Universidade Federal de São Carlos

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1 Universidade Federal de São Carlos CENTRO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS- campus de Araras Prof. Dr. Rubismar Stolf - rubismar@cca.ufscar.br Departamento de Recursos Naturais e Proteção Ambiental Via Anhanguera, km 174. Cx.Postal.153 CEP ARARAS SP BR Acervo técnico do Prof. Dr. Rubismar Stolf Acesso: ou: SILVA, J. R. ; STOLF, R. ; SANTOS J E G. Dureza e metalografia de aços de componentes de tratores de esteiras. In: IX Congreso Latinoamericano y del Caribe de Ingeniería Agrícola - CLIA XXXIX Congresso Brasileiro de Engenharia Agrícola - CONBEA 2010, 2010, Vitória. A engenharia agrícola e o desenvolvimento de pequenas propriedades. Vitória : DCM/Incaper, p Para visualizar o trabalho vá para a próxima página

2 IX Congreso Latinoamericano y del Caribe de Ingeniería Agrícola - CLIA 2010 XXXIX Congresso Brasileiro de Engenharia Agrícola - CONBEA 2010 Vitória - ES, Brasil, 25 a 29 de julho 2010 Centro de Convenções de Vitória DUREZA E METALOGRAFIA DE AÇOS DE COMPONENTES DE TRATORES DE ESTEIRAS JAIR ROSAS DA SILVA 1, RUBISMAR STOLF 2, JOÃO EDUARDO GUARNETTI DOS SANTOS 3 1 Engenheiro Agrônomo, Pesquisador Doutor, Centro APTA de Engenharia e Automação, Instituto Agronômico de Campinas, SP, jairrosas@iac.sp.gov.br 2 Engenheiro Agrônomo, Professor Doutor, Curso de Engenharia Agronômica, Universidade Federal de São Carlos, Campus Araras, SP. rubismar@cca.ufscar.br 3 Engenheiro Agrícola, Professor Doutor, Curso de Engenharia Mecânica, Universidade Estadual Paulista, Campus Bauru, SP. guarneti@feb.unesp.br Apresentado no IX Congreso Latinoamericano y del Caribe de Ingeniería Agrícola - CLIA 2010 XXXIX Congresso Brasileiro de Engenharia Agrícola - CONBEA a 29 de julho de Vitória - ES, Brasil RESUMO: Foram realizados ensaios em peças de aço componentes de sistemas mecânicos de rodados e de transmissão de energia em tratores de esteiras no Centro de Engenharia do Instituto Agronômico de Campinas, com o objetivo de avaliar as condições de dureza e aplicabilidade de aços dessas peças. O estudo compreendeu a avaliação de pinos e buchas de esteiras e de coroas, pinhões e rolamentos de sistemas de transmissão de energia mecânica. O parâmetro mecânico de avaliação adotado para a dureza das peças foi o da máquina Rockwell. O parâmetro químico foi o do reativo de iodo, para identificação de tratamentos térmicos superficiais. Considerando-se as especificações para dureza superfícial para pinos e buchas das esteiras de tratores, conclui-se que os valores obtidos indicam que as peças estão em conformidade com as normas em vigor. Quanto à dureza superfícial de dentes de engrenagens de coroas e pinhões e de rolamentos, apenas algumas coroas avaliadas não se enquadraram nas normas. A análise metalográfica de pinhões registrou a presença de redes contínuas de carbonetos finos, indicando a ocorrência de anomalia na estrutura do material. No caso dos rolamentos, não é prática aconselhável o emprego de diferentes marcas comerciais em um sistema mecânico. PALAVRAS CHAVE: constituição de aços, tratamento térmico, resistência mecânica desempenho. STEEL HARDNESS AND METALLOGRAPHY OF TRACKED TRACTORS PARTS ABSTRACT: They are realized essays in steel components parts of tracks and transmissions systems of tracked tractors at Engineering Center of Campinas Agronomic Institute, Brazil, to aim to evaluate the hardness conditions and application of these steel parts. The study comprehended the tracks bolts and bushings of locomotion systems and crowns, pinions and bearings of transmissions systems of the tractors. The mechanic parameter used to hardness evaluation was the Rockwell machine. The chemical parameter was the iodine reactive agent, used to identify the steel superficial thermal treatments. Considering the Rockwell hardness specifications to bolts and bushings, these values indicated these parts were in accordance with the norms. About the gear teeth s superficial hardness of crows and pinions and bearings, only some crowns evaluated were out of the norms. Some pinions metallographic analysis showed the presence of fine carburets, indicating occurrence of structure abnormality of the material. In the case of bearings, this job is not practical advisable different commercial marks into a mechanical system. KEYWORDS: Steel constitution, thermal treatments, mechanical resistance.

