do veiculo (Brancati, 2006). 
Identificar os critérios de desempenho que podem melhorar o engate e a 
manobrabilidade como: esforço de engate, velocidade de engate, suavidade, 
facilidade de engate, precisão de engate, qualidade de engate e confiabilidade 
facilita a avaliação da qualidade. 
 Esforço de Engate: Força imposta ao comando câmbio pelo motorista e sua 
resultante através da multiplicação do sistema de alavanca e dinâmica do 
comando de troca; 
 Velocidade de engate: Tempo entre a solicitação da troca e a troca de 
marcha; 
 Suavidade: A sensação de engate livre de dificuldades percebida pelo 
motorista na troca de marcha; 
 Precisão de engate: Engate preciso sem dificuldade; 
 Qualidade do engate: Medido de maneira subjetiva pela suavidade e 
precisão; 
 Confiabilidade: Durabilidade do sistema de transmissão. 
Uma avaliação mais aprofundada dos critérios para escolha destes 
parâmetros facilita muito o entendimento destes elementos e sua importância no 
julgamento. Uma análise dos critérios foi proposta dividindo os mesmos em 
categorias, detalhando a descrição dos elementos que são levados em consideração 
para seleção destes parâmetros e os índices quantitativos que podem ser utilizados 
para uma avaliação subjetiva conforme descrito na tabela 1: 
 
31 
 
 
Tabela 1 – Critérios de dos parâmetros de qualidade para transmissões 
 
Fonte: Elaborado pelo autor 
 
3.9 Processo de sinterização 
O uso da metalurgia do pó ou sinterização (Figura 11), em larga escala teve 
início na virada do século passado com a produção industrial de metais de alto ponto 
de fusão como o tungstênio e o molibdênio, para os quais não existiam 
equipamentos de fundição apropriados. A partir da década de 60 a metalurgia do pó 
passou a apresentar um grande crescimento, com inovações importantes nos pós-
utilizados, mais compressíveis e com novas ligas. Também o desenvolvimento de 
aços rápidos sinterizados com desempenho superior aos convencionais, evolução 
nos métodos de fabricação e aperfeiçoamento de processo e novos materiais com 
base em alumínio e titânio, além de superligas e agora com a nano tecnologia. 
32 
 
A sinterização hoje é um processo de manufatura de componentes 
cosolidado, maduro e considerado avançado, econômico e ecológico. 
 A tecnologia da sinterização como método de fabricação de componentes 
automotivos, atingiu alto grau de desenvolvimento tecnológico nos últimos 10 anos e 
tornou-se um dos processos mais competitivos para produção de peças com formas 
complexas com peso até 1 kg e volumes preferencialmente acima de 10.000 
peças/mês (Pallini, 2006). 
 
Figura 11 – Processo de Sinterização 
Fonte: Jiangsutech.com 
 
Aços baixa liga sinterizados são largamente conhecidos como solução efetiva 
de custo para componentes estruturais de alto volume na indústria automobilística, 
eletrodomésticos, equipamentos de agricultura e construção e a indústria de 
ferramentaria. 
 A eficiência relativa o parâmetro de custo das ligas sinterizadas contra outros 
processos de fabricação para componentes estruturais, tornam as ligas sinterizadas 
uma boa opção para novos desenvolvimentos com efetiva redução de custo. 
33 
 
A crescente utilização de densidades mais elevadas devido ao uso de novas 
técnicas de compactação, aumento de dureza, sinterização às altas temperaturas e 
adoção de tratamentos térmicos secundários, são parâmetros que combinados 
representam terreno fértil para utilizar estes fatores para aumentar a desempenho do 
material (Senad, 2011). 
Do ponto de vista físico e químico, definiu-se sinterização como o processo 
pelo qual agregados de pós-compactados ou não, são transformados em corpos 
sólidos por mecanismos de transporte atômico difusionais às temperaturas abaixo 
do ponto de fusão do constituinte principal. Durante o processo ocorre a redução de 
energia livre do sistema através da diminuição da superfície especifica do material. 
Resulta daí a formação de contornos de grãos e crescimento de junções entre as 
partículas, levando o sistema à densificação e consequentemente a contração 
volumétrica (Grupo Setorial de Metalurgia do Pó, 2009). 
Normalmente a temperatura especificada de sinterização é da ordem de 2/3 a 
3/4 da temperatura de fusão da liga considerada. No caso do aço a temperatura de 
sinterização varia de 1425 a 1480ºC. 
A sinterização é um objeto de estudos de inúmeros trabalhos científicos, 
porém a comunidade científica ainda não definiu uma teoria universalmente aceita 
para explicar o mecanismo de sinterização, pois este mecanismo depende de 
inúmeras características físicas do material e das condições de processo revelando 
particularidades para cada configuração de parâmetros. No entanto, com o 
conhecimento atual pode-se distinguir estágios em que ocorrem durante o processo 
de sinterização; soldagem inicial das partículas, crescimento de junções e 
diminuição da área superficial, arredondamento dos poros, fechamento dos canais 
que interligam os poros, contração dos poros, densificação e coalescimento e 
crescimento dos poros. 
 
3.9.1 Mecanismo de Sinterização 
 
Na fase inicial as ligaçõesse desenvolvem pela difusão atômica entre grãos 
adjacentes, formando-se as regiões de junções, sem variação dimensional e elevado 
grau de coesão. Com a elevação da temperatura, aumentam as superfícies de 
ligação observando-se o crescimento das junções. Posteriormente, inicia-se a etapa 
de fechamento dos poros intercomunicantes e simultaneamente o arredondamento 
dos poros, provocando deformações que podem ser de contração ou expansão da 
peça. Este estágio é particularmente importante na fabricação dos materiais, cuja 
estrutura deve ter porosidade aberta e controlada. 
Com o aumento da temperatura, ocorre a contração dos poros acompanhada 
da diminuição do volume da peça e modificações nas propriedades mecânicas. Este 
34 
 
estágio praticamente determina as propriedades do material sinterizado. Finalmente, 
no último estágio da sinterização ocorrerá o coalescimento e crescimento dos poros 
remanescentes. Este estágio consiste na contração e eliminação dos poros menores 
e dispersos e no crescimento de poros maiores, contribuindo para a redução de 
energia livre do sistema. Durante o estágio intermediário e final da sinterização, 
ocorre o crescimento de grãos do material (figura 12). 
 
Figura 12 - Mecanismo de Sinterização 
Fonte: Elaborado pelo autor 
 
O processo de sinterização é basicamente definido pelo rigoroso controle das 
variáveis que podem afetar a formação da liga, sendo que as variáveis principais do 
processo são temperatura e o tempo. A temperatura tem influência direta no grau de 
ligação das partículas que são altamente sensíveis a pequenos aumentos da 
temperatura de sinterização. O tempo de sinterização é outra variável importante, 
pois, a sua variação aumenta o grau de ligação do material pela influência na 
quantidade de material difundido. 
A atmosfera do forno de sinterização é uma variável importante, pois sua 
função é proteger a peça verde da sinterização da ação do oxigênio e também 
influenciar na transferência de calor, portanto, impactando na taxa de aquecimento e 
resfriamento e uniformizando a temperatura nas diferentes regiões do forno. A 
atmosfera de sinterização é um parâmetro que atua como agente de controle das 
reações químicas do processo. No estudo de aplicações mais recentes, verificou-se 
também a capacidade de atuar nas propriedades mecânicas superficiais e micro 
superficiais do material através deste parâmetro. 
O tamanho das partículas de pó metálicas utilizadas no compactado é um 
parâmetro que impacta na quantidade de material transportado durante a difusão 
entre as áreas de contato das partículas na sinterização, influenciando na distância 
de difusão sobre a qual os átomos devem se movimentar durante a transformação. A 
35 
 
característica do pó e a porosidade influenciam na taxa de difusão, enquanto menor 
a quantidade de poros, maior o grau de ligação da liga assim impactando 
diretamente na resistência mecânica do material. 
A sinterização é um processo relativamente simples que, no entanto exige 
controle rigoroso das variáveis que podem afetar a formação da liga como a 
temperatura, que pode afetar o grau de ligação da liga, como o tempo que determina 
a quantidade de material difundido e atmosfera do forno que protege o material da 
ação do oxigênio e pode funcionar com agente atuante na composição química da 
liga por adoção ou remoção de componentes como carbono e nitrogênio. (Grupo 
Setorial de Metalurgia do Pó, 2009). 
A sinterização tem a inerente capacidade de reduzir peso e inércia das 
engrenagens e de consequência reduzir a massa e perda por atrito. 
 A abordagem que este estudo toma pelo processo sinterização revela-se 
como um processo com características e potencial para substituição do processo de 
forjaria e usinagem, por quê é um processo capaz de produzir peças com a 
geometria próxima da final, permitindo estudar a possibilidade de reduzir as 
operações de usinagem posteriores. 
Adotando a sinterização é possível analisar os aspectos tribológicos que 
poderão ser otimizados no projeto do componente, uma vez que os produtos 
sinterizados possuem bom acabamento superficial, sendo assim, é possível reduzir 
a resistência de atrito no processo usinagem e consequentemente reduzir o 
consumo do ferramental de usinagem (Floding, 2012). 
 
