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UNIVERSIDADE DO OESTE DE SANTA CATARINA – UNOESC 
ENGENHARIA MECÂNICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
ESTUDO DE CASO 
FALHA DO MANCAL FLANGE 
 
 
 
 
 
 
Caio Julio Mattiolo 
Douglas Cavalheiro de Jesus 
Lucas Antunes Pereira 
 
 
 
 
 
 
Joaçaba-SC 
2017 
 
 
Caio Julio Mattiolo 
Douglas Cavalheiro de Jesus 
Lucas Antunes Pereira 
 
 
ENSAIOS MECÂNICOS 
ESTUDO DE CASO: MANCAL FLANGE. 
 
 
 
Relatório apresentado como parte das 
exigências da disciplina Ensaios Mecânicos, 
do curso de Engenharia Mecânica da 
Universidade do Oeste de Santa Catarina, 
Campus de Joaçaba. 
 
 
 
 
 
Docente: Sérgio L.Marquesi 
 
Empresa: Celulose Irani SA. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Joaçaba-SC 
2017 
 
 
LISTA DE ILUSTRAÇÕES 
Figura 1- Exemplo de micrografia do ferro fundido cinzento. ............................. 7 
Figura 2- Exemplo de micrografia do ferro fundido branco. ............................... 8 
Figura 3- Exemplo de micrografia do ferro fundido maleável. ............................ 8 
Figura 4- Exemplo de micrografia do ferro fundido nodular. .............................. 9 
Figura 5-Aparelho de medição ......................................................................... 10 
Figura 6- Representação da fórmula para cálculo da dureza HB com seus 
indicativos no desenho. .................................................................................... 11 
Figura 7- Representação dos passos da medição. .......................................... 11 
Figura 8-Mostrador acoplado na máquina com as escalas de medição. .......... 12 
Figura 9-Representação esquemática com um penetrador de diamante. ........ 12 
Figura 10-Desenho dos penetradores usados no ensaio Rockwell. ................. 13 
Figura 11-Tabela com algumas escalas, suas informações e aplicações. ....... 13 
Figura 12- Diagrama TensãoxDeformação. ..................................................... 14 
Figura 13- Máquina de ensaio universal. ......................................................... 15 
Figura 14- Corpos de prova.............................................................................. 15 
Figura 15- Tipos de fixação. ............................................................................. 16 
Figura 16- Limite de proporcionalidade A´ ....................................................... 17 
Figura 17- Limite de escoamento. .................................................................... 18 
Figura 18- Gráfico TxD na prática. ................................................................... 19 
Figura 19- Gráfico TxD ..................................................................................... 19 
Figura 20- Gráficos genéricos para diferentes materiais. ................................. 21 
Figura 21- Microscópio acoplado ao computador na metalografia. .................. 22 
Figura 22- Exemplo de polimento com politriz.................................................. 23 
Figura 23- Exemplo de amostra no ataque químico. ........................................ 23 
Figura 24- Microscópio. .................................................................................... 24 
Figura 25- Mancal original de fábrica. .............................................................. 25 
Figura 26- Mancal quebrado. ........................................................................... 25 
Figura 27- Dados Técnicos do mancal. ............................................................ 26 
Figura 28- Pontos marcados na medição da dureza Brinell. ............................ 26 
Figura 29- Lixas utilizadas. ............................................................................... 27 
Figura 30- Durante o processo de lixamento.................................................... 28 
Figura 31- Corpo de prova finalizado. .............................................................. 28 
Figura 32- Microscópio acoplado ao computador(UNOESC) ........................... 29 
Figura 33- Imagem do eixo/fuso do mancal. .................................................... 30 
Figura 34- Mancal acoplado ao eixo de transmissão(fuso). ............................. 30 
Figura 35- Partes da máquina que o fuso movimenta. ..................................... 31 
Figura 36- Cálculo da dureza HB. .................................................................... 31 
Figura 37- Imagens antes do ataque químico. ................................................. 32 
Figura 38- Após ataque químico com ampliação 100x. .................................... 32 
Figura 39- Após ataque químico com ampliação 200x. ................................... 33 
Figura 40- Após ataque químico com ampliação de 400x. ............................... 33 
Figura 41- Composições de ferros fundidos. .................................................... 33 
Figura 42- Representação 3D do mancal. ........................................................ 34 
Figura 43- Mancal em 3D na sua forma deformada em análise estática. ........ 34 
Figura 44- Demonstração com os locais que sofrem mais tensões. ................ 35 
Figura 45- Representação dos máximos deslocamentos quando aplicada uma 
força. ................................................................................................................ 35 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
1. INTRODUÇÃO ............................................................................................... 5 
1.1 OBJETIVOS .............................................................................................. 6 
1.1.1 Objetivo Geral ................................................................................. 6 
1.1.2 Objetivos Específicos ..................................................................... 6 
2 REFERENCIAL TEÓRICO .......................................................................... 7 
2.1 FERRO FUNDIDO .................................................................................... 7 
2.2 ENSAIO DE DUREZA ............................................................................... 9 
2.2.1 Ensaio de dureza Brinell ................................................................... 10 
2.2.2 Ensaio de dureza Rockell ................................................................. 11 
2.3 ENSAIO DE TRAÇÃO ............................................................................. 14 
2.3.1 Módulo de Elasticidade (E) ............................................................... 16 
2.3.2 Limite de Escoamento (σe) ............................................................... 17 
2.3.3 Limite de Resistência Mecânica (σu) ................................................ 18 
2.3.4 Limite de Ruptura (σr) ....................................................................... 19 
2.3.5 Módulo de Tenacidade (UT ) ............................................................ 20 
2.3.6 Módulo de Resiliência (UR) .............................................................. 20 
2.3.7 Alongamento Total (A) ...................................................................... 20 
2.3.8 Estricção () ...................................................................................... 20 
2.3.9 Fratura .............................................................................................. 21 
2.5 ENSAIO METALOGRÁFICO ................................................................. 22 
3. METODOLOGIA .......................................................................................... 25 
3.1 MEDIÇÃO DA DUREZA. ......................................................................... 26 
3.2 METALOGRAFIA .................................................................................... 27 
3.2.1 Preparação do corpo de prova .........................................................27 
3.2.2 Ataque químico ................................................................................. 29 
3.2.3 Análise metalográfica ....................................................................... 29 
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO ................................................................... 30 
4.1 DADOS DO LOCAL PARA ESTUDO ...................................................... 30 
4.2 RESULTADO DA MEDIÇÃO DE DUREZA ............................................. 31 
4.3 RESULTADOS DA METALOGRAFIA ..................................................... 32 
4.4 MÉTODO DE ANÁLISE COMPUTACIONAL ......................................... 34 
5. CONCLUSÕES ............................................................................................ 36 
REFERÊNCIAS ................................................................................................ 37 
 
