BRPI0708890A2 - processo para produção de componente metálico e membro estrutural - Google Patents
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Abstract
PROCESSO PARA PRODUçãO DE COMPONENTE METáLICO E MEMBRO ESTRUTURAL. A presente invenção refere-se a um processo para produção de um componente metálico de um membro estrutural ou similar usado em uma aeronave ou em um automóvel ou similar, o processo incluindo o jateamento da superfície do material metálico, em que as propriedades de fadiga do material metálico são melhoradas sem quase nenhuma variação na rugosidade da superfície durante o curso do jateamento. O processo de grenalhagem da superfície do material metálico usa um material de jateamento tendo um tamanho médio de partícula de não mais que 200 <109>m, e a razão da rugosidade da superfície do material metálico após a etapa de projeção em relação à rugosidade da superfície do material metálico antes da etapa de projeção é de não menos que 0,8 e não mais que 1,5.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSOPARA PRODUÇÃO DE COMPONENTE METÁLICO E MEMBRO ESTRU-TURAL".
Campo Técnico
A presente invenção refere-se a um processo para a produçãode um componente metálico tendo propriedades melhoradas de fadiga e deum membro estrutural.Antecedentes da Técnica
O processo de grenalhagem representa um exemplo conhecidode um processo de modificação de superfície que é usado para aumentar aresistência à fadiga de materiais metálicos tais como membros estruturaisusados em aeronaves e automóveis e similares (vide a Citação Não-Patente1). O processo de grenalhagem é um método no qual, jateando-se incontá-veis partículas tendo um tamanho de partícula de cerca de 0,8 mm (grana-lha) juntamente com uma corrente de ar comprimido na superfície de ummaterial metálico, a dureza da superfície do material metálico é aumentada,e uma camada tendo estresse compressivo residual é formada a uma certaprofundidade.
Além disso, outras técnicas tais como martelagem de Iingueta etrabalho a frio são também usadas como métodos de aumento da resistênciaà fadiga de um material metálico.
Citação Não-Patente 1: T. Dorr e quatro outros autores, "Influen-ce of Shot Peening on Fatigue Performance of High-Strength Aluminum andMagnesium Alloys", The 7th International Conference on Shot Peening ,1999, Institute of Precision Mechanics, Warsaw, Poland. Internet <URL:http://www.shotpeening.org/ICSP/icsp-7-20.pdf>Descrição da Invenção
Entretanto, o processo de grenalhagem aumenta a rugosidadeda superfície do membro, significando que a rugosidade de superfície pres-crita requerida para uma aplicação em particular pode nem sempre ser al-cançável. Além disso, devido ao aumento da rugosidade da superfície e aoefeito das falhas geradas na superfície do membro pelo jateamento, umaredução parcial no grau de melhoria nas propriedades de fadiga alcançadaspelo processo de grenalhagem é inevitável. Um processo que permita queas propriedades de fadiga de um membro sejam aumentadas por processode grenalhagem enquanto suprime qualquer aumento na rugosidade da su-perfície do membro ou qualquer geração de falhas ainda tem que ser desco-berto.
Por outro lado, martelagem de Iingueta não induz a um alto nívelde estresse residual compressivo, e como resultado propriedades satisfató-rias de fadiga não podem ser obtidas.
Além disso, processos de trabalho a frio requerem processa-mento posterior, significando que o processo é mais complexo.
Além disso, o processo de grenalhagem pode também provocardeformação plástica da camada de superfície do membro, o que pode pro-vocar problemas de deformação tais como dobramento. Como resultado,esses tipos de problemas foram tipicamente evitados pelo uso de uma más-cara adesiva do tipo fita ou película sensível à pressão para cobrir aquelasáreas do material para as quais deformações como o dobramento ou umaumento na rugosidade da superfície são prováveis de serem problemáticasantes do processo de grenalhagem. Entretanto, anexar e então remover umamáscara adesiva sensível à pressão requer um esforço considerável, e re-sulta em custos extras.