3.10 Sinterização e outros processo de fabricação 
 
Os aços sinterizados são largamente conhecidos pelo seu baixo custo e 
vantagens econômicas, quando utilizados para soluções de alto volume de produção 
frente a outros processos de fabricação. 
O crescimento do uso dos processos de sinterização é largamente atribuído à 
redução de custo associado como um processo eficiente comparado com outros 
processos de fabricação, como a fundição e a forjaria. Em alguns casos as 
conversões de processo de produtos forjados e fundidos em produtos sinterizados 
rendem de 30 a 40% de redução no custo final e os produtos gerados pelo processo 
de sinterização tem um vantagem competitiva devido ao aproveitamento de até 97% 
da matéria prima inicialmente empregada (Mosca, 1999). 
Os processos de fabricação convencionais geralmente envolvem operações 
de preparação e acabamento para obter o produto final, como por exemplo 
operações de usinagem, que podem muitas vezes ser substituídas pela sinterização. 
36 
 
Dentre outras vantagens consegue-se a redução de significativos espaços físicos 
para estoque de matéria prima que em processos de usinagem, forjaria ou fundição 
demandam mais espaço físico. Estas vantagens operacionais também devem ser 
levadas em consideração, pois, demandam custo elevado que podem ser otimizados 
pela sinterização (Mosca, 1999). 
A figura 13, ilustra que o desperdício de material bruto que ocorre em outros 
processos de fabricação e este fator pode ser reduzido com a possibilidade de 
utilizar tolerâncias dimensionais mais fechadas pelo processo de sinterização e a 
relação com custo da energia de transformação pode ser reduzida comparando com 
outros processos. 
Figura 13 - Porcentagem de utilização do material X energia requerida 
Fonte: European Powder Metallurgy Association (EPMA) 
 
A fim de melhorar a qualidade do produto final e reduzir operações de 
usinagem os fabricantes estão se esforçando para melhorar robustez do processo e 
reduzir as variações dimensionais dos componentes compactado. A figura 14, 
mostra um comparativo entre a resistência das ligas sinterizadas e as matérias 
primas de aço e ferro-fundido utilizados nos processos de fabricação mais 
convencionais de fundição, forja, usinagem e extrusão). Pode-se observar que a 
ligas para sinterização apresentam boa resistência em relação a matérias primas 
convencionais (Larsson, 2012). 
37 
 
Figura 14 – Comparação da resistência de materiais e processo 
 
 
 
Fote: Pallini, 2006 
 
Uma das características potenciais dos produtos resultantes do processo de 
sinterização é a boa qualidade que pode ser atingida para as dimensões no que 
tange as tolerâncias dos produtos finais. 
Na figura 15, são qualificados os campos de aplicações em diversos 
processos de fabricação em termos de resistência mecânica e tolerâncias. Este tipo 
de análise é um bom indicativo da competitividade de aplicação dos materiais em 
função da resistência e características dimensionais (Andersson, 2011). 
 
Figura 15 - Campos de aplicação de materiais x resistência 
Fonte: Pallini, 2006 
38 
 
3.11 Conceitos de elementos finitos 
 
 A análise de elementos finitos é uma técnica computacional usada para 
aproximar soluções em problemas de engenharia. Em uma explicação simples 
problema de engenharia, é um problema matemático em que uma ou mais variáveis 
dependentes satisfazem uma equação diferencial qualquer dentro de um domínio de 
variáveis independentes e condições de contorno especificas do domínio. As 
condições de contorno são também chamados de problemas de campo. 
 O campo éo domínio de interesse que mais representa a estrutura física do 
problema. 
 As variáveis de campo são variáveis dependentes governadas por uma 
equação diferencial. As condições de contorno são valores específicos do campo de 
variáveis. Dependendo do tipo do problema físico em análise, o campo de variáveis 
pode incluir deslocamento, temperatura, fluxo de calor, escoamento de fluido pra 
entre outras possibilidades (Hutton, 2004). 
 A técnica utilizada dos elementos finitos pode ser descrita na figura 16. 
 A figura 16a retrata o volume de um material qualquer, ou materiais, que têm 
as propriedades físicas conhecidas. O volume representa a condição de contorno do 
problema a ser discutido. Para simplificar, neste ponto será adotado o caso 
bidimensional para o problema, com um campo de variáveis simples (x,y) para 
serem determinadas em todos os pontos do plano P(x,y) e também uma equação 
diferencial governante conhecida, que satisfaça cada ponto do sistema. Esta 
condição implica na obtenção de uma solução matemática; isto é, uma solução 
aproximada de uma expressão algébrica de variáveis independentes (Hutton, 2004). 
 Em problemas práticos, o domínio pode ser geometricamente complexo como 
ele é, de fato. Assim pela equação que governa o domínio a probabilidade de obter 
uma solução exata é aproximada. Entretanto, aproximar soluções baseadas em 
técnicas numéricas e computacionais é o caminho obtido usualmente na análise dos 
problemas de engenharia complexos. A análise de elementos finitos é uma técnica 
poderosa para obter soluções aproximadas com boa precisão (Hutton, 2004). 
 
 
 
39 
 
Figura 16 – Elementos de FEA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: Hutton, 2004. 
 
 Um pequeno elemento triangular que cobre uma área finita do subdomínio da 
área de interesse é mostrado na figura 16b. Este elemento não é um elemento 
diferencial de tamanho dx X dy o que faz dele um elemento finito. Neste caso o 
exemplo foi tratado como um problema bidimensional assumindo que a espessura 
em na direção Z é constante e a dependência da variável Z não é indicada na 
equação diferencial. Os vértices do elemento triangular são numerados para indicar 
que esses pontos são os nós. Um nó é um ponto específico de um elemento finito do 
campo variável que é explicitamente calculado. Nós exteriores localizados nas 
fronteiras do elemento finito podem ser usados para conectar um elemento a 
elementos finitos adjacentes como na figura 16c. Nós que não estão no interno do 
elemento de contorno são nós interiores e não podem ser conectados a nenhum 
outro elemento (Hutton, 2004). 
 O elemento triangular da figura 16b têm apenas nós externos. Os valores do 
campo variável dos nós são usados para aproximar os valores dos pontos não 
nodais no interior do elemento por interpolação dos valores nodais conhecidos. 
Neste caso do triangulo de três nós os nós no exterior e em qualquer outro ponto 
entre o elemento do campo de variáveis podem ser descrito pela aproximação da 
relação (Hutton, 2004). 
40 
 
 φ(x,y) = N1 (x,y) φ1 + N2(x,y) φ2 + N3(x,y) φ3 
 Onde a φ1 e φ2 são os valores do campo de variáveis dos nós e N1 , N2 e N3 
são as funções de interpolação. Na abordagem de elementos finitos, os valores dos 
nós do campo de variáveis, são tratados como constantes desconhecidas que 
devem ser determinadas. 
 As funções de interpolação são frequentemente representadas na forma de 
polinômios de variáveis independentes e derivadas para satisfazer as condições 
requisitadas pelos nós. As funções de interpolação são pré-determinadas e são 
funções conhecidas de variáveis independentes; e estas funções descrevem a 
variação do campo de variáveis entre o elemento finito. O elemento triangular 
descrito no exemplo pela equação é chamado de elemento de 3 graus de liberdade 
e os valores dos três nós do campo de variáveis são requisitados para descrever o 
campo de variáveis em qualquer lugar do elemento, o que, neste caso seria o campo 
de variáveis que representa o campo escalar, como temperatura em um problema de 
transferência de calor por exemplo (Hutton, 2004). 
 Este método tem ampla aplicação e neste estudo será a base para analisar o 
comportamento das melhorias de projetos propostas para os elementos da 
transmissão. 
 