 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
 O presente estudo de caso visa avaliar o motivo do acontecimento 
da falha do componente, bem como adquirir conhecimentos e buscar meios 
alternativos para conclusão do mesmo. Será apresentado no decorrer do estudo 
uma base teórica, que servirá como apoio científico, ensaios nos quais será 
possível a identificação do material, e também métodos alternativos que serão 
explicados adiante. 
 Este estudo é de fundamental importância para a base acadêmica 
do curso, já que é por meio dos ensaios que se verifica se os materiais 
apresentam as propriedades que os tornarão adequados ao seu uso, logo, uma 
das características a serem avaliadas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1.1 OBJETIVOS 
 
1.1.1 Objetivo Geral 
 
 Fazer a avaliação da falha do mancal utilizando conhecimentos adquiridos 
e aprofundados em pesquisa. 
 
1.1.2 Objetivos Específicos 
 
 Obter dados para comprovação dos resultados a partir da base teórica; 
 Reconhecer o material estudado a partir do ensaio metalográfico; 
 Realizar o ensaio de dureza; 
 Realizar, se necessário, outros métodos para resolução do problema; 
 Apresentar uma possível causa do problema. 
 
 
 
 
 
 
 
2 REFERENCIAL TEÓRICO 
 
2.1 FERRO FUNDIDO 
 
Ferro fundido é a liga ferro-carbono-silício, de teores de carbono 
geralmente acima de 2,0%, em quantidade superior à que é retida em solução 
sólida na austenita, de modo a resultar carbono parcialmente livre, na forma de 
veios ou lamelas de grafita. 
Dentro da denominação geral de “ferro fundido”, podem ser distinguidos 
os principais tipos de liga: 
 
 Ferro fundido cinzento ( 2,5% - 4,0% ) – cuja fratura mostra uma coloração 
escura (por isso a sua denominação), caracterizada por apresentar como 
elementos de liga fundamentais o carbono e o silício e estrutura em que 
uma parcela relativamente grande do carbono está no estado livre (grafita 
lamelar) e outra parcela no estado combinado (Fe3C); 
 
 Figura 1- Exemplo de micrografia do ferro fundido cinzento. 
 