Além disso, quando se faz processo de grenalhagem, se umapartícula golpeia uma borda do membro, então a deformação plástica naborda pode fazer uma parte desprender-se do membro, gerando a assimchamada rebarba. Como esse tipo de rebarba pode provocar uma deteriora-ção nas propriedades de fadiga do membro, as bordas dos componentesmetálicos devem ser chanfradas ou arredondadas antes do processo degrenalhagem para evitar a geração de tais rebarbas. Entretanto, a chanfra-dura ou arredondamento das bordas é tipicamente executado manualmente,significando que a eficiência é insatisfatória.
A presente invenção foi desenvolvida à luz dessas circunstân-cias, e tem o objetivo de fornecer um processo para produção de um com-ponente metálico de um membro estrutural ou similar usado em uma aero-nave ou em um automóvel ou similar, o processo compreendendo processode grenalhagem da superfície de um material metálico, onde as proprieda-des de fadiga do material metálico podem ser melhoradas sem quase ne-nhuma variação na rugosidade da superfície durante o curso do processo degrenalhagem.
Além disso, a presente invenção também tem o objetivo de for-necer um processo para produção de um componente metálico de um mem-bro estrutural ou similar usado em uma aeronave ou automóvel ou similar, oprocesso compreendendo a aplicação de processo de grenalhagem à super-fície de um material metálico, onde pela redução da deformação do materialmetálico e pela supressão do aumento da rugosidade da superfície, o reves-timento da superfície do material metálico torna-se desnecessário, e o com-ponente metálico pode ser produzido a um custo reduzido.
Além disso, a presente invenção tem também o objetivo de for-necer um processo para produção de um componente metálico de um mem-bro estrutural ou similar usado em uma aeronave ou em um automóvel ousimilar, o processo compreendendo a aplicação de processo de grenalha-gem à superfície do material metálico, onde a chanfradura ou o arredonda-mento das bordas antes da aplicação do processo de grenalhagem sejamdesnecessários, permitindo reduções no número de etapas do processo edos custos de produção.
Para se alcançar os objetivos descritos acima, a presente inven-ção adota os aspectos descritos abaixo.
A saber, um processo para produção de um componente metáli-co conforme a presente invenção compreende uma etapa de projeção (etapade processo de grenalhagem) de projetar partículas sobre a superfície de ummaterial metálico compreendendo uma liga de peso leve ou um aço, onde otamanho médio de partícula é de não mais que 200 μηι, e a razão da médiaaritmética da rugosidade da superfície do material metálico após a etapa deprojeção em relação à média aritmética da rugosidade da superfície do ma-terial metálico antes da etapa de projeção é de não menos que 0,8 e de nãomais que 1,5.
De acordo com esse processo, um componente metálico tendopropriedades melhoradas de fadiga pode ser produzido com pequenas mu-danças na rugosidade da superfície do material metálico.
Na descrição a seguir, a rugosidade da superfície representadapela média aritmética da rugosidade Ra é referida simplesmente como "ru-gosidade da superfície". Além disso, na presente invenção, o "tamanho mé-dio de partícula" é determinado como o tamanho de partícula corresponden-te ao pico em uma curva de distribuição de freqüência, e é também referidocomo o tamanho de partícula mais freqüente ou o diâmetro modal. Alternati-vamente, o tamanho médio de partícula pode ser também determinado u-sando-se os métodos listados abaixo.
(1) Um método no qual o tamanho médio de partícula é de-terminado a partir de uma curva de peneiramento (o tamanho de partículacorrespondente com R = 50% é considerado o diâmetro médio ou o tamanhode partícula 50%, e é representado usando-se o símbolo dp50).
(2) Um método no qual o tamanho médio de partícula é de-terminado a partir de uma distribuição Rosin-Rammler.
(3) Outros métodos (tais como determinação do número dotamanho médio de partícula, comprimento médio do tamanho de partícula,área média do tamanho de partícula, volume médio do tamanho de partícula,área de superfície média do tamanho de partícula, média do volume do ta-manho de partícula).
A rugosidade da superfície do material metálico antes da etapade projeção é preferivelmente de não menos que 0,7 μιτι e não mais que 65μm.
Se a rugosidade de superfície do material metálico antes da e-tapa de projeção for menor que 0,7 μιη, então a razão da rugosidade de su-perfície da superfície do material metálico após a etapa de projeção em rela-ção à rugosidade de superfície antes da etapa de projeção tende a aumen-tar, e o efeito da presente invenção em melhorar as propriedades de fadigatende a diminuir, o que é indesejável.Para garantir que o componente metálico produzido tem resis-tência à fadiga satisfatória, o valor absoluto do estresse residual compressi-vo na superfície do material metálico após a etapa de projeção é preferivel-mente de não menos que 150 MPa.