3.11.1 Programa de elementos finitos 
 Como ferramenta de cálculo de elementos finitos neste trabalho será utilizado 
o software Abaqus, que é um programa de elementos finitos, concebido 
principalmente para modelar o comportamento de sólidos e estruturas que são 
submetidas à ação de carga aplicada externamente. Através de recursos para 
resolução de problemas estáticos e dinâmicos, modelagem de forma em sólidos, em 
duas e três dimensões. 
3.11.2 Critério de energia de distorção 
 Os Elementos estruturais e os componentes de máquinas são projetados de 
modo que o material que os compõem sendo material dúctil, não venha à escoar 
pela ação dos carregamentos aplicados. Quando o elemento estrutural ou 
componente de uma máquina está submetido a um estado plano de tensões, é 
41 
 
necessário utilizar um método especifico para determinação das principais tensões 
em um certo ponto. Esse critério tem que considerar o real mecanismo de ruptura do 
material que permita comparar os efeitos dos estados de tensões que o material 
está sujeito (Beer, 1987). 
 O critério de energia de distorção é formulado pela determinação da energia 
de distorção de um material, ou seja, da energia relacionada com a mudança na 
forma do material em oposição à energia relacionada com mudança de volume 
nesse material. Este critério é também chamado de critério de Von Mises (Beer, 
1987). 
 Por este critério, um componente estrutural estará em condições de 
segurança enquanto maior o valor de energia em distorção por unidade de volume 
do material que permanecer abaixo da energia de distorção por unidade de volume 
necessária para provocar o escoamento no corpo de prova do mesmo material 
submetido a um ensaio de tração, assim, para determinação da energia de distorção 
por unidade de volume em um material isotrópico em estado plano de tensões, pode 
considerar que um material deformado por um carregamento externo tende a 
armazenar energia internamente em todo seu volume (Beer, 1987). 
 A energia por unidade de volume do material é chamada densidade de 
energia de deformação (u), e se ele estiver sujeito a uma tensão uniaxial, , essa 
energia é descrita como: 
 
 
 
 
 
 
 Este critério de falha é baseado nas distorções provocadas pela energia de 
deformação. A densidade de energia de deformação em um elemento de volume do 
material submetido às três tensões principais 1, 2 e 3, é dada por: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
(1) 
(2) 
42 
 
 Se o material se comporta de maneira linear elástica a lei de Hooke se aplica. 
Portanto, aplicando a lei de Hooke: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 E aplicando a equação (3) na equação (2) e simplificando obtemos: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Essa densidade de energia de deformação é considerada a soma de duas 
partes, uma das quais representa a energia necessária para provocar uma mudança 
de volume do elemento sem mudar a sua forma; e a outra, a energia necessária 
para distorcer o elemento como apresenta a figura 17a. 
 Especificamente a energia armazenada no elemento como resultado da sua 
mudança de volume é provocada pela aplicação da tensão principal média, σmed = 
(σ1 +σ2 +σ3 ) (3) , uma vez que essa tensão provoca deformações principais iguais 
no material, como apresenta a Figura 17b. 
 A parte restante da tensão, (σ1 − σmed) , (σ2− σmed) e (σ3 − σmed ), provoca a 
energia de distorção como apresenta a Figura 17c.(3) 
(4) 
43 
 
Figura 17. Deformação de um elemento de volume do material 
 
Fonte: Elaborado pelo autor 
 
Experimentos demonstram que os materiais não escoam quando submetidos 
a uma tensão uniforme (hidrostática), tal como a σmed. Com base neste argumento, 
M. Huber em 1904, propôs que ocorre escoamento em um material dúctil, quando a 
energia de distorção por unidade de volume do material é igual ou maior que a 
energia de distorção por unidade de volume do mesmo material quando ele é 
submetido a escoamento em um teste de tração simples.Substituindo-se σ1 , σ2 e 
σ3, por (σ1 − σmed) , (σ2 − σmed) e (σ3 − σmed ), respectivamente na equação (4), e 
assim: 
 
 
 
 
 
 
No caso do estado plano de tensões, σ3 = 0 e assim, 
(5) 
44 
 
 
 
 
 
 
 
 
Em um teste de tração uniaxial, σ1 = σ E , σ2 = σ3= 0 e assim: 
 
 
 
 
 
 
 
 
Como a teoria da energia de distorção máxima requer que ud=( ud)E , então temos 
que: 
 
 
 
 
 
 
 
A equação (8) está representada graficamente através da curva da Figura 18 
 
Figura 18 – Critério de Von Mises 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: Elaborado pelo autor 
 
 
(6) 
(7) 
(8) 
45 
 
 Caso um ponto do material estiver tracionado de tal forma que a coordenada 
da tensão (σ1 , σ2) esteja posicionada no limite ou fora da área sombreada, diz-se 
que o material falhou. 
 
A comparação dos dois critérios é apresentada na Figura 19. 
 
Figura 19 – Comparação entre os métodos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: Elaborado pelo autor 
 
 A duas teorias levam os mesmos resultados quando as tensões principais são 
iguais. 
 Similar a outras áreas da ciência dos materiais, a modelagem de sinterizados 
contemplam duas abordagens; de modelos micro estruturais e modelos 
macroscópico contínuos. Apesar dos significativos progressos obtidos no 
entendimento do processo microestrutural da sinterização, a conexão entre os 
modelos micro e macroestrutural é ainda aproximada pelos métodos de distorção de 
energia (Braginsky, 2004). 
 
3.12 Conceitos para simular porosidade 
 Partindo do princípio que o processo de sinterização acontece através da 
fusão de pequenas partículas de pó sinterizado, pode-se criar uma suposição de 
uma descrição do processo de sinterização baseada na interação de duas esferas 
de tamanho idêntico, com um diâmetro D, em contato um com o outro , conforme 
46 
 
mostrado na Figura 28. Durante a sinterização, a matéria se move para a região de 
contato entre as duas esferas, eventualmente formando um pescoço de diâmetro, X. 
Isso é muitas vezes referido como contato de achatamento. Para a sinterização no 
estado sólido, os dados empíricos indicam que é possível estimar o contato inicial 
utilizando a relação entre o tamanho do pescoço (X / D), conforme a relação: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 A força para a transferência de matéria no processo de sinterização é um 
gradiente de potencial químico resultante de diferenças entre a curvatura das 
superfícies. A curvatura das esferas (diâmetro D) é muito maior do que a curvatura 
da interface do pescoço que se forma (raio R) e o gargalo de contato (diâmetro X). 
Vários mecanismos de transporte de massa movem a matéria a partir da superfície 
em contato ou a partir dos centros das esfera para a região do pescoço. À medida 
que o tamanho do pescoço aumenta, o raio de curvatura na região do pescoço 
diminui, resultando numa redução da energia superficial (Olevsky, 1998). 
 
 
Figura 20 - Curvatura das esferas 
 
Fonte: Ennis, 2005 
 Este processo acontence em multiplas direções e interações no interior da 
peça verde durante o processo de sinterização. Podendo ser simulado usando a 
mecânica do contínuo com modelos de análise de elementos finitos desenvolvidos 
com base na simulação do processo de sinterização, como a deformação de um 
material viscoso poroso. Olevsky, 1998 e Cocks, 2001 deram revisões abrangentes 
das técnicas e sua aplicação para doze situações distintas de sinterização. 
47 
 
 A microestrutura é quantificada seguindo a mudança na densidade de 
sinterização como referência, e o efeito da porosidade sobre as propriedades do 
material é obtido com base em hipóteses sobre o formato do poro (esférica ou 
cilíndrica) e da geometria global. A principal desvantagem de empregar esses 
modelos constitutivos é a sua dependência dos parâmetros do material para 
quantificar o comportamento material. Uma vez que, as propriedades dos materiais 
utilizados nos modelos constitutivos são geralmente derivadas a partir de medições 
das amostras experimentais em macroescala. Pode ser difícil de prever a influência 
em microescala sobre as propriedades do material das variações na distribuição do 
tamanho de partícula ou na presença de aglomerações de partículas. Um certo 
número de estudos analisaram o arranjo de empacotamento de partículas 
modelados para componentes sinterizado simulando os poros como esferas 
(Nolan,1994). 
 A maioria dos modelos podem ser classificados em um, ou dois métodos 
gerais: 
 O primeiro método coloca aleatoriamente uma distribuição de partículas no 
interior de um volume específico as partículas são, então, movidas num processo 
interativo para eliminar quaisquer sobreposições entre as partículas. 
(Pavlovitch,1991). 
 O segundo método, por vezes referido como o método de deposição balística, 
coloca as partículas em um volume acomodando uma partícula de cada vez, neste 
caso, as partículas são movidas com base na gravidade quando estão em contato 
umas com as outras. O movimento é interrompido quando a partícula atinge uma 
posição estável gravitacionalmente (definida quando o centro da partícula está 
diretamente sobre a região do plano que liga os pontos de contato das partículas de 
suporte). Ambos os métodos, pretendem tratar as partículas sinterizadas como 
esferas rígidas com uma distribuição de tamanho de igual (Krishnan, 2005). 
 As esferas são usadas para modelar as partículas porque a sua geometria é 
simples e fácil de usar. A forma do volume pode variar de modelo para modelo, mas 
as formas geometricas mais comuns utilizadas para simular a sinterização são 
esferas, cilindros ou cubos. Embora existam várias distribuições de tamanho 
diferentes que podem ser utilizadas, uma distribuição do tamanho do volume é o 
modelo mais utilizado em modelos de sinterização. Os modelos são geralmente 
avaliados com base exclusivamente na fração de volume sólido (isto é, o volume 
48 
 