 Fonte: Airton Morassi(2014) 
 
 Ferro fundido branco ( 2,5% - 3,0% ) – cuja fratura mostra uma coloração 
clara (donde a sua denominação), caracterizado por apresentar ainda 
como elementos de liga fundamentais o carbono e o silício, mas cuja 
estrutura, devido às condições de fabricação e menor teor de silício, 
apresenta o carbono quase inteiramente na forma combinada (Fe3C); 
 
 
 
 Figura 2- Exemplo de micrografia do ferro fundido branco. 
 
 Fonte: Robson Alves - Ferro fundido/ebah.com (2013) 
 
 Ferro fundido maleável ( 2% - 2,8% )– caracterizado por ser obtido a partir 
do ferro fundido branco, mediante um tratamento térmico especial 
(maleabilização), resultando numa transformação de praticamente todo o 
ferro combinado em grafita na forma de nódulos (em vez de veios ou 
lamelas); 
 
 Figura 3- Exemplo de micrografia do ferro fundido maleável. 
 
 Fonte: Robson Alves - Ferro fundido/ebah.com (2013) 
 
 Ferro fundido nodular ( 3,2% - 4,0% )– caracterizado por apresentar, 
devido a um tratamento realizado ainda no estado líquido, carbono livre 
na forma de grafita esferoidal, o que confere ao material característica de 
boa ductilidade, por isso a denominação frequente para esse material de 
ferro fundido dúctil. 
 
 
 
 Figura 4- Exemplo de micrografia do ferro fundido nodular. 
 
 Fonte: Robson Alves - Ferro fundido/ebah.com (2013) 
 
 
2.2 ENSAIO DE DUREZA 
 
A dureza é a propriedade de um material que permite a ele resistir à 
deformação plástica (permanente), usualmente por penetração. O termo dureza 
também pode ser associado à resistência à flexão, risco, abrasão ou corte. 
A maioria dos ensaios de dureza estáticos consiste na impressão de uma 
pequena marca feita na superfície da peça, pela aplicação de força, com uma 
ponta de penetração. A medida da dureza do material é dada em função das 
características da marca de impressão e da carga aplicada. Os valores da dureza 
são relativos, dependendo, assim, do tipo de técnica utilizada. Os ensaios de 
dureza são realizados frequentemente, porque são simples e baratos, não 
destrutivos (o corpo de prova não é fraturado e nem deformado drasticamente) 
e permitem determinar outras propriedades do material. 
Principais métodos de ensaio de dureza por penetração: 
→ Dureza Brinell 
→ Dureza Meyer 
→ Dureza Vickers 
→ Dureza Rockwell 
 
 
 
 
 
2.2.1 Ensaio de dureza Brinell 
 
Proposta por Brinell em 1900, leva o seu nome e é simbolizada por HB 
(Hardness Brinell), é o tipo mais usado na engenharia. É definida por N/mm² ou 
kgf/mm². Para determinar a dureza um pequeno penetrador é forçado contra uma 
superfície do material a ser testado. A partir desse resultado, mede-se a 
profundidade ou o tamanho da impressão relacionando a um número, índice de 
dureza. Assim, quanto mais macio for o material, maior e mais profunda será a 
impressão e menor será o índice. 
 Figura 5-Aparelho de medição 
 
 Fonte:Autor 
 
O aparelho consiste em fazer penetrar lentamente a superfície do material 
com uma esfera de aço endurecido ou metal duro de diâmetro “D”, sob a ação 
de uma força “F”. A carga é aplicada por 10 ou 15 segundos no caso de FoFo ou 
aço, e pelo menos 30 segundos para outros metais. Quanto menor a impressão 
(calote esférico) de diâmetro “d” maior é a dureza do material. 
 
 
 
Figura 6- Representação da fórmula para cálculo da dureza HB com seus indicativos no desenho. 
 
 Fonte: DEMEC/UFPR 
 
 
Figura 7- Representação dos passos da medição. 
 
Fonte: Engbrasil/IFSP. 
 