3 INTRODUÇÃO: A dureza de um material é a resistência que este opõe ao ser penetrado por um corpo estranho. Em essência, a dureza também caracteriza a resistência à deformação. Existem muitos métodos para determinar o ensaio de dureza, tais sejam o de Brinel, Rockwell, Vickers e outros e, por esta razão, a dureza caracteriza a sua resistência (Rodriguez e Dominguez, 1999). Sobre o controle de qualidade na fabricação de produtos siderúrgicos, Colpaert (1974) aduz que em determinadas indústrias são absolutamente necessários instrumentos de precisão para medir, por exemplo, a dureza das peças e a temperatura dos fornos de recozimento, têmpera, revenido ou mesmo de fusão, pois o controle empírico, dito a olho, jamais poderia assegurar a rigorosa uniformidade de produção que certas peças requerem. E que indicações técnicas e conclusivas são fornecidas por ensaios de laboratório, com auxílio de máquinas, instrumentos e métodos adequados para cada caso. Quase todos os resultados são expressos numericamente de modo a permitir o confronto com valores consignados nas normas, especificações ou outros dados que sirvam de comparação. Os ensaios mecânicos mais comuns em peças metálicas são os de tração, dobramento, dureza, resistência ao choque, flexão, torção, desgaste, embutimento, pressão interna, fadiga, compressão, compreendendo esmagamento ou achatamento e outros, menos frequentes. Para os aços, os ensaios de tração, dobramento e dureza são os mais usuais e, para os ferro-fundidos, os de flexão, dureza e de tração, de acordo com Colpaert (1974). O objetivo do presente estudo foi avaliar características mecânicas e estruturais do aço constituinte de componentes de sistemas mecânicos de locomoção e de transmissão de energia de tratores de esteiras, selecionando-se para tal, a dureza. MATERIAL E MÉTODOS: Os ensaios foram realizados no Centro de Engenharia e Automação do Instituto Agronômico de Campinas (IAC), anteriormente denominado Seção de Mecânica Agrícola, em sua sede, no município de Jundiaí, integrante da rede da Agência Paulista de Tecnologia dos Agronegócios (APTA), órgão da Secretaria de Agricultura e Abastecimento do Estado de São Paulo. As características dos componentes de rodados dos tratores de esteiras e de componentes da transmissão de energia mecânica avaliados são apresentadas nas Tabelas 1 e 2. Tabela 1. Características de pinos e buchas de rodados de tratores de esteiras. Caterpillar D2 Allis-Chalmers HD5 Allis-Chalmers TD18 pinos buchas pinos buchas pinos buchas comprimento (cm) 17,46 12,07 16,12 10, diâmetro (cm) 3,49 3,57 2,92 2, horas de serviço Cementação temperatura (oc) horas de tratamento catalisadores presentes ausentes Tabela 2. Características de componentes de transmissão de trator de esteiras Caterpillar D-6 dentes de engrenagens rolamentos pinhão observação coroa observação observação espessura 1,7 presença de - ausência de associação ausência camada endurecida (mm) anomalias anomalias de marcas comerciais de anomalias As anomalias observadas no pinhão são objeto de discussões. Nos rolamentos em serviço encontrados no sistema de transmissão de energia mecânica do trator Caterpillar D-6 avaliado foi identificada uma associação de marcas comerciais, tais sejam: Tinkem, SKF e Bower.