No processo para produção de um componente metálico con-forme a presente invenção, a projeção das partículas na superfície do mate-rial metálico pode ser executada sem usar-se o tipo de máscara que é ane-xada à superfície do material metálico durante o tratamento convencional porprocesso de grenalhagem para evitar aumentos na rugosidade de superfícieou deformação do material metálico.
De acordo com o processo para produção de um componentemetálico da presente invenção, em adição ao fato de que a rugosidade dasuperfície do material metálico não sofre quase nenhuma mudança por todoo curso da etapa de projeção, quase nenhuma deformação tal como dobra-mento ocorre no material metálico, significando que o tipo de máscara ade-siva sensível à pressão usada nos tratamentos convencionais por processode grenalhagem é desnecessário, e, como resultado, as etapas de anexar eremover a máscara adesiva sensível à pressão são também desnecessárias,permitindo uma redução drástica no número de etapas de processo e doscustos de produção para os componentes metálicos.
Além disso, no processo para produção de um componente me-tálico conforme a presente invenção, nem a chanfradura nem o arredonda-mento das bordas do material metálico que são conduzidos antes da etapade projeção nos tratamentos convencionais por processo de grenalhagempara evitar a ocorrência de rebarbas, precisam ser executados.
De acordo com o processo para produção de um componentemetálico da presente invenção, uma vez que não são produzidas rebarbaspor deformação plástica mesmo se um material de jateamento atingir umaborda do material metálico, a chanfradura ou o arredondamento das bordasantes da etapa de projeção são desnecessários. Conseqüentemente, o nú-mero etapas de processo e os custos de produção para o componente metá-lico podem ser drasticamente reduzidos.Além disso, um membro estrutural da presente invenção incluium componente metálico produzido usando-se um dos processos de produ-ção descritos acima.
Esse membro estrutural tem excelentes propriedades de fadiga,e não tem deformações tais como dobramento e nem rugosidade de superfí-cie excessiva. Além disso, porque a produção pode ser executada sem anecessidade de cobrir com uma máscara adesiva sensível à pressão e semchanfradura ou arredondamento das bordas, o membro estrutural pode serproduzido a um custo reduzido. Esse membro estrutural pode ser usado fa-voravelmente no campo de equipamentos de transporte tais como aerona-ves e automóveis, e em outros campos que requeiram propriedades favorá-veis de fadiga do material.
A presente invenção fornece um processo para produção de umcomponente metálico de um membro estrutural ou similar usado em umaaeronave ou automóvel ou similar, o processo compreendendo aplicação deprocesso de grenalhagem à superfície de um material metálico, onde aspropriedades de fadiga do material metálico podem ser melhoradas semquase nenhuma variação na rugosidade de superfície por todo o curso doprocesso de grenalhagem.
Além disso, a presente invenção também fornece um processopara produção de um componente metálico de um membro estrutural ou si-milar usado em uma aeronave ou em um automóvel ou similar, o processocompreendendo a aplicação de processo de grenalhagem à superfície deum material metálico, onde pela redução da deformação do material metálicoe pela supressão do aumento na rugosidade da superfície, a cobertura dasuperfície do material metálico torna-se desnecessária, e o componente me-tálico pode ser produzido a um custo reduzido.
Além disso, a presente invenção também fornece um processopara produção de um componente metálico de um membro estrutural ou si-milar usado em uma aeronave ou em um automóvel ou similar, o processocompreendendo a aplicação de processo de grenalhagem à superfície domaterial metálico, onde a chanfradura ou o arredondamento das bordas an-tes do processo de grenalhagem é desnecessário, permitindo reduções nonúmero de etapas do processo e dos custos de produção.
Breve Descrição dos Desenhos
[FIGURA 1] Um diagrama mostrando os perfis de superfície deuma liga de alumínio com uma rugosidade de superfície de 1,2 μπι antes eapós o processo de grenalhagem, onde (a) representa o perfil da superfícieantes do processo de grenalhagem, (b) representa o perfil da superfície apóso processo de grenalhagem no Exemplo 1, e (c) representa o perfil da super-fície após o processo de grenalhagem no Exemplo Comparativo 3.