2.2.2 Ensaio de dureza Rockell 
 
 Existem dois tipos de dureza Rockell, o superficial e o 
normal/convencional, que utiliza o mesmo equipamento usado para medir a 
dureza Brinell, mas com um método de leitura diferente. 
Neste método, a carga do ensaio é aplicada em etapas, ou seja, primeiro 
se aplica uma pré-carga, para garantir um contato firme entre o penetrador e o 
material ensaiado, e depois aplica-se a carga do ensaio propriamente dita. A 
leitura do grau de dureza é feita diretamente num mostrador acoplado à máquina 
de ensaio, de acordo com uma escala predeterminada, adequada à faixa de 
dureza do material. 
 
 
 
Figura 8-Mostrador acoplado na máquina com as escalas de medição. 
 
Fonte:Autor. 
 
O valor indicado na escala do mostrador é o valor da dureza Rockwell. 
Este valor corresponde à profundidade alcançada pelo penetrador, subtraída a 
recuperação elástica do material, após a retirada da carga maior, ea 
profundidade decorrente da aplicação da pré-carga. Em outras palavras: a 
profundidade da impressão produzida pela carga maior é a base de medida do 
ensaio Rockwell. Veja a seguir a representação esquemática da profundidade 
produzida por um penetrador cônico de diamante. 
 
Figura 9-Representação esquemática com um penetrador de diamante. 
 
Fonte: Engbrasil/IFSP. 
 
Os penetradores utilizados na máquina de ensaio de dureza Rockwell são 
do tipo esférico (esfera de aço temperado) ou cônico (cone de diamante com 
120º de conicidade). 
 
 
Figura 10-Desenho dos penetradores usados no ensaio Rockwell. 
 
Fonte: Engbrasil/IFSP 
 
As escalas de dureza Rockwell foram determinadas em função do tipo de 
penetrador e do valor da carga maior. Nos ensaios de dureza Rockwell normal 
utiliza-se uma pré-carga de 10 kgf e a carga maior pode ser de 60, 100 ou 150 
kgf. Nos ensaios de dureza Rockwell superficial a pré-carga é de 3 kgf e a carga 
maior pode ser de 15, 30 ou 45 kgf. 
 
 Figura 11-Tabela com algumas escalas, suas informações e aplicações. 
 
 Fonte: DEMEC/UFPR. 
 
 
2.3 ENSAIO DE TRAÇÃO 
 
O ensaio de tração é um experimento que consegue extrair alguns 
dados importantes de diversos materiais, por ser estritamente empírico o que 
existe sobre os ensaios de tração é um gráfico, bastante peculiar, que pode 
explicar o comportamento de ensaio de vários tipos de materiais. A figura a 
seguir mostra um gráfico de ensaio de tração bastante comum, os pontos de 
maior importância são apresentados a seguir e explicados em breve. 
 
Figura 12- Diagrama TensãoxDeformação. 
 
Fonte: Ensaios dos Materiais-URI(2007) 
 
O ensaio de tração geralmente é realizado na máquina universal, que 
tem este nome porque se presta à realização de diversos tipos de ensaios. A 
máquina de tração é hidráulica ou eletromecânica, e está ligada a um 
dinamômetro ou célula de carga que mede a força aplicada ao corpo de prova. 
Possui um registrador gráfico que vai traçando o diagrama de força e 
deformação, em papel milimétrico , à medida em que o ensaio é realizado. 
 
 
 Figura 13- Máquina de ensaio universal. 
 
 Fonte: Ensaios dos Materiais-URI(2007) 
 
Os corpos de prova possuem características especificadas de acordo com 
normas técnicas. Suas dimensões devem ser adequadas à capacidade da 
máquina de ensaio. 
Normalmente utilizam-se corpos de prova de seção circular ou de seção 
retangular, dependendo da forma e tamanho do produto acabado do qual foram 
retirados, como mostram as ilustrações a seguir. 
 
Figura 14- Corpos de prova. 
 
Fonte: Ensaios dos Materiais-URI(2007) 
 
 
A parte útil do corpo de prova, identificada na figura anterior por Lo, é a 
região onde são feitas as medidas das propriedades mecânicas do material. As 
cabeças são as regiões extremas, que servem para fixar o corpo de prova à 
máquina de modo que a força de tração atuante seja axial. 
 
