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Tipo: TCC
Título: Análise de falha em redutores de rosca sem-fim: estudo de caso em uma coroa de bronze
Título em inglês: Failure analysis in worm gear reducers: case study in a bronze crown
Autor(es): Leitão, Mário José Maia
Orientador: Motta, Marcelo Ferreira
Palavras-chave: Análise de Falha;Engrenagens;UNS 90700
Data do documento: 2023
Citação: LEITÃO, Mário José Maia. Análise de falha em redutores de rosca sem-fim: estudo de caso em uma coroa de bronze. 2023. 62 f. Monografia (Graduação em Engenharia Metalúrgica) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2023.
Resumo: Falhas em máquinas e equipamentos podem causar graves interrupções nos cronogramas de trabalho, prejudicando os resultados das empresas, diminuindo a qualidade do produto entregue ao mercado e aumentando os riscos à segurança dos operadores. A correta manutenção e avaliação de redutores de velocidade pode reduzir as interrupções da operação e consequente custo de reparo ou substituição de engrenagens. As coroas de bronze são normalmente usadas para aplicações em engrenagens internas de redutores e de dispositivos variadores de velocidade, devido ao seu menor coeficiente de atrito e boas propriedades de desgaste e fadiga. Este estudo teve como objetivo avaliar a falha de uma coroa de bronze utilizada no redutor de velocidade de uma talha elétrica. A análise revelou que 100% dos dentes da coroa de bronze foram quebrados em operação, gerando uma falha catastrófica do equipamento. Para investigar as possíveis causas da falha, foram empregadas as técnicas de análise visual, composição química por espectrometria de raios x, medições de dureza Brinell, metalografia e fractografia. As análises demonstraram que o material possuía quantidades de chumbo fora da faixa permitida para a fabricação da peça, além de vazios de fundição e glóbulos de chumbo presentes ao longo dos limites interfaciais. Verificou se que os glóbulos de chumbo apresentavam dureza significativamente menor em comparação com a matriz e a precipitação ao longo dos limites interdendríticos tornavam a liga suscetível à fratura interdendríticas. Concluiu se que todos esses fatores contribuíram sinergicamente para a falha da coroa. Para prevenção de falhas como a abordada neste trabalho, recomenda se garantir o processamento da coroa de forma adequada para obter a uniformidade da microestrutura, forma e composição do bronze e realizar um plano de manutenção efetivo com inspeções periódicas a fim de detectar anormalidades com antecedência e evitar perdas materiais, perdas de produtividade por inatividade dos equipamentos e vidas.
Abstract: Failures in machinery and equipment can cause serious disruptions to work schedules, impacting company outcomes, reducing product quality delivered to the market, and increasing risks to operator safety. Proper maintenance and evaluation of speed reducers can reduce operation interruptions and the consequent cost of gear repair or replacement. Bronze gears are commonly used for internal gear applications in reducers and variable speed devices due to their lower coefficient of friction and good wear and fatigue properties. This study aimed to assess the failure of a bronze gear used in the speed reducer of an electric hoist. The analysis revealed that 100% of the teeth on the bronze gear were broken during operation, resulting in catastrophic equipment failure. To investigate the possible causes of the failure, visual analysis techniques, chemical composition analysis using X ray spectrometry, Brinell hardness measurements, metallography, and fractography were employed. The analyses showed that the material had lead quantities outside the allowable range for manufacturing the part, as well as casting voids and lead globule along grain boundaries. It was found that the lead globule exhibited significantly lower hardness compared to the matrix, and precipitation along inter dendritic boundaries made the alloy susceptible to intergranular fracture. It was concluded that all these factors synergistically contributed to the gear failure. To prevent failures like the one addressed in this study, it is recommended to ensure proper processing of the gear to obtain uniformity in microstructure, geometry, and bronze composition, and to implement an effective maintenance plan with periodic inspections to detect abnormalities in advance and prevent material losses, equipment downtime, productivity losses, and potential hazards.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/73847
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