ocupado pelas partículas, dividido pelo volume considerado) para o arranjo do 
pacote da peça que se deseja investigar inicial. Nolan,1992 investigaram a eficiência 
do empacotamento de partículas variando a média e o desvio padrão dos tamanhos 
de partículas. A análise dos diferentes arranjos das esferas de forma aleatória 
obteve valores com fração de volume variando 0,509-0,638. (Nolan, 1992). 
 Nos últimos anos, têm sido propostos alguns modelos para simular a 
sinterização com um arranjo de embalagem de partículas, utilizando uma 
abordagem multiescalar. Jagota e Dawson, 1988 desenvolveram relações 
constitutivas para a interação de partículas individuais em uma rede de partículas 
ligadas com contato bidimensional entre as partículas. Parhami e McMeeking, 1998 
criaram uma rede de esferas de tamanho único usando uma difusão. Nestas 
simulações, os modelos multiescala são usado para analisar os fenômenos e 
desenvolver algoritmos para governar o comportamento de um par de partículas. O 
modelo é então estendido, utilizando o comportamento das partículas discretas para 
prever o comportamento das partículas em uma rede de partículas. A principal 
desvantagem destes métodos é que os modelos dependem da densidade relativa 
para descrever a microestrutura. Todavia aqui os autores buscam investigar o 
fenômeno da difusão das partículasdurante a sinteriação, porem é uma ideia 
plauzivel simular a porosidade através de um pacote de esferas para o modelo da 
luva sinterizada definindo um modelo constítuido por esferas e inserido dentro da 
forma externa da luva propondo assim uma aproximação da condição da porosidade 
após o processo de sinterização. 
 
3.12.1 Geração e distribuição das partículas 
 
 As partículas que compreendem são modeladas como esferas para os 
modelos constitutivos. O primeiro passo na construção do modelo é criar a 
distribuição dos tamanhos de partículas necessárias pelo modelo para simular as 
distribuições de tamanho de partícula observados nas peças reais. Embora existam 
várias distribuições possíveis disponíveis para os tamanhos de partículas, a 
evidência experimental indica que muitos pós reais têm distribuições de tamanho de 
partículas que se encaixam uma relação logarítmica normal dada por : 
 
49 
 
 
 
 
 
 
 
 
em que r é o raio da esfera, x é a média da distribuição, e σ é o desvio padrão ( 
Nettleship, 2002). 
 A geração de um conjunto aleatório de tamanhos de partículas com uma 
distribuição logarítmica foi realizada em duas fases. Em primeiro lugar uma 
distribuição normal (Gaussiana) é criada por meio de rotinas do programa Abacus e 
através de uma deleção aleatória padrão para a geração de números aleatórios. 
Segundo Leon-Garcia a distribuição normal é então transformada em distribuição 
logarítmica utilizando os valores especificados para a média e o desvio padrão da 
função exponencial. Os dados de simulação se ajustam aos dados experimentais 
sobre a maior parte da distribuição do tamanho de partícula, com apenas pequenos 
desvios nos percentuais extremos para valores <10% e > 90% da distribuição. 
 A partir de um conjunto de esferas considerando uma caixa virtual cheia, um 
subconjunto de partículas é utilizado para gerar um elemento de volume 
representativo do volume com as esferas para simular a densificação dos poros. 
 A figura 29 mostra uma caixa cheia para uma simulação de cerca de 14.000 
partículas com uma média de sobreposição de partículas de 0,5%. Este arranjo de 
partículas tem uma densidade inicial de 0,61 e os limites que definem a caixa cúbica 
são maiores em tamanho do que o desejado em aproximadamente 10% em cada 
lado. Para que estas esferas se cruzarem dentro do limite dimensional da caixa 
proposta com o empacotamento apenas os volumes dentro da caixa serão 
incorporados ao modelo de cálculo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
50 
 
Figura 21 - Distribuição randômica de esferas 
 
 Fonte: Nathan, 2010 
 
3.12.2 Confiabilidade do método das esferas 
 Para realizar o método de esferas, a grande dificuldade foi chegar ao número 
de esferas e um tamanho dimensional que satisfaça a densidade especificada 
normalizada para a liga de pó sinterizado de 7,3 g/cm³, portanto foi proposto um 
segundo caminho trabalhado com a malha do elemento da matriz utilizando um 
modelo com deleção aleatória dos elementos da matriz. 
 
 
 
 
 
 
 
51 
 
4. METODOLOGIA 
 
 Este trabalho foi realizado utilizando um modelo tridimensional das luvas de 
transmissão utilizadas nas transmissões C510, para análise da escolha de matéria 
prima adequada para sinterização, cálculos de elementos finitos e construção de um 
protótipo para avaliar os resultados atingidos. 
 Como proposta metodológica será estudado o processo atual para propor 
reduzir as operações de usinagem pelo processo de sinterização, definir os critérios 
para seleção do pó metálico sinterizado, definir condições de contorno e 
processamento para realizar o cálculo de FEA com material atual e material 
sinterizado, propondo um parâmetro para simular a porosidade do material 
sinterizado. 
 
4.1 Estudo do processo 
 
A análise do processo foi proposta com intuito de avaliar possíveis melhorias 
para redução de custo e identificar as operações de usinagem que podem ser 
substituídas pelo processo de sinterização. 
A luva atual é fabricada pelos processos de fabricação de forja, usinagem, 
tamboreamento e tratamento térmico pelas etapas de; corte do pré-blank, forjar a frio 
do blank, usinagem diâmetro externo, usinagem do sulco do garfo de engate, 
usinagem sulcos engate, usinagem dos batentes internos, usinagem lado 1 interna 
dos sulcos de engate, usinagem lado 2 interna dos sulcos de engate, usinagem 
dentes de engate, tamboreamento e tratamento térmico. 
 Na observação das etapas de fabricação o blank proveniente do processo de 
forja passa por etapas posteriores no processo de fabricação de usinagem, que são: 
usinagem do diâmetro externo, usinagem do sulco de montagem do garfo de engate, 
usinagem dos flancos dos dentes internos, usinagem dos batentes de contato com o 
anel do sincronizador, usinagem do perfil do dente de engate e duas operação 
posteriores de processo de rolagem para eliminar rebarbas e tratamento térmico 
conforme mostrada na figura 20. 
 
52 
 
 
Figura 22 – Operações de usinagem 
Fonte: Elaborada pelo autor 
 
 Com a substituição do processo atual de forja e usinagem pelo o processo de 
sinterização e usinagem foi proposto eliminar as usinagens do diâmetro externo, 
usinagem do sulco de montagem do garfo de engate, usinagem dos flancos dos 
dentes internos e a usinagem do perfil do dente de engate. 
 Para ajudar no entendimento das possibilidades de eliminar as usinagens do 
processo atual é necessário detalhar a concepção do ferramental de compactação 
uniaxial de sinterização desenvolvido para este estudo que é composto de quatro 
componentes: matriz, punção superior, punção inferior e o macho para que faz a 
concepção do diâmetro interno da luva. Este ferramental trabalha com quatro 
movimentos básicos: enchimento, compactação, extração e remoção. 
 A etapa do enchimento é quando o ferramental é alimentado com a mistura do 
pó metálico, sendo esta etapa uma das principais do processo de sinterização, pois 
deve ser controlada para garantir a estabilidade do processo. 
 A etapa da compactação é a etapa em que o pó sinterizado é compactado na 
forma do ferramental, sendo esta a mais critica etapa, pois uma compactação mal 
feita pode levar a uma peça com variações excessivas de densidade que podem 
comprometer o desempenho do produto final. 
53 
 
 O ciclo de compactação é completado pela etapa de extração esta etapa 
também é chamada de ejeção que consiste na extração da peça sinterizada do 
ferramental de sinterização. O manuseio nesta etapa deve ser realizado com 
cuidado para evitar trincas no material compactado. A peça compactada, nesta etapa 
do processo, recebe o nome de peça verde. 
 Etapa de remoção, esta etapa ocorre ao longo que a extração é terminada e 
consiste em retirar-se a peça do local de compactação antes que inicie um novo 
ciclo de compactação. 
 Para o dimensionamento deste ferramental de compactação foram calculados 
os parâmetros de: 
 Peso da peça acabada; 
 Peso da peça verde; 
 Dimensão do ferramental; 
 Altura de enchimento do pó; 
 Força para compactação; 
Para este cálculo as seguintes informações foram levantadas: 
 Densidade aparente do pó – [g/cm³]; 
 Densidade desejada da peça final – [g/cm³]; 
 Dimensões da peça final – [mm]; 
 A porcentagem em peso lubrificante existente na mistura – [%]; 
 Variação dimensional da mistura para as condições de processo – [%]; 
 Curva de compressibilidade do pó [Densidade x Pressão]. 
 Durante a concepção do ferramental de sinterização foi verificado que não é 
possível eliminar a usinagem dos batentes de contato com o anel do sincronizador e 
realizar esta etapa pela sinterização. Para realizar esta usinagem pela sinterização 
seria necessário uma operação de cunhagem no ferramental de sinterização, por 
quê os batentes estão localizados no diâmetro interno da luva na direção 
perpendicular à direção de prensagem e um sistema cunhagemnão atuaria de 
54 
 
maneira eficiente no ferramental compactação, pois a condição dimensionais da 
peça limita a fabricação de um sistema de cunha com resistência eficaz. 
 Um exemplo da demanda complexa de punções para este tipo de operação é 
mostrado na figura 21. 
 