Figura 15- Tipos de fixação. 
 
Fonte: Ensaios dos Materiais-URI(2007) 
 
Após realizarmos o ensaio utilizamos as medidas e o gráfico para 
determinarmos as propriedades mecânicas do material, são elas: 
 
2.3.1 Módulo de Elasticidade (E) 
 
Esta é uma propriedade específica de cada metal e corresponde à rigidez 
deste. Quanto maior o módulo menor será a deformação elástica. Para 
determinarmos experimentalmente esta propriedade utilizamos os dados obtidos 
através da leitura do relógio ao aplicarmos uma carga. Através da fórmula o 
módulo de elasticidade será E = σ / ε (Lei de Hooke) , onde σ é a tensão dada 
por Força/ Área e ε é a deformação dada por ΔL / L0. Graficamente podemos 
achar E pela tangente da reta que representa a deformação elástica do corpo. 
A Lei de Hooke só vale até um determinado valor de tensão, representado 
no gráfico pelo ponto A’, a partir da qual a deformação deixa de ser proporcional 
à carga aplicada. 
 
 
 
Figura 16- Limite de proporcionalidade A´ 
 
Fonte: Ensaios dos Materiais-URI(2007) 
 
2.3.2 Limite de Escoamento (σe) 
 
O escoamento corresponde a transição entre a deformação elástica e a 
plástica. O limite de escoamento superior é a tensão máxima durante o período 
de escoamento, essa tensão é seguida por uma queda repentina da carga que 
representa o início da deformação plástica. Após isso a curva se estabiliza e o 
valor desta tensão equivale ao limite de escoamento inferior. 
Tais resultados não dependem apenas do material mas também de outros 
fatores como a geometria e as condições do corpo de prova. O limite de 
escoamento pode ser obtido pela intersecção da curva tensão x deformação com 
uma reta paralela a parte que representa a deformação elástica do gráfico 
deslocada de 0,2%. 
 
 
 
Figura 17- Limite de escoamento. 
 
Fonte: Ensaios dos Materiais-URI(2007) 
 
2.3.3 Limite de Resistência Mecânica (σu) 
 
O limite de resistência à tração é a tensão no ponto máximo da curva 
tensão x deformação. É a máxima tensão que pode ser sustentada por uma 
estrutura que se encontra sob tração 
Após o escoamento, a tensão necessária para continuar a deformação 
plástica aumenta até um valor máximo (ponto M) e então diminui até a fratura do 
material. Para um material de alta capacidade de deformação plástica, o 
diâmetro do CP decresce rapidamente ao ultrapassar o ponto M e assim a carga 
necessária para continuar a deformação, diminui até a ruptura final. 
 
 
 
Figura 18- Gráfico TxD na prática. 
 
Fonte: Introdução aos Ensaios Mecânicos dos Materiais (Ruckert) 
 
2.3.4 Limite de Ruptura (σr) 
 
O limite de ruptura corresponde à tensão na qual o material se rompe. 
Note que a tensão no limite de ruptura é menor do que no limite de resistência, 
devido à diminuição de área que acontece no corpo de prova depois que se 
atinge a carga máxima. Na figura abaixo se pode analisar todos esses elementos 
representados num mesmo diagrama de tensão deformação. 
 
Figura 19- Gráfico TxD 
 
Fonte: Ensaios dos Materiais-URI(2007) 
 
 
 
2.3.5 Módulo de Tenacidade (UT ) 
 
Tenacidade de um metal é a sua habilidade de absorver energia na região 
plástica. Já o módulo de tenacidade é a quantidade de energia absorvida por 
unidade de volume até a fratura. Esse valor corresponde à área total abaixo da 
curva de Tensão x Deformação. 
 
2.3.6 Módulo de Resiliência (UR) 
 
Resiliência de um metal é a sua capacidade de absorver energia e depois 
descarregá-la quando deformado elasticamente. Já o módulo de resiliência é a 
energia de deformação por unidade de volume necessária para tencionar o metal 
até o final da região elástica. Esse valor corresponde a área total abaixo do 
gráfico até o final da região elástica. 
 