4 Os componentes do rodado de esteiras e sistema de transmissão de energia foram ensaiados segundo parâmetros de natureza mecânica e química. O parâmetro mecânico de avaliação adotado nas peças foi o da dureza Rockwell, efetuada em uma faixa de espessura variável, no sentido radial. Para tal foi utilizada uma máquina de dureza Rockwell, em pontos previamente determinados na superfície das peças, os mesmos para cada espécime ensaiado. O parâmetro químico adotado foi o da identificação de tratamentos térmicos superficiais que eventualmente possam ter sido realizados, com o objetivo de modificar características de comportamento do aço frente aos esforços solicitados, em função de alteração de sua estrutura metalográfica. Para tal foi empregado o reativo de iodo que, de acordo com Dalri et al. (1998), tem a seguinte composição: iodo sublimado (10 g), iodeto de potássio (20 g) e água (100 g). RESULTADOS E DISCUSSÃO: a) Pinos e buchas de rodados de tratores de esteiras: No caso dos pinos e buchas dos rodados dos tratores de esteiras ensaiados, os resultados do procedimento industrial experimental de cementação são apresentados no Quadro 1. Quadro 1. Dureza Rockwell e espessura de tratamento térmico de pinos e buchas de esteiras de tratores. Caterpillar D2 Allis-Chalmers HD5 Allis-Chalmers TD18 Pinos Buchas Pinos buchas Pinos buchas espessura tratamento 1,9 1,8-2,0 1,2 1,2 térmico (mm) ,9-2,5 dureza Rockwell (RC) Considerando-se que a especificação quanto à dureza Rockwell para pinos e buchas de esteiras de tratores agrícolas está fixada em torno de 40 RC, conclui-se que os valores obtidos quanto a esse parâmetro para os tratores ensaiados indica que as peças avaliadas em laboratório estão em conformidade com as normas em vigor. Conquanto normas chinesas se refiram à dureza Rocwell entre os níveis de RC para buchas, mesmo assim os valores encontrados no presente estudo atendem tal regulamentação. b) Componentes de sistema de transmissão de energia de trator de esteiras: Quadro 2. Dureza Rockwell e análise metalográfica de componentes de transmissão de trator de esteiras Caterpillar D-6 Pinhões coroas rolamentos dureza (RC) 61,6 54 Tinkem SKF Bower observação presença de carbonetos finos - pistas dos anéis externos As especificações para dureza superfícial de dentes de engrenagens de coroas e pinhões de sistemas de transmissão de força estão na faixa de RC. Assim, apenas as coroas avaliadas não se enquadram nas normas. A análise metalográfica de pinhões registra a presença de redes contínuas de carbonetos finos, em contorno de grão e em camada primária da superfície, o que indica a ocorrência de anomalia na estrutura do material, embora em uma área restrita de um dente de engrenagem. Essa característica confere à estrutura da peça extrema fragilidade ao ponto em que é identificada. No caso do conjunto de rolamentos, não é prática usual e aconselhável serem inseridos em um sistema mecânico peças de mesmas dimensões e diferentes marcas comerciais, uma vez que os fabricantes indicam diferentes tolerâncias para as suas peças.

5 CONCLUSÕES: Os ensaios de dureza superficial das peças do sistema de locomoção do trator de esteiras demonstraram estar em conformidade com as normas em vigor, o mesmo não ocorrendo com os componentes do sistema de transmisão de energia. Em um único órgão do sistema de transmissão não é recomendável o emprego de diferentes marcas comerciais em um mesmo sistema mecânico. REFERÊNCIAS: COLPAERT, H. Metalografia dos produtos siderúrgicos comuns. Editora Edgard Blucher. IPT: São Paulo, p. DALRI, A.B.; CUNHA, J.P.A.R.; FERREIRA, T.A. Avaliação do aço empregado em algumas ferramentas manuais agrícolas. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA AGRÍCOLA, 27, 1998, Poços de Caldas. Anais... Lavras: SBEA-UFLA, 1998, p RODRIGUEZ, J.F.R.; DOMINGUEZ, I.T. Identificación de metales. Cañaveral. La Habana, v. 5, n. 1, 1999.