Figura 23 – Cunhagem limitada com punção 
 
 Fonte: Elaborado pelo autor 
 A figura 22 mostra as etapas que foram substituídas pelo processo de 
sinterização na concepção do ferramental de sinterização: 
 
 
 
 
 
55 
 
Figura 24 – Operações de usinagem substituídas 
 
Fonte: Elaborado pelo autor 
 
4.2 Especificações do pó sinterizado 
 
Muitos parâmetros têm efeito no projeto do sistema de sincronização e seus 
componentes. Estes são; o material, superfície topográfica, lubrificante, carga 
atuante entre outros e especialmente as superfícies em contato (Perponcher, 2009). 
Uma vez que são inúmeras as alternativas de uso do sinterizado, para a seleção da 
liga adequada para esta aplicação, o projeto detalhou as propriedades 
fundamentais, priorizando-as adequadamente e levando em conta a 
interdependência entre algumas destas propriedades com objetivo fundamental do 
custo. 
Para adequação da matéria prima escolhida é fundamental avaliar o impacto 
para manter o tratamento térmico de carbonitratação praticado no processo atual, 
uma vez que, o projeto não prever adotar ou alterar o tratamento térmico realizado. 
Como citado anteriormente a carbonitretação consiste na introdução de carbono e 
nitrogênio na superfície da peça, as peças sinterizadas que devem ser tratadas por 
este processo, devem ter a densidade a partir de 6,5g/cm³. Valores menores de 
56 
 
densidade aumentam significativamente a porosidade e a dificuldade para controlar 
a camada carbonitretada. Com o aumento da densidade, a velocidade de 
penetração diminui, resultando em uma espessura de camada com dureza cada vez 
menor, como mostrado no gráfico 3 onde amostras de ferro + 1,5% Cu foram 
sinterizados e carbonitratados e medido a dureza. Uma técnica para esta questão é 
infiltrar as peças com cobre antes do processo, no entanto, isto pode causar um 
retardamento na penetração do carbono e nitrogênio e não é uma operação prevista 
neste projeto. Do ponto de vista de composição e processo de fabricação, aços 
sinterizados com carbono entre 0,3% e 0,5% ou pré-ligados ao níquel ou molibdênio, 
são os que respondem melhor ao tratamento térmico e também têm maior aceitação 
no mercado. 
 
Gráfico 3 – Distância da superfície e Dureza 
 
Fonte: Hoganas Handbook V.1 
 
Na tabela 2 foram relacionadas às características funcionais e as principais 
propriedades mecânicas que serão exigidas durante a vida útil do componente em 
operação. Entre as propriedades funcionais, estão; resistência mecânica à fadiga, 
resistência ao desgaste e resistência a corrosão fatores que foram levados em conta 
na seleção do FLN-4405-19HT. Uma segunda abordagem foi pensada nos fatores 
de controle de processo principais para garantir as propriedades desejadas. 
 
57 
 
Tabela 2 - Características funcionais x propriedades 
 
Propriedades 
funcionais 
Propriedades Relacionadas Fatores de controle 
Resistência à fadiga Limite de ruptura 
Limite de escoamento 
Alongamento 
Limite de fadiga 
Dureza superficial e do núcleo 
Profundidade de camada 
Carbono combinado 
Tipo e conteúdo de elementos 
de liga 
Homogeneidade da estrutura 
do material 
Tratamento térmico 
Densidade 
Resistência ao 
desgaste 
Dureza superficial 
Profundidade de camada 
Rugosidade 
Impregnação de óleo 
Carbono combinado 
Densidade 
Tipo e conteúdo de elementos 
de liga 
Homogeneidade da estrutura 
Porosidade intercomunicante 
Resistência à corrosão Tipo da liga 
Tipo de óleo de impregnação 
Tipo de espessura de recobrimento 
Densidade 
Uniformidade do recobrimento 
Porosidade 
Fonte: Elaborado pelo autor 
Além dos fatores de influência da aplicação do componente, seleção da 
matéria prima e o cálculo de elementos finitos, outro aspecto importante e 
fundamental na seleção da matéria prima do pó sinterizado é garantir a aplicação e 
vida útil do componente, igual ou superior, ao material atual o aço manganês cromo 
19MnCr5 e adequação aos processos de usinagem. 
 
Tabela 3 - Propriedades dos Materiais 
Fonte: Elaborado pelo autor 
 
58 
 
4.3 Verificações da porosidade e densidade 
 
Nos materiais sinterizados a resistência à fadiga e o modulo de Young estão 
diretamente relacionados com a porosidade e a densidade, onde existe uma forte 
relação entre os dois fatores e a resistência final dos componentes sinterizados. Os 
materiais compactados e sinterizados têm um potencial eficiente como solução de 
redução de custo para um vasto campo de aplicações, porém o fator resistência 
deve ser observado em função da particularidade da microestrutura porosa. As 
melhorias obtidas nestes materiais que possibilitam aplicações mais resistentes e 
para solicitações cada vez maiores são muitas vezes direcionadas no 
aprimoramento destes dois parâmetros densidade e porosidade (Hoganas, 2004). 
Os materiais sinterizados por natureza possuem poros e a porosidade tem 
grande influência nas propriedades mecânicas dos materiais. Tradicionalmente as 
propriedades mecânicas dos materiais sinterizados são pensadas em função da sua 
densidade, o que significa que para atingir uma resistência à fatiga elevada é 
necessário atingir densidades elevadas (Andersson, 2011). Entretanto, isto mostra 
apenas uma imagem pontual da situação, a resistência à fadiga pode ser aumentada 
também diminuindo o tamanho dos poros do material, mantendo a densidade 
constante. Nas peças que possuem perfis para engrenamento as tensões máximas 
ocorrem no pé e no flanco na região do diâmetro primitivo do dente, na superfície ou 
logo abaixo desta, assim um aumento na densidade superficial nesta região, 
aumenta a capacidade em resistir à cargas maiores. O gráfico 4 mostra em escala 
logarítmica a relação entre a resistência de dois materiais sinterizados e o tamanho 
dos poros presentes nestes materiais (Hoganas, 2004). 
 
 
 
 
 
 
 
 
59 
 
Gráfico 4 – Limite fadiga e tamanho dos poros 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: Andersson, 2011. 
Normalmente, a densidade dos aços sinterizados utilizados em componentes 
estruturais é relatada em base seca e a densidade de rolamentos em uma base, 
totalmente impregnada. Verificar a densidade e a condição da porosidade prevista 
no projeto através de amostras do material após a sinterização é importante para 
avaliar a integridade da peça e a confiabilidade do projeto. Como a densidade nos 
sinterizados é uma propriedade que está diretamente ligada às propriedades 
mecânicas finais da peça, compreender e definir o método mais adequado para 
determinar a densidade dos compactados e produtos sinterizados para este estudo 
é de importância singular e fundamental (Grupo Setorial de Metalurgia do Pó, 2009). 
Um dos métodos é a determinação da densidade pelo princípio de 
Arquimedes, que envolve unicamente medidas de massa. Porém em virtude disso a 
densidade pode ser expressa empregando uma balança com precisão de 0,01g. E 
qualquer líquido pode ser utilizado, sendo a água o mais indicado. Mas para este 
método mais simples e direto a peça tem que ter a tipologia dos poros fechada, para 
evitar infiltração da água, este processo também é conhecido como densidade seca, 
em que a massa por unidade de volume de uma peça sinterizada sem impregnação 
é medida e não é o método mais indicado para o estudo em questão (Grupo Setorial 
de Metalurgia do Pó, 2009). 
O método de medir a densidade mais indicado é conhecido como densidade 
molhada que é a massa por unidade de volume de uma peça sinterizada 
impregnada com óleo ou outros materiais não metálicos. A densidade e as 
propriedades mecânicas, portanto podem variar dentro de uma mesma amostra de 
uma peça sinterizada, nestesentido é importante indicar as áreas críticas da peça 
60 
 
que recebem maior solicitação em operação para uma avaliação com maior 
coerência da integridade da peça (Grupo Setorial de Metalurgia do Pó, 2009). 
Neste estudo, a luvas não serão submetidas a nenhum processo de 
tratamento a vapor ou processo de deposição superficial de camada, portanto a 
porosidade da luva sinterizada concebida para este projeto está com a porosidade 
aberta. Neste caso, a água infiltrará nos poros da peça minimizando o efeito do 
empuxo sobre a mesma e resultando em um volume menor. Este efeito induz a uma 
medição da densidade maior do que seu valor real, para prevenir este efeito da 
infiltração da água na peça, no estudo adotará a peça impregnada com óleo, através 
de imersão em banho quente. Assim o volume da peça é determinado pela diferença 
entre o peso da peça impregnada com óleo, pesada ao ar e na água, e o método de 
cálculo é dado pela fórmula seguinte: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Onde: 
D = densidade, expressa em gramas por centímetro cúbico, 
A = massa da amostra sem impregnação, ao ar, em gramas, 
B = massa da amostra impregnada com óleo, ao ar, em gramas, 
C = massa da amostra impregnada de óleo, e imersa em água, em gramas, 
E = massa do volume deslocado baseado no principio de Arquimedes, em gramas, 
ρw = densidade da água a temperatura de ensaio, em gramas por centímetro cúbico, 
 
Considerações para o cálculo: 
- Massa A, B e C deve ser determinado dentro 0,1 por cento. 
- O efeito da tensão superficial da água na amostra de ensaio de pesagem 
deve ser minimizado por meio da adição de um agente liquido a água na 
quantidade de 0,05 à 0,1 por cento em volume. 
- Densidade da água geralmente pode ser aproximada em um grama por 
centímetro cúbico entre 19 °C e 22 °C para as temperaturas de teste, uma 
densidade de 0,998 gramas por centímetro cúbico é mais precisa. 
 
