Comparação entre técnicas de análise de tensões residuais em anéis para rolamentos

Abstract

Os conceitos teóricos e práticos sobre as características da distribuição de tensões residuais vêm sendo estudados a partir do inicio da década de 1930. Desde então, o desenvolvimento de novos equipamentos e a necessidade de valores quantitativos mais representativos, tornaram necessários o estudo e o aprimoramento teórico prático dos métodos disponíveis de caracterização das tensões residuais, visando, principalmente, o maior entendimento dos efeitos que essas tensões exercem no desempenho dos componentes mecânicos em geral. Sendo parte adicional do projeto SFB 570, neste trabalho foi realizada uma análise comparativa entre os métodos do Furo Cego e Micromagnético de análise das tensões residuais, a fim de verificar a aplicabilidade de cada método na caracterização dos campos de tensões residuais presentes em anéis para rolamentos do aço ABNT 52100. Foram analisadas cinco amostras, provenientes de diferentes etapas do processo de manufatura de anéis para rolamentos do aço ABNT 52100, contendo diferentes distribuições de tensões residuais. Alguns conceitos a respeito das características das tensões residuais e da aplicação de cada método foram revistos, assim como da natureza da distribuição de tensões residuais em anéis para rolamentos. Fatores como a distribuição de tensões residuais com a profundidade, características do componente, tempo de resposta e tipo de intervenção da técnica, foram revistos e considerados como limitantes para a aplicação de cada método. Alguns resultados obtidos foram comparados com resultados provenientes da análise de tensões residuais através do Método de Difração de raios X, a fim de verificar a representatividade de cada método. Os resultados encontrados estão dentro da escala compreensível para cada amostra, considerando–se as origens da variação das tensões residuais durante um processo de manufatura de anéis para rolamentos, e apontam para o uso complementar das técnicas utilizadas, onde cada método apresenta vantagens e limitações, atuando em escalas singulares de distribuição das tensões residuais.

The experimental and theoretical concepts about the residual stress distribution have been studyng since 1930. The development of new equipment and the necessity of better representative quantitative values, made the study and the improvement of these concepts necessary at this time. In this work, which is an additional part of SFB 570 project, a comparative analysis between the Blind Hole Drilling and the Micromagnetic Methods was carried through, in order to verify the applicability of each method in the characterization of residual stress fields in an ABNT 52100 ball bearing steel rings. Five samples, from different manufacturing steps for the ABNT 52100 ball bearing steel rings, having different residual stress distributions, varing with depth and angular position in the sample, have been analyzed. Some concepts regarding the characteristics of residual stresses and the application of each method have been reviewed, as well as the nature of the residual stress distribution in a ball bearing steel ring. The residual stress depth distribution, the physical properties and geometry of the material, the time consumed and type of intervention are some factors used to compare and find the best range for the application of each method. Some results obtained in this work, have been compared with results proceeding from the analysis of residual stresses by the X– ray Diffraction Method, to verify the reliablility of the Blind Hole Drilling and the Micromagnetic Methods. The results full fill the expectation in the residual stress range for each sample and are an indicative for the necessity of the complementary use of these techniques, where each one, besides presenting advantages and disadvantages, works in a specific range of depth and local surface resolution.