[FIGURA 2] Um diagrama mostrando os perfis de superfíciede uma liga de alumínio com uma rugosidade de superfície de 2,9 μηη antese após o processo de grenalhagem, onde (a) representa o perfil da superfí-cie antes do processo de grenalhagem, (b) representa o perfil da superfícieapós o processo de grenalhagem no Exemplo 2, e (c) representa o perfil dasuperfície após o processo de grenalhagem no Exemplo Comparativo 4.
[FIGURA 3] Um diagrama mostrando os perfis de superfíciede uma liga de titânio com uma rugosidade de superfície de 1,64 μηι antes eapós o processo de grenalhagem, onde (a) representa o perfil da superfícieantes do processo de grenalhagem, e (b) representa o perfil da superfícieapós o processo de grenalhagem no Exemplo 3.
[FIGURA 4] Um diagrama mostrando os perfis de superfíciede uma liga de titânio com uma rugosidade de superfície de 3,2 μιτι antes eapós o processo de grenalhagem, onde (a) representa o perfil da superfíciedo processo de grenalhagem, e (b) representa o perfil da superfície após oprocesso de grenalhagem no Exemplo 4.
[FIGURA 5] Um gráfico mostrando a relação entre o tamanhomédio de partícula do material jateado e a rugosidade de superfície.
[FIGURA 6] Uma fotografia de microscópio eletrônico da su-perfície da fratura de fadiga de um espécime do Exemplo 5.
[FIGURA 7] Uma fotografia de microscópio eletrônico da su-perfície da fratura de fadiga de um espécime do Exemplo Comparativo 5.
Melhor Forma de Execução da InvençãoUma descrição de configurações do processo para produção deum componente metálico conforme a presente invenção está apresentadaabaixo, em relação aos desenhos.
No processo para produção de um componente metálico con-forme a presente invenção, é usado um material de liga leve ou um materialde aço. Exemplos das ligas leves incluem ligas de alumínio e titânio.
No processo para produção de um componente metálico con-forme a presente invenção, as partículas ( material de jateamento) usadasno processo de grenalhagem do material metálico são partículas duras deum metal, cerâmica ou vidro ou similares, e são preferivelmente partículasde cerâmica tais como partículas de alumina ou de sílica.
Em tratamentos convencionais por processo de grenalhagem, éusado um material jateado com um tamanho de partícula de cerca de 0,8mm, mas na presente invenção é usado um material de jateamento com umtamanho médio de partícula de não mais que 200 μιτι. O tamanho médio departícula do material jateado é preferivelmente de não menos que 10μιτι ede não mais que 200 μm, e é ainda mais preferivelmente de não menos que30 μm e de não mais que 100 μm. Se o tamanho médio de partícula do ma-terial jateado for maior que 200 μm, então a energia cinética excessivamentegrande das partículas provoca danos à superfície o material, significandoque uma melhoria satisfatória na vida de fadiga não pode ser alcançada.Além disso, se o tamanho médio de partícula do material jateado for menorque 10 μm, então entupimentos e similares do material de jateamento signi-fica que um estado de pulverização estável é muito difícil.
A velocidade do material de jateamento é regulada pela pressãodo ar da corrente de ar comprimido. Quando se aplica o processo de grena-lhagem conforme a presente invenção, a pressão do ar é preferivelmente denão menos que 0,1 MPa e de não mais que 1 Mpa, e é ainda mais preferi-velmente de não menos que 0,3 Mpa e de não mais que 0,6 MPa. Se apressão do ar for maior que 1 MPa, então a energia cinética excessivamentegrande das partículas provoca danos à superfície do material, significandoque uma melhoria satisfatória na vida de fadiga não pode ser alcançada.Além disso, se a pressão do ar for menor que 0,1 MPa, então alcançar-seum estado estável de pulverização torna-se muito difícil.
As partículas do material de jateamento tem preferencialmente aforma esférica. A razão para esta preferência é que se as partículas do ma-terial de jateamento forem afiadas, então a superfície do componente metáli-co pode tornar-se danificada.
