Vida à fadiga da liga de alumínio Al7075 - T6511 na presença de defeitos por indentação

Abstract

Este trabalho investiga os efeitos de defeitos produzidos por indentações na vida à fadiga da liga de alumínio 7075-T6511. O material foi submetido a carregamentos cíclicos tração-compressão totalmente alternados com amplitudes de tensão nominal entre 190 MPa e 450 MPa, resultando em vidas de 4 × 103 até 107 ciclos. Os defeitos por indentação --- produzidos com cargas de 62,5 kgf, 31,3 kgf e 15,6 kgf --- provocaram reduções na vida à fadiga de até 82 vezes para as amplitudes de tensão consideradas. A partir das curvas S-N obtidas, estimou-se as amplitudes de tensão correspondentes a uma vida de 107 ciclos, comparando-as com os limites de resistência à fadiga obtidos por meio do modelo de Murakami e Endo. Observou-se que as estimativas de resistência à fadiga assim obtidas mostraram-se conservadoras em relação ao modelo de Murakami e Endo, apresentando uma diferença de 17,0% para o caso dos defeitos por indentação com carga de 62,5 kgf e 6,8% para os defeitos com carga de 31,3 kgf. Para o material com defeito por indentação com cargas de 62,5 kgf e 31,3 kgf, as marcas de rio indicaram que as trincas iniciaram nas superfícies do corpo de prova, próximo à borda do defeito. Para o material com defeito com carga de 15,6 kgf, a indentação não determinou o local de iniciação da trinca. Realizou-se um estudo numérico utilizando o método dos elementos finitos, no qual simulou-se a indentação e um ciclo de carregamento. Utilizou-se o parâmetro de Smith, Watson e Topper para estimar a vida do material, a partir dos resultados numéricos obtidos. O parâmetro SWT é crítico na região onde as marcas de rio indicam a iniciação da trinca. Esse parâmetro estimou uma vida de 30 mil ciclos, enquanto obteve-se experimentalmente uma vida de 200 mil ciclos, o que representa uma diferença de 6,7 vezes. Por outro lado, a desconsideração do defeito leva a uma estimativa de vida 67 vezes maior que aquela observada experimentalmente. Assim, comparando-se com a estimativa de vida desprezando-se o defeito, o parâmetro SWT foi mais preciso e, ainda mais importante, estimou uma vida a favor da segurança.