Estudo da influência de diferentes processos de alívio de tensões sobre as dimensões finais e batimentos de um eixo sem-fim em coluna de direção

Abstract

Apesar de identificado e estudado amplamente na engenharia, o alívio de tensões residuais pode causar problemas de funcionamento em aplicações e projetos que não contemplem de forma abrangente seus efeitos sobre componentes de máquina sujeitos aos seus efeitos. Neste trabalho, será abordado um dos problemas mais comuns relacionados ao alívio de tensões residuais em elementos de máquinas: o correto batimento entre componentes mecânicos. Em um automóvel, ao manipular o volante girando-o para os lados, o motorista espera que as rodas do veículo respondam de forma adequada, permitindo seu controle e direção. Trata-se de uma função primordial para o funcionamento correto da aplicação mecânica (automóvel), e quaisquer desajustes que possam estar presentes, por menores que sejam, podem comprometer a segurança dos passageiros e pedestres próximos. É nesse contexto que destaca-se a função do conjunto da coluna de direção, responsável por realizar a correta transmissão de energia do volante para as rodas e onde encontra-se o eixo sem-fim objeto de análise deste trabalho. A análise aqui apresentada faz parte de uma investigação da causa de ruídos indesejados provenientes da coluna de direção e sua utilização, e tem como ponto de partida a hipótese de que trata-se de um problema de variação de batimentos entre o eixo sem-fim e outros componentes mecânicos conectados à ele Por sua vez, a hipótese a ser validada como causa dessa variação de batimentos é o alívio de tensões residuais e seus impactos sobre as dimensões de fábrica da peça. A fim de justificar, orientar e embasar testes práticos, que demandam tempo e recursos materiais e financeiros, foi realizado um estudo teórico preliminar, definindo e organizando todas as variáveis presentes e suas correlações. Posteriormente, foi realizado um comparativo de magnitudes de batimentos entre processos de alívio de tensões em lotes selecionados de peças. Como parâmetro validador dos batimentos foi utilizado o índice Cpk, avaliando-o de acordo com as especificações técnicas e de projeto do processo de fabricação. Considerando a hipótese de que a causa raiz do problema não é proveniente do processo de fabricação das peças em si, e que elas de fato cumprem as especificações de projeto ao sair da linha de produção, este estudo busca entender se a partir do retrabalho visando o alívio de tensões é possível diminuir a magnitude (ou eliminar) os erros de batimentos entre os componentes descritos, para então propor à empresa fornecedora uma mudança em seu processo de fabricação