A cobertura por processo de grenalhagem é preferivelmente nãomenos que 100% e não mais que 1.000%, e é ainda mais preferivelmentenão menos que 100% e não mais que 500%. A níveis de cobertura de 100%ou menos, uma melhoria satisfatória na resistência à fadiga não pode serobtida. Além disso, níveis de cobertura de 1.000% ou mais são também in-desejáveis, uma vez que o aumento na temperatura na superfície do materi-al provoca uma redução no estresse residual compressivo na superfície maisexterna, e uma melhoria satisfatória na resistência à fadiga não pode serobtida.
Um componente metálico que tenha sido jateado sob as condi-ções descritas acima exibe preferivelmente as propriedades de superfície(estresse residual compressivo da superfície e rugosidade de superfície)descritas abaixo.
[Estresse Residual Compressivo da Superfície]
Em um componente metálico que tenha sofrido processo degrenalhagem de acordo com a presente invenção, existe um alto estresseresidual compressivo de não menos que 150 MPa ou na superfície mais ex-terna do material, ou dentro da sua vizinhança. Como resultado, a superfícieé reforçada e ocorre falha de fadiga não na superfície, mas no interior domaterial, significando que a vida de fadiga aumenta significativamente.
[Rugosidade de Superfície]
O tratamento por processo de grenalhagem na presente inven-ção é executado de forma que não haja quase nenhuma mudança na rugo-sidade da superfície durante o curso do tratamento. A razão da rugosidadeda superfície após o processo de grenalhagem em relação à rugosidade dasuperfície antes do processo de grenalhagem é preferivelmente de não me-nos que 0,8 e de não mais que 1,5. Se a razão da rugosidade da superfícieexceder 1,5 , então a superfície do componente metálico após o processo degrenalhagem tende a ser áspera, o que resulta em danos à superfície e podeprovocar uma redução indesejável na vida de fadiga.
Aplicando-se o processo de grenalhagem ao material metálicosob as condições acima, é obtido um componente metálico de superfícietratada da presente invenção.
Uma descrição mais detalhada do processo para produção deum componente metálico conforme a presente invenção está apresentado abaixo usando-se uma série de exemplos e exemplos comparativos.
(Exemplo 1 e Exemplo 2)
Uma chapa de um material de liga de alumínio (7050-T7451,dimensões: 19 mm χ 76 mm χ 2,4 mm) foi usado como espécime de teste.Uma superfície desse espécime foi jateado usando-se um material de jatea- mento composto de partículas cerâmicas de alumina/sílica com um tamanhomédio de partícula (tamanho de partícula mais freqüente) de não mais que50 μιη, sob condições incluindo uma pressão de ar de 0,4 MPa e um tempode pulverização de 30 segundos.
Dois materiais de liga de alumínio tendo diferentes rugosidadesde superfície foram preparados como materiais de jateamento. No exemplo1, foi usado um material de liga de alumínio com uma rugosidade de superfí-cie de 1,2 μιτι antes do jateamento, enquanto no Exemplo 2, foi usado ummaterial de liga de alumínio com uma rugosidade de superfície de 2,9 μιτιantes do jateamento.
Um equipamento de jateamento dinâmico de micropartículas(modelo número: P-SGF-4ATCM-401, produzido pela Fuji ManufacturingCo., Ltd.) foi usado como equipamento de processo de grenalhagem.
Após o jateamento, foram medidos a rugosidade da superfície, oestresse residual compressivo, e o grau de formação dos espécimes de tes-te.
As condições para jateamento no Exemplo 1 e no Exemplo 2, osvalores de rugosidade de superfície para os espécimes de teste antes e a-pós o jateamento, e o estresse residual compressivo, a rugosidade da super-fície e o grau de deformação dos espécimes de teste após o jateamento es-tão mostrados na Tabela 1. Além disso, os perfis da superfície antes e apóso jateamento no exemplo 1 estão mostrados na FIGURA 1(a) e na FIGURA1(b) respectivamente, e os perfis da superfície antes e após o jateamento noExemplo 2 estão mostrados na FIGURA 2(a) e na FIGURA 2(b) respectiva-mente.