61 
 
 Neste estudo, as amostras foram obtidas através de um corte perpendicular a 
seção da peça e polida. A amostra foi levada para um microscópico eletrônico para 
analisar a densificação superficial do material e a densidade medida pelo princípio 
de Arquimedes, onde foi empregada uma balança de precisão e pelo método de 
cálculo da densidade molhada. 
 A princípio qualquer líquido pode ser empregado para avaliar a densidade, 
porém, neste caso foi adotado à água. Outro fator avaliado foi a presença da 
porosidades através da avaliação metalográfica, neste caso, foi utilizado um 
analisador de imagem, com ajuste de contraste calibrado para efetuar a contagem 
dos poros. 
 
4.4 Análise de elementos finitos 
 
O método de análise de elementos finitos proposto neste estudo será 
realizado com utilização do software Abaqus. Como base de critério de cálculo é 
utilizado o método de Von mises, analisando a deformação volumétrica pela análise 
da distorção de energia. 
 
4.4.1 Pré-processamento 
 
 Alguns passos para análise de elementos finitos são comuns em todos os 
cálculos a serem realizados na resolução de problemas físicos, sejam eles 
problemas estruturais, de transferência de calor, escoamento de fluidos ou outro 
problema qualquer no ambiente de engenharia. Para definir as limitações e 
premissas do cálculo da fase de na fase de pré-processamento do software, foi 
indicado no estudo as condições para o modelo do cálculo e as condições de 
contorno do sistema. Assim neste estudo as etapas foram definidas conforme 
descrito abaixo: 
 
4.4.2 Domínio geométrico dimensional do sistema 
 
 Os componentes considerados como elementos da condição de contorno 
para o cálculo de elementos finitos, foram os componentes que interagem 
diretamente com a luva. 
62 
 
 Para determinar as fronteiras do sistema, limitou-se a região do cálculo a 
estes componentes, sendo que todos os modelos 3D foram importados em formato 
de extensão de arquivo tipo *model do programa Unigraphics. 
Os componentes envolvidos no cálculo para a montagem do modelo virtual 
são; a luva, cubo, eixo da transmissão, o grupo sincronizador e o garfo de troca de 
marcha, sendo que o ultimo serve como um dos pontos onde foi travado o sistema 
para o cálculo. 
Os componentes foram montados virtualmente para análise de elementos 
finitos conforme mostrado na figura 23 abaixo: 
 
Figura 25. Montagem virtual para cálculo 
 
 
Fonte: Elaborado pelo Autor 
 
4.4.3 Tipologia de elementos utilizados 
 
 O elemento utilizado foi importado da biblioteca do Abaqus, com a malha de 
tipologia tetraédrica com as seguintes características: elemento uniaxial, 
tridimensional e com capacidade de atuar na tração, compressão, torção e flexão. 
Este elemento permite uma seção não necessariamente simétrica diferente entre a 
seção inicial e final do elemento permitindo que o nó final tenha um trecho onde 
pode ser aplicado um offset. Este tipo de malha também permite um melhor 
modelamento de acordo com a geometria da peça, melhorando à capacidade de 
resolver problemas de deformações devido ao cisalhamento e função elástica. 
 
 
 
 
63 
 
4.4.4 Propriedade do material para os elementos 
 
 A análise de elementos finitos é executada considerando dois tipos de 
materiais o aço Cromo-manganês 19mncr5 (SAE 51-20H) e aço sinterizado FLN2-
4405-19HT. Na tabela 4 abaixo estão especificadas as propriedades destes 
materiais. 
Tabela 4: Propriedades dos materiais FEA 
 
Fonte: Elaborado pelo autor 
4.4.5 Malha dos elementos 
 
 Através do software Hypermesh foi gerada uma malha para o modelo, assim 
aprimorando melhor a definição da malha. Dois conceitos de malha foram propostos 
o de malha livre (free) ou mapeada (maped). A malha livre não tem nenhuma 
restrição em termos de forma do elemento e não tem nenhum padrão de geração de 
malha. A malha mapeada tem restrições tanto na forma do elemento quanto ao 
padrão de geração de malha. Na geração de malhas, quando é gerada uma malha 
mapeada em uma área pode-se usar tanto elementos quadrangulares quanto 
triangulares, enquanto um volume com o mesmo tipo de malha pode usar somente 
elementos hexagonais. No estudo optou-se pelo tipo de conceito de malha mapeada 
em virtude da tipologia geométrica da peça e o tipo de elemento hexagonal utilizada. 
Para confirmar a qualidade da malha gerada, após a análise foi realizada uma 
verificação com a ferramenta Hyperform para verificar os critérios de qualidade e 
conformidade com tipologia da superfície da peça; verificação visual dos elementos, 
eliminar elementos deformados, conectividade dos elementos, remoção dos 
elementos duplicados, eliminados elementos que foram gerados com valores 
menores que 0,1. A Malha resultante pode ser visualizada na figura 24. 
 
 
64 
 
 
 
Figura 26 – Malha do modelo 
 
 
 
Fonte: Elaborado pelo autor 
 
 
4.4.6 Condições de contorno físicas. 
 
 
 Considerado material isotrópico, ou seja, que apresenta as mesmas 
propriedades mecânicas em todas as direções. 
 
4.4.7 Definição dos carregamentos e restrições de apoio e fixação. 
 
 Para o cálculo em questão as forças atuantes no sistema são conhecidas e 
foram determinadas de acordo com norma de fadiga de transmissão adotadas na 
transmissão do C510 pela Fiat Automóveis. 
 A força considerada para a luva de 5ª marcha foi um torque de T= 246,5 Nm e 
uma força de engate atuante que é aplicada pelo garfo de engate quando é feito a 
troca de marcha e o movimento de engate da luva na grandeza de F= 120Nm do 
garfo. 
 O ponto de aplicação da força foi indicado no centro do eixo na posição do 
cubo e do sincronizador como mostrado na figura 25. Este ponto de aplicação foi 
65 
 
considerado em virtude do torque que a luva recebe do eixo da transmissão que é 
conectado ao motor e através do qual é movimentada a transmissão. 
 
Figura 27 – Aplicação do carregamento 
 
Fonte: Elaborado pelo autor 
 Os pontos de apoio e fixação foram dimensionadosconforme a montagem da 
luva na transmissão, sendo que, foram definidos os pontos de fixação na luva pela 
parte externa na região de montagem do garfo na transmissão conforme mostrado 
na figura 26, e o segundo ponto foi definido no centro da luva na posição do eixo da 
transmissão possibilitando assim, simular com grande aproximação do 
funcionamento real do sistema. 
 
