Essa falha é típica de um fenômeno chamado fadiga, que é o assunto desta aula.
Será visto o que é fadiga, como se determina a resistência à fadiga, como são apresentados os resultados deste ensaio, que fatores influenciam a resistência dos metais à fadiga e o que pode ser feito para melhorar essa resistência.
Você já sabe que toda máquina é constituída por um conjunto de componentes.
No uso normal, nunca ocorre de todos os componentes falharem ao mesmo tempo. Isso porque cada um tem características próprias, uma das quais é o tempo de vida útil esperado.
O ensaio de resistência à fadiga é um meio de especificar limites de tensão e de tempo de uso de uma peça ou elemento de máquina.
É utilizado também para definir aplicações de materiais.
É sempre preferível ensaiar a própria peça, feita em condições normais de produção.
Molas, barras de torção, rodas de automóveis, pontas de eixo etc. são exemplos de produtos normalmente submetidos a ensaio de fadiga.
Trem de Pouso de aeronave sendo submetido a ensaio de Fadiga.
Aeronave Boeing 787 com carcaça estrutura sendo submetida a ensaio de fadiga:
As Falhas por Fadiga
Eventualmente, ocorrem falhas em peças e equipamentos submetidos a carga inferior à carga máxima suportada pelo material, devido a solicitações cíclicas repetidas.
A ruptura por fadiga começa a partir de uma trinca (nucleação) ou pequena falha superficial, que se propaga ampliando seu tamanho, devido às solicitações cíclicas.
Quando a trinca aumenta de tamanho, o suficiente para que o restante do material não suporte mais o esforço que está sendo aplicado, a peça se rompe repentinamente.
Região da Fratura
Você pode observar aproximadamente o que acontece na fadiga, dobrando repetidamente um pedaço de arame de aço.
Após dobrar algumas vezes, se você observar atentamente, notará algumas pequenas trincas.
Se continuar dobrando, observará que a trinca aumenta de tamanho até ocorrer a ruptura do arame.
O estudo da fadiga é importante porque a grande maioria das falhas de componentes de máquinas, em serviço, se deve à fadiga.
E a ruptura por fadiga ocorre sem nenhum aviso prévio, ou seja, num dado momento a máquina está funcionando perfeitamente e, no instante seguinte, ela falha.
Na definição de fadiga, destacou-se que ela se deve a esforços cíclicos repetidos.
De maneira geral, peças sujeitas a fadiga estão submetidas a esforços que se repetem com regularidade. Trata-se das tensões cíclicas.
A tensão cíclica mais comum é caracterizada por uma função senoidal, onde os valores de tensão são representados no eixo das ordenadas e o número de ciclos no eixo das abscissas.