Utilização de aços de alta resistência e baixa liga na redução de peso de máquinas agrícolas colheitadeiras de grãos

Abstract

O presente trabalho tem como objetivo redimensionar o conjunto soldado de uma máquina colheitadeira denominado canal embocador, buscando a redução de peso com a manutenção ou aumento da resistência aos esforços mecânicos mediante a utilização de um aço microligado de baixo carbono e média resistência mecânica. Para isso, durante a etapa de projeto, foram realizadas análises de elementos finitos como forma de otimizar a distribuição de carregamentos e matérias primas. Após a fabricação do protótipo foram feitos ensaios mecânicos para avaliar as propriedades mecânicas dos materiais e processos de fabricação utilizados. Os mesmos apresentaram bons resultados em relação aos métodos e parâmetros aplicados, visto as boas propriedades mecânicas obtidas nos corpos de prova ensaiados. A última etapa das análises consistiu em submeter o conjunto proposto e o conjunto atualmente produzido a um ensaio de fadiga, comparando-os mecanicamente, sendo que os resultados mostraram a superioridade do conjunto proposto em relação ao atual nos quesitos resistência à fadiga e resistência à deformação. Com os resultados obtidos constatou-se a viabilidade da substituição dos materiais atualmente utilizados por materiais de melhores propriedades mecânicas, sendo possível a manutenção de aspectos como boa soldabilidade, alta resistência mecânica e custos equivalentes. Embora o aço escolhido possua preços até 30% superiores ao aço comercial atualmente empregado, o mesmo possibilitou a redução de peso em 16,6%, além da redução no uso de consumíveis e recursos envolvidos no processo de fabricação. Este estudo mostra a viabilidade no emprego de aços microligados em máquinas agrícolas visando a redução de peso, sendo esta uma tendência na indústria de máquinas e implementos agrícolas.

This current study has as aim resize the welded assembly of a combine harvester called feeder housing, searching for weight reduction with maintenance or increase of the mechanic resistance using a low carbon and medium strength microalloyed steel. To this, during the project step, were made finite elements analysis as way to improve the loads distribution and raw materials. After the prototype production were made mechanical tests to evaluate mechanical properties of the materials and fabrication process used. Them shown good results for the methods and parameters used, due the good mechanical properties got on the specimens during the tests. The last analysis step consisted to submit the new weldment and the current weldment produced to a fatigue analysis, comparing mechanically both, where the results showed the better quality of the new weldment in comparison to the current as fatigue resistance and deformation resistance. With the results was verified the feasibility of the current materials replacement to materials with better mechanical properties, keeping the good weldability, high strength and costs. Although the new steel used has prices up to 30% higher than comercial steel current used, its enabled 16,6% of weight reduction in addition to the materials and resources involved on the fabrication process. This study show the feasibility of the use of microalloyed steels in agricultural machinery aiming the weight reduction, being this a trend in the agricultural machinery and implements.