2.3.7 Alongamento Total (A) 
Corresponde ao aumento percentual de comprimento na região útil do 
corpo de prova observado até a ruptura do corpo de prova. Pode ser determinado 
pela expressão: 
A = ( Lf – L0) / L0 x 100 
 
2.3.8 Estricção () 
 
É uma medida do estrangulamento da seção.Também pode caracterizar 
a ductilidade do material, pois quanto maior for a estricção mais dúctil será o 
metal. É obtida pela fórmula: 
 = (S0 – Sf) / S0 x 100 
 
 
 
 
 
 
2.3.9 Fratura 
 
Consiste separação ou fragmentação de um corpo sólido em duas ou mais 
partes, sob ação de uma tensão, e pode ser considerada como sendo constituída 
da nucleação e propagação da trinca. 
Pode ser classificada em duas categorias gerais: fratura dúctil e frágil. A 
fratura dúctil é caracterizada pela ocorrência de uma apreciável deformação 
plástica antes e durante a propagação da trinca.A fratura frágil é caracterizada 
pela rápida propagação da trinca, sem nenhuma deformação macroscópica e 
muito pouca micro deformação. 
Uma boa maneira de se observar a diferença no comportamento entre os 
materiais é submetendo-os a um ensaio de tração. Fazendo-se um gráfico da 
tensão em função do alongamento, é possível caracterizar um material entre os 
dois grupos. Materiais frágeis rompem-se com alongamento tipicamente menor 
do que 5% e mostram maior resistência mecânica, como na figura. 
 
 
 
Figura 20- Gráficos genéricos para diferentes materiais. 
 
Fonte: Introdução aos Ensaios Mecânicos dos Materiais (Ruckert) 
 
 
 
 
 
 
 
 
2.4 ENSAIO METALOGRÁFICO 
 
É o estudo dos produtos metalúrgicos, com o auxílio do microscópio 
visando a determinação de seus constituintes e de sua textura microscópica. 
Também é estudado em superfícies polidas e geralmente atacadas por um 
reagente tornando assim possível a revelação dos aspectos particulares do 
material como nódulos, veios, agulhas, glóbulos etc. 
Este exame é muito importante, visto que as propriedades mecânicas de 
um material dependem não só de sua composição química, mas também de sua 
textura. Ou seja, um mesmo aço pode tornar-se mole, duro, duríssimo, 
quebradiço, elástico, tenaz, e estas propriedades devido sua textura que pode 
ser modificada através de trabalhos mecânicos ou tratamentos térmicos. 
 
Figura 21- Microscópio acoplado ao computador na metalografia. 
 
Fonte: Microscopia e análise metalográfica (IPT) 
 
São os passos para o ensaio: 
 Lixamento; 
 Polimento; 
 Ataque químico; 
 Analise metalográfica. 
O lixamento e polimento consistem em técnicas não tão fáceis de se obter. É 
utilizada uma Politriz para efetuar os procedimentos a fim de se obter uma 
superfície lisa e sem riscos, para uma melhor visualização via microscópio. 
 
 
 Figura 22- Exemplo de polimento com politriz. 
 
Fonte: Relatório de metalografia (EST)2012. 
 
Após ser realizado o polimento realiza-se o ataque químico na amostra, 
este pode ser realizado utilizando-se de vários reagentes, como o nital. Com a 
realização do ataque pode-se verificar a presença de fases distintas existentes 
na amostra, sendo o reconhecimento dessas fases fundamentais para o 
entendimento das propriedades mecânicas do material. 
 
Figura 23- Exemplo de amostra no ataque químico. 
 
Fonte: Relatório de metalografia (EST)2012. 
 
 
 
 
 
 
 
A análise metalográfica é o processo com a utilização de um 
microscópico, que tem como finalidade tornar mais fácil e nítida a microestrutura 
em observação, durante a análise deve-se tomar alguns cuidados, como o 
correto posicionamento das amostras, iluminação apropriada e técnicas 
fotográficas adequadas, com o objetivo de melhorar a qualidade das imagens 
em estudo, ocasionando em um melhor reconhecimento das propriedades micro 
gráficas da amostra. 
 
Figura 24- Microscópio. 
 
Fonte: METALOPLAN Comércio de instrumentos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3. METODOLOGIA 
 
 Para obter os resultados, foi seguido alguns procedimentos que serão 
mostrados adiante. Abaixo, segue uma imagem ilustrativa do mancal, e outra 
com o mancal quebrado. Ainda, as especificações técnicas do mancal, que tem 
a denominação FRM- FC 205, como mostrado em catálogo. 
 
Figura 25- Mancal original de fábrica. 
 