(Exemplo Comparativo 1 e Exemplo Comparativo 2)Com exceção da substituição do material de jateamento por par-tículas de zircônia convencional tendo um tamanho médio de partícula (ta-manho de partícula mais freqüente) de 250 μιτι, o jateamento no ExemploComparativo 1 e no Exemplo Comparativo 2 foi executado da mesma formaque no Exemplo 1 e no Exemplo 2, respectivamente.
As condições para o jateamento do Exemplo Comparativo 1 edo Exemplo Comparativo 2, os valores de rugosidade de superfície para osespécimes de teste antes e após o jateamento, e o estresse residual com-pressivo, a rugosidade da superfície, o grau de deformação e a vida de fadi-ga dos espécimes de teste após o jateamento estão mostrados na tabela 1.(Exemplo Comparativo 3 e Exemplo Comparativo 4)Com exceção da substituição do material de jateamento por par-tículas de aço Iingotado convencional tendo um tamanho médio de partícula(tamanho de partícula mais freqüente) de 500 a 800 μιτι, o jateamento noExemplo Comparativo 3 e no Exemplo Comparativo 4 foi executado damesma maneira que no Exemplo 1 e no Exemplo 2,respectivamente.
As condições para jateamento no Exemplo Comparativo 3 e noExemplo Comparativo 4, os valores da rugosidade da superfície para os es-pécimes de teste antes e depois do jateamento, e o estresse residual com-pressivo, rugosidade de superfície, grau de deformação e vida de fadiga dosespécimes de teste após o jateamento estão mostrados na Tabela 1. Alémdisso, o perfil de superfície antes e após o jateamento no Exemplo Compara-tivo 3 está mostrado na FIGURA 1(c), e o perfil de superfície antes e após ojateamento no Exemplo Comparativo 4 está mostrado na FIGURA 2(c).(Exemplo 3 e Exemplo 4)
Com exceção da substituição dos espécimes de teste por umachapa de material de liga de titânio (TÍ-6AI-4V [um material recozido] dimen-sões: 19 mm χ 76 mm χ 2,4 mm), o jateamento no Exemplo 3 e no Exemplo4 foi executado da mesma maneira que no Exemplo 1 e no Exemplo 2, res-pectivamente.
Dois materiais de liga de titânio tendo diferentes rugosidades desuperfície foram preparados como materiais jateados. No Exemplo 3, foi u-sado um material de liga de titânio com uma rugosidade de superfície de1,64 μηι antes do jateamento, enquanto que no Exemplo 2 foi usado um ma-terial de liga de titânio com uma rugosidade de superfície de 3,2 μηι antes dojateamento.
As condições de jateamento no Exemplo 3 e no Exemplo 4, osvalores de rugosidade de superfície para os espécimes de teste antes e a-pós o jateamento, e o estresse residual compressivo, a rugosidade de super-fície, o grau de deformação e a vida de fadiga dos espécimes de teste apóso jateamento estão mostrados na Tabela 1. A vida de fadiga foi avaliada e-xecutando-se um teste de tensão-tensão de fadiga (razão de estresse R =0,1 , estresse máximo: 345 MPa) em um espécime de teste em forma debarra redonda lisa tendo um comprimento de 13 mm e um diâmetro de bitolade 6,35 mm. Além disso, os perfis de superfície antes e após o jateamentono Exemplo 3 estão mostrados na FIGURA 3(a) e na Figura 3(b) respecti-vamente, e os perfis de superfície antes e após o jateamento no Exemplo 2estão mostrados na Figura 4(a) e na Figura 4(b) respectivamente.<table>table see original document page 14</column></row><table>
Dos resultados mostrados na Tabela 1 e na FIGURA 1 à FIGU-RA 4 é evidente que comparado com o tratamento por processo de grena-lhagem no Exemplo Comparativo 1 ao Exemplo Comparativo 4 que usarammateriais de jateamento convencionais, tratamentos por processo de grena-Ihagem no Exemplo 1 ao Exemplo 4 que usaram um material de jateamentocom micropartículas renderam uma menor variação na rugosidade da super-fície por todo o curso do jateamento. Imagina-se que, como resultado, o pro-cesso de grenalhagem no Exemplo 1 ao Exemplo 4 resulta em menos danosà superfície do material. Além disso, no jateamento do Exemplo 1 e do E-xemplo 2, um estresse residual compressivo maior foi confirmado no materi-al após o jateamento do que o observado após o jateamento no ExemploComparativo 1 ao Exemplo Comparativo 4. Conseqüentemente, o jateamen-to no exemplo 1 ao Exemplo 4 permite que sejam obtidos membros de ligaque tenham excelentes propriedades de fadiga.
