Fallas En Pistones

RELATÓRIO DE ANÁLISE PARCIAL DE FALHA

Falha em pistão de motor de combustão interna
• Objetivos • Descrição da falha • Documentação fotográfica • Análise parcial • Recomendações de melhoria

Setembro 2004

Prof. Willy Ank de Morais
Faculdade de Engenharia / Curso de Engenharia Industrial Mecânica – UNISANTA Analista de Produto / Desenvolvimento de Novos Produtos – COSIPA

1 –Objetivos
Este relatório tem como objetivo oferecer um parecer técnico a respeito da análise parcial de um cilindro apresentado pelo Sr. Renebergue Ramalho Souza Filho, da KS Pistões, durante a 4a edição do curso “Análise de Falhas” da ABM (de 30 de agosto a 3 de setembro de 2004). Esta análise foi feita com base na análise visual da peça apresentada em uma pequena revisão bibliográfica nas quais estãobaseadas as conclusões e recomendações deste relatório. A aplicabilidade da análise contida neste relatório está vinculada aos dados repassados. Devido a isto, esta análise será considerada como sendo parcial sendo necessário que análises mais detalhadas sejam realizadas para caracterizar melhor o problema em questão.

Relatório Parcial de Análise de Falhas – Pistão de motor de combustão internaData: 6/1/2007

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2 – Descrição da falha
Segundo apresentada pelo Sr. Renebergue Ramalho Souza Filho a peça em questão é um pistão de liga de alumínio fundido que fora submetido a um teste de uso em motor ao longo do qual o cilindro apresentou a geração de uma protuberância (buraco) a partir do qual se formou uma trinca de fadiga. A protuberância foi gerada em um ponto específicoda cabeça do cilindro e cresceu com o funcionamento do motor e à medida que mais explosões de queima do combustível na cabeça do cilindro foram ocorrendo. O avanço (aprofundamento) da protuberância diminuiu quando esta atingiu a câmara (toroidal) de refrigeração por óleo do cilindro, a partir deste momento seu tamanho (largura) foi incrementado até o tamanho original observado na amostra. Acontaminação do óleo de refrigeração com o combustível e a ligação da protuberância com a câmara de explosão do motor estendeu as explosões até a protuberância e provavelmente até o canal de resfriamento. As explosões sendo geradas na protuberância produziram tensões, ao longo do funcionamento do motor (1 explosão a cada rotação do eixo do motor), que geram uma trinca de fadiga que se iniciou a partirda protuberância observada. A trinca de fadiga apresenta uma superfície de fratura diferenciada, evidenciando a incapacidade do processo de degradação que gerou a protuberância em produzir fusão localizada nesta superfície. A trinca de fadiga cresceu a até cerca de 80% da área do pistão (já considerando também a área da protuberância), propagandose, inclusive, sobre a base dos anéis do pistão,feitas em ferro fundido. Cabe destacar que a trinca de fadiga foi propagada por um mecanismo puramente mecânico, aplicado remotamente à ponta da trinca de fadiga, em ciclos alternados de tensão (um a cada rotação do motor). Por outro lado, a protuberância foi formada por meio de uma conjunção de mecanismos mecânicos (inclusive por cavitação) e térmicos que ocasionaram arrancamento e fusão parcial domaterial do cilindro nesta protuberância.

Relatório Parcial de Análise de Falhas – Pistão de motor de combustão interna Data: 6/1/2007

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3 – Documentação fotográfica
O pistão falhado apresentava o aspecto ilustrado pelas figuras 1 a 4, a seguir. Nestas fotos pode-se perceber a posição da protuberância formada, na região de curvatura da cabeça do pistão, a direção depropagação da trinca de fadiga, originandose na protuberância e o desgaste no perímetro da cabeça do pistão, provavelmente associado à ocorrência destas falhas. As figuras 5 a 11 ilustram detalhes do aspecto da protuberância formada no pistão e da trinca que se propagou a partir desta. O pistão fora cortado de tal modo que a região ainda não fraturada fosse separada da região fraturada. A foto da figura...