Fonte: Rolauto Rolamentos-Mancal Tipo Flange FC205. 
 
 
Figura 26- Mancal quebrado. 
 
Fonte: Autor. 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 27- Dados Técnicos do mancal. 
 
Fonte: Mancais FRM. 
 
 
3.1 MEDIÇÃO DA DUREZA. 
 
 Foi realizada a medição em Brinell, em três pontos distintos da peça, como 
se pode ver a seguir: 
Figura 28- Pontos marcados na medição da dureza Brinell. 
 
Fonte: Autor. 
 
Nos três pontos a medida do diâmetro da marcação foi de 1,1 milímetros. 
 
 
 
3.2 METALOGRAFIA 
 
 Como já explicado, deve-se seguir alguns passos para a analise 
metalográfica: 
1) Preparação do corpo de prova; 
2) Ataque químico; 
3) Analise metalográfica. 
3.2.1 Preparação do corpo de prova 
 
 A preparação do corpo de prova foi a parte mais demorada do ensaio, 
uma vez que tivemos que cortar um pedaço da peça com uma serra e depois, 
com a ajuda do estagiário da Unoesc fizemos o lixamento e polimento do corpo 
de prova com uso da Politriz, conforme as imagens abaixo. Na sequência de lixa: 
220, 320, 400, 600. 
 
 Figura 29- Lixas utilizadas. 
 
 Fonte: Autor. 
 
 
 
 
Figura 30- Durante o processo de lixamento. 
 
Fonte: Autor. 
 
 
Após o lixamento, foi efetuado o polimento, ainda com a Politriz e com 
disco de polimento, com a finalidade de retirada de todas as marcas ainda 
existentes na amostra, melhorando assim o seu acabamento superficial. 
O resultado final do corpo de prova ficou com a aparência como mostrado 
na figura a seguir. 
 
Figura 31- Corpo de prova finalizado. 
 
Fonte: Autor. 
 
 
 
 
 
 
 
3.2.2 Ataque químico 
 
Após o polimento realizamos o ataque químico na amostra, este pode ser 
realizado utilizando-se de vários reagentes, sendo utilizado nesta amostra em 
estudo, o nital. Com a realização do ataque pode-se verificar a presença de fases 
distintas existentes na amostra, sendo o reconhecimento dessas fases 
fundamentais para o entendimento das propriedades mecânicas do material. 
3.2.3 Análise metalográfica 
 
A análise metalográfica foi efetuada com o microscópio acoplado a um 
computador. 
 Figura 32- Microscópio acoplado ao computador(UNOESC) 
 
 Fonte: Autor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
4.1 DADOS DO LOCAL PARA ESTUDO 
 
 O mancal estava acoplado a um eixo de fuso que fazia parte de um 
conjunto mecânico que movia duas partes de uma máquina, como mostrado em 
algumas imagens abaixo: 
 
Figura 33- Imagem do eixo/fuso do mancal. 
 
Fonte: Autor. 
 
 Figura 34- Mancal acoplado ao eixo de transmissão(fuso). 
 
 Fonte: Autor. 
 
 
 
Figura 35- Partes da máquina que o fuso movimenta. 
 
 Fonte: Autor. 
 
4.2 RESULTADO DA MEDIÇÃO DE DUREZA 
 
 Como a medição do diâmetro da marcação foi de 1,1 mm, e 
recorremos a equação de Brinell, a dureza calculada foi de 187 HB, como 
mostrado a seguir: 
 
Figura 36- Cálculo da dureza HB. 
 
Fonte: Autor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4.3 RESULTADOS DA METALOGRAFIA 
 
 Foi efetuada a análise estudando as imagens antes do ataque 
químico e depois do ataque químico, ampliando em 100, 200 e 400x. 
 
 Figura 37- Imagens antes do ataque químico. 
 
 Fonte: Autor. 
 
 Figura 38- Após ataque químico com ampliação 100x. 
 
 Fonte: Autor. 
 
 
 
 Figura 39- Após ataque químico com ampliação 200x. 
 
 Fonte: Autor. 
 
 Figura 40- Após ataque químico com ampliação de 400x. 
 
 Fonte: Autor. 
 
Buscando meios confiáveis e ajuda do docente, constatamos que o 
material estudado se trata de Ferro Fundido cinzento–perlítico, de alta 
resistência mecânica (conforme figura abaixo). 
 