Figura 28 - Ponto de apoio do cálculo 
 
66 
 
 
Fonte: Elaborado pelo autor 
 
 A metodologia para execução da análise de elementos finitos pode ser então 
alocada em um diagrama de bloco com as entradas e saída, de maneira a ilustrar 
com melhor exatidão da metodologia de cálculo proposta conforme descrito na figura 
27. 
Figura 29 – Entradas e saídas de cálculo 
 
Fonte: Elaborado pelo autor 
 
 
4.5. Modelo com deleção aleatória de elementos da matriz 
 Através de uma deleção aleatória dos elementos da matriz da malha de 
conectividade do modelo de elementos finitos, foi proposto prescrever a estrutura e o 
efeito causado pela porosidade na estrutura intrínseca às peças produzidas pelo 
processo de sinterização. 
 O método proposto da deleção, consiste em gerar o arquivo da carta de 
cálculo do programa Abaqus. A carta de cálculo é a base de dados onde o programa 
insere todas as variáveis do cálculo e os elementos da malha. 
 O arquivo é então transportado para um programa de cálculo de planilhas 
eletrônicas, no caso deste estudo foi empregado o programa Excell. 
67 
 
 Cada linha da planilha do arquivo da carta do programa importado para o 
Excell representa um elemento da matriz de elementos finitos da malha do modelo 
3D gerado para a luva. 
 Então deleta-se as linhas desta planilha no programa Excell aleatoriamente 
até atingir 2,5% de elementos deletados da malha de conectividade em relação ao 
número total de elementos da malha do modelo 3d. 
 Este número de 2,5% foi proposto para aproximar o modelo virtual da peça 
física através da porcentagem de porosidade encontrada no protótipo da luva pelo 
exame de microscopia eletrônica. 
 Após a eliminação das linhas salva-se o arquivo em formato de texto e 
importa este arquivo para o programa Abaqus e novamente executa-se o cálculo. 
Com esta ação consegue-se prescrever defeitos na matriz da malha pela deleção 
aleatória dos elementos na malha. 
 A figura 30 mostra a carta do Abaqus e as linha deletadas pelo Excell, 
representando o método proposto. 
 Figura 30 - Carta Abaqus 
 
Fonte: Elaborado pelo autor 
 
 Com a deleção aleatória de elementos da matriz de conectividade da malha, 
foi proposto realizar a deleção considerando que na camada superficial da peça não 
há porosidade, assim pode-se manter a característica que é atingida no processo de 
rolagem que é o endurecimento da camada superficial e como consequência manter 
as características dimensionais. 
68 
 
 A partir deste resultado, cria-se a malha interna de elementos figura 30, que 
montada no modelo figura 31, e então é inserida na malha externa do modelo figura 
32, e assim simulando uma peça com a superfície externa endurecida, e admitindo 
que a mesma tenha um acabamento superficial modificando sua superfície e o 
interior da peça com a estrutura de poros devido ao efeito da porosidade. 
 
Figura 31 – Modelo interno com porosidade 
 
Fonte: Elaborado pelo autor 
 
Figura 32 - Malha de deleção montada no modelo 
 
69 
 
Fonte: Elaborado pelo autor 
 
 
Figura 33 - Malha de deleção inserida na malha externa 
 
Fonte: Elaborado pelo autor 
 
 Para certificar este método de avaliação propõem-se rodar duas amostras de 
cálculo da peça sinterizada com porosidade e assim obter ter uma média de dados 
para averiguação. 
 
4.6 Construção do protótipo 
 O estudo propôs a construção de um protótipo pelo processo de sinterização 
e usinagem. Durante a construção do molde de compactação dentro das técnicas 
usuais o projeto propôs eliminar o maior número possível de usinagens dentro das 
limitações para compactação da peça verde e posterior sinterização da peça. 
 O processo para produção do protótipo ficou definido com as seguintes 
etapas para o processo: 
 
70 
 
 Preparação do pó sinterizado para compactação; 
 Moldagem; 
 Ajuste de máquina e montagem do ferramental de compactação; 
 Moldagem prensa de 4ton + Compactação; 
 Elaboração peça verde; 
 Sinterização; 
 Ajuste de máquina de sinterização; 
 Sinterização em atmosfera de carbono; 
 Peça sinterizada; 
 Usinagem dos perfis dos dentes; 
 Usinagem da brochura dos sulcos dos dentes; 
 Processo de rolagem; 
 Tratamento térmico (operação não realizada). 
 
 
 
 
 
 
 
71 
 
5. RESULTADOS E DISCUSSÔES 
5.1 Avaliações do protótipo 
 Analisando o protótipo produzido mostrado na figura 33 o protótipo 
apresentou uma redução do número de usinagens realizadas na peça bruta forjada 
em relação à peça final resultante do processo de sinterização: 
Figura 34 – Protótipo 
 
Fonte: Elaborado pelo autor 
 
 O processo atual possui as operações de usinagem do sulco da luva, pré-
usinagem da face externa, usinagem externa da face, usinagem dos dentes da luva, 
usinagem do batente interno da luva, usinagem do perfil de engate do dente da 
luva. Através do ferramental de compactação substituiu-se as etapas de 
usinagem; sulco da luva, pré-usinagem da face externa, externa da face, dentes da 
luva, perfil de engate do dente da luva, como mostrado na figura 34. 
 Com o resultado obtido foi totalizado uma redução de 5 operações de 
usinagem. Durante o processo das operações de usinagem que permaneceram. Foi 
detectada também uma redução da geração de cavaco no processo na usinagem 
posterior da luva sinterizada em relação à luva forja. 
 
 
72 
 
Figura 35 – Usinagens eliminadas 
 
 
Fonte: Elaborado pelo autor 
 
5.1.2 Avaliação da densidade da peça sinterizada após a sinterização. 
 A importância do parâmetro da densidade é fundamental e o valor da 
densidade encontrada mensurada pelo método de densidade pelo principio de 
Arquimedes descrito na metodologia na peça foi: D= 7,4 g/cm3 (Figura 35). 
Figura 36 - Densidade pós-sinterização 
 
Fonte: Elaborado pelo autor 
 
73 
 
5.1.3 Avaliação da dureza da peça sinterizada 
 
 A dureza foi medida pelo método Brinell e o valor encontrado foi de 110 HB. 
 
5.1.4 Avaliação da densidade após processo de sinterizaçao e rodagem 
 
 A densidade encontrada aumentou após a peça passar por um processo de 
rodagem de 7,4 g/cc para 7,7 g/cc. 
 
Figura 37 – Densidade pós rolagem 
 
Fonte: Elaborado pelo Autor 
 
5.1.5 Avaliação de microscopia e porcentagem de porosidade no protótipo 
 
 Foi avaliada a condição da porosidade na peça através de um exame de 
microscopia em duas etapas: após a sinterizaçao e após o processo de rolagem da 
peça conforme mostrado na figura 37. 
 
 
74 
 
 
Figura 38 – Exame de microscopia / Amostra sinterizada 
 
Fonte: Elaborado pelo autor 
 
5.1.6 Avaliação Integridade estrutural 
 Para verificar a integridade estrutural da peça foi proposto executar uma 
avaliação da estrutura com microscopia na peça. 
 Na região do flanco do dente de engate foi detectado após o processo de 
rolagem a presença de trinca de até 0,20mm conforme mostrado na figura 38. 
 Devido à estrutura morfológica dos poros no sinterizado a trinca pode 
encontrar dificuldade para propagação, devido a presença dos poros no seu 
caminho, o que pode não ser tão crucial para o desempenho da peça em operação. 
 
 
 
75 
 
 
Figura 39 – Trinca flanco do dente 
 
Fonte: Elaborado pelo autor 
 
5.1.7 Resultados da análise de elementos finitos 
 O cálculo realizado de elementos finitos em toda a geometria da peça teve à 
análise de resultado direcionada para as regiões que durante a operação da luva 
apresentam maior solicitação de pressão e esforços de contato. 
 Pelo mecanismo de funcionamentoexposto no estudo, percebe-se que entre 
as regiões de contato da luva que são mais exigidas, portanto, mais criticas durante 
a operação são as regiões indicadas na figura 39. 
 As duas regiões denominadas de região 1 e região 2, sofrem maior solicitação 
devido às condições de operação do sistema. 
 A região 1 está no limite do batente do fim do cursor do cubo da transmissão, 
ou seja é a região de contato com o cubo durante o engate. 
 A região 2 é onde estão localizados os dentes de engate que operam com o 
anel sincronizador, sendo está a região mais solicitada do ponto de vista de fadiga 
devido aos esforços de dissipação de energia do sistema de sincronização durante o 
engate e o contato entre os dentes do sincronizador e da luva. 
 O cálculo irá analisar a tensão de contato sofrida pelo material e a tensão de 
distorção de Von Mises. 
76 
 
 
Figura 40 – Região foco de análise 
 
Fonte: Elaborado pelo autor 
 Os valores de tensão de contato encontrados na região 1 para as condições 
de cálculo são: 
 
 Tensão de contato cubo material atual aço cromo manganês Tcc = 792 MPa 
(Figura 40). 
 Tensão de contato cubo com material sinterizado Tcc = 808 MPa (Figura 41). 
 Tensão de contato cubo material sintetizado com porosidade Tcc = 865 MPa 
(Figura 42). 
 
