7 1 - Ensaio de Fadiga

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Ensaio dos Materiais 
Ensaio de Fadiga 
Ensaio dos Materiais 
Introdução 
Desde 1850, é conhecido o fato de que um metal submetido a uma tensão 
repetida ou flutuante romperá a uma tensão muito inferior àquela necessária 
para ocasionar fratura devido à aplicação de uma carga estática. 
 
A fadiga tornou-se progressivamente importante à medida que a tecnologia 
desenvolveu um número maior de equipamentos, tais como automóveis, 
aviões, bombas, turbinas, etc., sujeitos a carregamento repetido e a vibração. 
 
A fadiga é responsável por pelo menos 90 por cento das falhas de serviço 
relativas a causas mecânicas. 
 
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Método de Ensaio 
Os aparelhos de ensaio de fadiga são constituídos 
por um sistema de aplicação de cargas, que permite 
simular esforços das condições reais de trabalho, e 
por um contador de número de ciclos. 
O ensaio é realizado de acordo com o tipo de 
solicitação: 
• torção; 
• tração-compressão; 
• flexão; 
• flexão rotativa. A EMT1kNV é uma máquina 
eletromagnética para ensaios de fadiga 
tração-compressão, com frequência 
até 200Hz em onda senoidal com 
variação de velocidade. 
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Flexão Rotativa: Um motor gira um corpo de 
prova C. Os rolamentos externos são fixos em 
apoios e os internos recebem uma carga P, 
produzindo um esforço de flexão alternado 
devido à rotação do corpo de prova. 
Método de Ensaio 
Um ciclo completo de flexão alternada é aplicado a cada volta do eixo e o número de 
voltas é registrado pelo contador A. 
No final do ensaio, quando o corpo se parte por fadiga, temos o número de ciclos 
registrados em A em relação a uma carga P. 
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Curva S-N 
O método básico de apresentação de 
dados experimentais de fadiga é através 
da curva S-N, onde é lançada em gráfico 
a tensão S contra o número de ciclos 
necessários para a fratura N. 
A tensão máxima, que praticamente 
não provoca mais a fratura por fadiga, 
chama-se limite de fadiga ou resistência 
à fadiga. 
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Curva S-N 
A maioria dos metais não-ferrosos, 
como alumínio, magnésio e ligas de 
cobre, apresentam uma curva S-N que 
decresce continuamente com o 
aumento do número de ciclos. 
Para os materiais que não apresentam 
limite de resistência à fadiga o ensaio 
é interrompido, normalmente, para 
considerações práticas, em uma 
tensão baixa onde a vida em fadiga 
seja cerca de 108 ou 5 x I08 ciclos. 
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Corpos de prova 
É preferível ensaiar a própria peça, em condições normais de operação. 
Porém, quando isso não é possível, o ensaio deve ser feito em corpos de 
prova padronizados. 
O corpo de prova deve ser usinado e ter bom acabamento superficial, para 
não prejudicar os resultados do ensaio. 
A forma e as dimensões do corpo de prova variam, e devem seguir 
especificações do fabricante do equipamento utilizado. 
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Corpos de prova 
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Características estruturais da fadiga 
Os estudos relacionados com as variações estruturais básicas experimentadas por um 
metal sujeito a tensões cíclicas levaram à divisão do processo de fadiga nos seguintes 
estágios: 
1. Iniciação da trinca - inclui o desenvolvimento inicial dos danos causados por 
fadiga, os quais podem ser removidos através de tratamento térmico adequado. 
2. Crescimento da trinca em banda de deslizamento - relativo ao aprofundamento 
da trinca inicial nos planos de alta tensão cisalhante. Este estágio é 
frequentemente chamado estágio I de crescimento de trinca. 
3. Crescimento de trinca nos planos de alta tensão de tração - envolve o crescimento 
de uma trinca bem definida em direção normal à tensão de tração máxima. Este 
estágio é geralmente chamado estágio II de crescimento de trinca. 
4. Ruptura final estática - ocorre quando a trinca atinge um tamanho tal que a seção 
transversal resistente não pode mais suportar a carga. 
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Características estruturais da fadiga 
Crescimento da trinca em banda de deslizamento 
Conceito de Wood. Microdeformação levando à formação 
da trinca de fadiga. (a) Deformação estática; (b) 
deformação de fadiga originando um entalhe superficial 
(intrusão); (c) deformação de fadiga originando extrusão. 
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Características estruturais da fadiga 
Crescimento de trinca nos planos de alta tensão de tração 
Processo plástico de alargamento da ponta da trinca para o 
estágio II de crescimento de trinca por fadiga. 
O estágio II de propagação de 
trinca ocorre por um processo 
plástico que torna a ponta da 
trinca rombuda. 
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Superfície de Fratura 
Uma falha por fadiga é particularmente 
insidiosa porque acontece sem que haja 
qualquer aviso óbvio. 
Uma falha por fadiga pode ser 
reconhecida, geralmente, a partir do 
aspecto da superfície de fratura a qual 
apresenta: 
• uma região lisa decorrente da 
fricção que se verifica entre as 
superfícies durante a propagação da 
trinca através da seção do material; 
• uma região áspera na qual a peça 
rompeu-se de maneira dúctil, 
quando a seção transversal já não 
era capaz de suportar a carga 
aplicada. 
Superfície de fratura por fadiga. (a) Alto carregamento, (b) baixo 
carregamento 
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O progresso da fratura é frequentemente 
indicado por uma série de anéis que se 
desenvolvem do ponto de início da trinca 
para o interior da seção. 
A falha ocorre geralmente num ponto de 
concentração de tensão, tal como um 
canto vivo ou um entalhe, ou ainda num 
concentrador de tensão metalúrgico 
como, por exemplo, uma inclusão. 
Superfície de Fratura