 Figura 41- Composições de ferros fundidos. 
 
 Fonte: Cadernos UniFOA (Ed. 28 - Agosto de 2015) 
 
 
 
4.4 MÉTODO DE ANÁLISE COMPUTACIONAL 
 
Com o objetivo de respostas para o real motivo da quebra do mancal, 
buscamos métodos alternativos para a análise de esforços. O meio utilizado foi 
via SOLIDWORKS, usando a ferramenta de análisede esforços. 
Apresentaremos a seguir os dados coletados com essa análise, em forma de 
desenhos 3D, onde os pontos máximos são em cores quentes e os pontos 
mínimos em cores frias. 
 
 Figura 42- Representação 3D do mancal. 
 
 Fonte: Autor. 
 
 Figura 43- Mancal em 3D na sua forma deformada em análise estática. 
 
 Fonte: Autor. 
 
 
 
 
Figura 44- Demonstração com os locais que sofrem mais tensões. 
 
 Fonte: Autor. 
 
 
Figura 45- Representação dos máximos deslocamentos quando aplicada uma força. 
 
 Fonte: Autor. 
 
 
 
 
 
 
 
5. CONCLUSÕES 
 
Após a análise metalográfica pudemos definir que o material em estudo é 
um ferro fundido cinzento perlítico, pois apresenta mais perlita em sua estrutura 
cristalina. Sabendo que o material é de alta resistência mecânica e sem saber 
ainda o motivo da quebra, fizemos um estudo computacional utilizando uma 
ferramenta de análise de esforços do SOLIDWORKS, a fim de se obter 
resultados. 
Com a análise de esforços foi possível constatar que ao aplicarmos uma 
força no mancal, esse sofria uma deformação, como qualquer outro material. O 
que ressaltamos é que o local onde aconteciam as maiores tensões e os maiores 
deslocamentos são, e não por coincidência, os mesmos locais de ruptura do 
mancal. 
Sendo assim, uma das possíveis causas da quebra do mancal foi o 
excesso de força/pressão aplicada no eixo do mancal, visto que o mancal FC 
205 é de ferro fundido cinzento perlítico de alta resistência mecânica, que 
suporta uma carga de 22KN na posição em que estava montado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
REFERÊNCIAS 
 
CABRAL, Ricardo de Freitas et al. Avaliação da microestrutura e da microdureza 
do ferro fundido cinzento. Cadernos UniFOA, Volta Redonda, n. 28, p. 17-23, 
ago. 2015. Acesso em: 10 jun. 2017. 
 
MÉRCIO FILHO,. Relatório de Ensaio Metalográfico. 2014. Disponível em: 
<http://www.ebah.com.br/content/ABAAAgUC4AE/relatorio-metalografiaaa>. 
Acesso em: 10 jun. 2017. 
 
RODRIGUES, Prof. Msc. Luiz Eduardo Miranda J.. Ensaios Mecânicos de 
Materiais. Disponível em: <http://www.engbrasil.eng.br/pp/em/aula4.pdf>. 
Acesso em: 10 jun. 2017. 
 
IMFOMET. Ferros Fundidos - Generalidades. Disponível em: 
<http://www.infomet.com.br/site/acos-e-ligas-conteudo-
ler.php?codConteudo=134>. Acesso em: 17 jun. 2017. 
 
RUCKERT, Prof. Dr. Cassius O.f. Terra. Ensaios Mecânicos dos Materiais - 
Tração: Universidade de São Paulo Escola de Engenharia de São Carlos. 
Disponívelem:<https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/217019/mod_resource/c
ontent/1/Ensaio de Tração.pdf>. Acesso em: 10 jun. 2017. 
 
DALCIN, Gabrieli Bortoli. ENSAIOS DOS MATERIAIS: URI. Disponível em: 
<http://www.urisan.tche.br/~lemm/arquivos/ensaios_mecanicos.pdf>. Acesso 
em: 16 jun. 2017. 
 
FRM. F200 Mancal tipo Flange-serviço normal. Disponível em: 
<http://www.frm.ind.br/f200.pdf>. Acesso em: 18 jun. 2017. 
 
FRM. Catálogo de produtos FRM. Disponível em: 
<http://www.santarol.com.br/catalogo/FRM - Mancais e Rolamentos.pdf>. 
Acesso em: 18 jun. 2017.