 
 
 
 
 
 
77 
 
Figura 41 - Tensão de contato sincronizador aço 19MnCr5 T = 792 MPa 
 
 
Fonte: Elaborado pelo autor 
 
Figura 42 - Tensão sincronizador sinterizado T = 808 MPa 
 
Fonte: Elaborado pelo autor 
 
 
 
 
 
 
 
78 
 
Figura 43 - Tensão sincronizador sinterizado e porosidade T = 865 MPa 
 
 
Fonte: Elaborado pelo autor 
 Os valores de tensão de contato encontrado na região 2 para as condições de 
cálculo são: 
 
 Tensão de contato sincronizador aço cromo manganês Tcs = 1178 MPa 
(Figura 43). 
 Tensão de contato sincronizador sinterizado Tcs = 1112 MPa (Figura 44). 
 Tensão de contato sincronizador com porosidade Tcs= 1136 MPa (Figura 45). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
79 
 
Figura 44 - Tensão sincronizador aço 19MnCr5 T = 1178 MPa 
 
Fonte: Elaborado pelo autor 
 
 
Figura 45 - Tensão sincronizador sinterizado T = 1112 MPa 
 
Fonte: Elaborado pelo autor 
80 
 
Figura 46 - Tensão sincronizador sinterizado e porosidade T = 1136 MPa 
 
Fonte: Elaborado pelo autor 
 
 Os valores de tensão de von mises encontrados na região 1 conforme para as 
condições de cálculo são: 
 Tensão de Von Misses cubo aço cromo manganês T = 837,61 MPa (Figura 
46). 
 Tensão de Von Misses cubo sinterizado T =879,54 MPa (Figura 47). 
 Tensão de Von Misses cubo sintetizado com porosidade T = 888,75 MPa 
(Figura 48). 
 
 
 
 
 
 
 
81 
 
Figura 47 - Tensão Von Mises cubo aço 19MnCr5 T = 837 MPa 
 
Fonte : Elaborado pelo autor 
Figura 48 - Tensão Von Mises cubo sinterizado T = 879 MPa
 
Fonte: Elaborado pelo autor 
82 
 
Figura 49 - Tensão Von Mises cubo sinterizado e porosidade T = 889 MPa 
 
Fonte: Elaborado pelo autor 
 
 Os valores de tensão encontrado na região 2 conforme para as condições de 
cálculo são: 
 Tensão de Von Misses sincronizador aço cromo manganês T = 686,29 MPa 
( Figura 49). 
 Tensão de Von Misses sincronizador sintetizado T = 718 MPa (Figura 50). 
 Tensão de Von Misses sincronizador sintetizado com porosidade T = 725,39 
MPa (Figura 51). 
 
 
 
 
 
83 
 
Figura 50 - Tensão Von Mises dente aço 19MnCr5 T = 686 MPa 
 
Fonte: Elaborado pelo autor 
 
Figura 51 - Tensão Von Mises dente sinterizado T = 718 MPa 
 
Fonte: Elaborado pelo autor 
84 
 
 
Figura 52 - Tensão Von Mises dente sinterizado e porosidade T = 725 MPa 
 
Fonte: Elaborado pelo autor 
 
 Os resultados encontrados no cálculo de elementos finitos para as três 
condições de material: aço 19CrMn5, sinterizado FLN-4405-19HT e sinterizado FLN-
4405-19HT com porosidade, foram indexados na tabela 5. 
 
Tabela 5 – Resultados FEA 
 
Fonte: Elaborado pelo autor 
 
85 
 
 O modelo de elementos finitos foi desenvolvido com intuito de avaliar na luva 
de engate aplicada nas transmissões C510 a capacidade do material FLN-4405-
19HT de atingir o mesmo desempenho de operação ou superior, em relação ao 
material atual um aço 19CrMn5. Devido às particularidades do processo de 
sinterização que gera porosidade interna na estrutura da peça durante a difusão de 
partículas no processo, foi necessário desenvolver uma técnica de elementos finitos 
para simular a porosidade interna do material durante o cálculo. Verificou-se nos 
estudos e teorias propostas que entre os métodos existentes para análise da 
porosidade geralmente os estudos são direcionados na investigação do efeito 
difusional das partículas dos produtos sinterizados durante o processo de difusão no 
forno de sinterização. Alguns métodos propõem realizar a simulação da porosidade 
através de esferas colocadas aleatoriamente em um volume definido e os interstícios 
entre as esferas seriam considerados os poros, porem ao realizar este método 
verificou-se grande dificuldade em atingir a densidade especificada para o material 
sinterizado conforme a norma de especificação de 7,3 g/cm³, e os valores 
encontrados após a tentativa de cálculo por este método foram valores bem 
menores, além desta questão, outra imposição foi verificada para este método, que 
é a adequação das esferas sinterizadas em função do tamanho proposto de 0,509-
0,638 ao modelo 3D da geometria da luva. 
 O terceiro caminho proposto no estudo e que apresentou resultados 
satisfatórios, foi o método da deleção aleatória de elementos, no qual, através de 
uma deleção aleatória dos elementos da matriz da malha do modelo de elementos 
finitos, foi proposta prescrever a estrutura ou o efeito causado pela porosidade, na 
estrutura intrínseca às peças produzidas pelo processo de sinterização. 
 O método da deleção foi definido para a situação do cálculo do material 
sinterizado com a porosidade, enquanto que o material sinterizado sem a porosidade 
e aço cromo manganês adotado na peça atual tiveram os cálculos executados na 
condição normal da malha de elementos finitos sem a deleção aleatória de 
elementos. 
 A condição da porosidade na peça através de um exame de microscopia 
varredura mostrou o resultado de uma estrutura homogenia e com boa distribuição 
dos poros para uma peça sinterizada. 
86 
 
 A trinca encontrada na peça foi detectada após o processo de rolagem, esta 
situação foi considerada um resultado até esperado pela característica do processo 
de rolagem e foi verificado que para a mesma condição de rolagem este tipo de 
trinca também ocorre para as peça em aço manganês. 
 Como o material sinterizado tem uma estrutura porosa, neste caso a estrutura 
porosa da peça é benéfica, pois pode impedir e dificultar a propagação da trinca 
quando a mesma encontrar um poro no seu caminho de propagação este é um 
fenômeno já observado em componentes sinterizados. 
 
 
87 
 
6. CONCLUSÕES 
Na observação dos resultados o método da deleção aleatória para o 
sinterizado apresentou uma diferença relativamente baixa comparada ao resultado 
do sinterizado com porosidade, mas indica que a simulação dos poros no modelo 
pelo método de deleção aleatória obteve influência no resultado indicando que este 
método pode ser utilizado como um coeficiente de segurança maior para cálculos de 
peças sinterizadas submetidas à fadiga. 
 Comparando o resultado geral do sinterizado FLN-4405-19HT com o aço 
19CrMn5, observa-se que o aço 19CrMn5 mostrou um desempenho melhor na 
absorção de energia apresentando valores menores para a fadiga do material, ou 
seja, a distorção que este material sofreu é menor que o aço sinterizado, porem 
comparando os valores com a tensão de escoamento do aço 19MnCr5 de 880 
N/mm² e o sinterizado FLN-4405-19HT de 1240 N/mm², os dois materiais do ponto 
de vista de cálculo, apresentam faixas dentro do valoresdo limite de escoamento da 
especificação dos materiais. 
 Uma avaliação mais completa e eficaz destes resultados pode ser feita com 
um teste experimental para o aço sinterizado FLN-4405-19HT 1240 N/mm², 
adotando um ciclo de fadiga de vida da peça representativo ao funcionamento em 
operação. 
 O protótipo produzido apresentou bons resultados dimensionais e atingiu o 
objetivo inicial de reduzir as operações de usinagem em relação à peça forjada no 
processo atual, este resultado representa uma redução de custo para a peça final. 
Os valores de densidade 7,7 g/cm³ e dureza 110 HB pós rolagem, mostraram bons 
resultados superando até a expectativa que era atingir a uma dureza máxima de 
7,68 g/cm³ . 
Pelos resultados obtidos é perfeitamente possível atingir a condições de custo 
proposta pelo trabalho e resistência de operação eficaz utilizando a matéria prima 
sinterizada proposta FLN-4405-19HT em substituição ao material aço cromo 
19MnCr5 em questão. 
 
88 
 
7. PROPOSTAS DE ESTUDOS FUTUROS 
Como trabalhos de pesquisa futuros este projeto propõe: 
 Realizar uma análise de fadiga experimental do protótipo produzido para 
avaliar a condição de operação normal do componente e sua capacidade de 
resistir à fadiga em condição normal de operação. 
 Para aprimorar a técnica de cálculo de elementos finitos pelo método de 
esferas e o método proposto de deleção de elementos da malha, este 
trabalho propõem investigar o uso da teoria da estereologia que baseia-se no 
pressuposto de que as secções de 2-D (s) feita a partir de uma amostra de 
uma peça física são uma representação estatística precisa das propriedades 
de 3-D do volume de uma peça. Assim as características não são colocadas 
aleatoriamente ou uniforme no volume do modelo tridimensional como foi feito 
nas estruturas de esferas e no método deleção para o material sinterizado. 
Assim poderia amenizar as dificuldades encontradas para encontrar a 
densidade com método de esferas. 
 Avaliar os parâmetros do processo de rolagem para minimizar o efeito das 
trincas. 
 Executar teste de manobrabilidae com a transmissão C510 e a luva 
sinterizada montada sobre veículo para avaliar as características de 
subjetividade da transmissão ao dirigir. 
 
 
 
 
 
 
 
 
89 
 
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