Além disso, comparado com os tratamentos por processo degrenalhagem no Exemplo Comparativo 3 e no Exemplo Comparativo 4, ostratamentos por processo de grenalhagem no Exemplo 1 ao Exemplo 4 re-sultam em um menor grau de deformação no espécime de teste. Conse-qüentemente, o processo de grenalhagem no exemplo 1 ao Exemplo 4 re-move a necessidade de cobertura dessas regiões para as quais o aumentono dobramento ou na rugosidade de superfície provaram ser problemáticos,significando que as etapas de anexação e remoção de uma máscara sãotambém desnecessárias, e como resultado não se incorre em custos extrasno jateamento.
(Exemplo de Referência)
A relação entre o tamanho médio de partícula (diâmetro médio)(tamanho de partícula mais freqüente) do material de jateamento e a rugosi-dade de superfície quando as superfícies dos materiais de liga de alumínio(7050-T7451) tendo valores nominais de rugosidade de superfície de 8 0,2 μm (micropolegadas), 1,6 μηι (63 micropolegadas) e 3,2 μηι (125 micro-polegadas) foram jateados está mostrada na FIGURA 5. Conforme mostradona FIGURA 5, fica claro que existe uma relação linear entre o tamanho mé-dio de partícula e a rugosidade da superfície, com a rugosidade de superfícieaumentando com o aumento do tamanho médio de partícula. Além disso, éobservada uma tendência onde valores menores de rugosidade de superfí-cie inicial rendem uma maior variação na rugosidade de superfície nas mu-danças de tamanho médio de partícula, e quando o tamanho médio de parti-cuia se aproxima do tamanho médio de partícula (cerca de 0,8 mm) dos ma-teriais de jateamento usados nos tratamentos típicos por processo de grena-Ihagem, o efeito da rugosidade inicial de superfície é quase inexistente, coma rugosidade de superfície após o jateamento sendo substancialmente igualpara todos os materiais de liga de alumínio especificados.
(Exemplo 5)
A área em torno do furo dentro de um espécime de teste com-posto de uma chapa plana de uma liga de titânio (T1-6AI-4V [um materialrecozido]) com um furo nela formado foi jateada da mesma maneira que noExemplo 3. Nenhum processamento tal como chanfradura ou arredonda-mento das bordas do furo foi executado antes do jateamento. Após o testede fadiga, a superfície da fratura de fadiga foi inspecionada usando-se ummicroscópio eletrônico. A FIGURA 6 é uma fotografia feita no microscópioeletrônico da superfície da fratura de fadiga do espécime do Exemplo 5. Nafigura, a seta indica a origem da fratura de fadiga.
Da fotografia do microscópio eletrônico da FIGURA 6 é evidenteque a origem da fratura de fadiga está em várias dezenas de μηι dentro dasuperfície interna do furo dentro do espécime do Exemplo 5.
Os resultados da execução de um teste de fadiga (um teste detensão-tensão de fadiga, razão de estresse R = 0,1) usando a chapa planacontendo um furo mencionado acima estão mostrados na Tabela 2. Fica cla-ro que apesar do fato de que nenhum processamento tal como uma chan-fradura ou arredondamento das bordas do furo foi executado, usando umjateamento de micropartículas foi permitida uma melhoria drástica na vida defadiga além do resultado alcançável usando-se um material de jateamentotípico em um espécime de teste que tenha sido submetido ao processamen-to tal como chanfradura ou arredondamento das bordas do furo (vide exem-plo Comparativo 5 abaixo).[Tabela 2]
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(Exemplo Comparativo 5)
As bordas do furo em um espécime de teste composto de umachapa de uma liga de titânio (TÍ-6AI-4V) (material recozido) contendo um furoforam chanfradas, e a área em torno do furo foi então jateada da mesmaforma que no Exemplo Comparativo 3 e no Exemplo Comparativo 4. Apósum teste de fadiga, a superfície da fratura de fadiga foi inspecionada usan-do-se um microscópio eletrônico. A FIGURA 7 é uma fotografia feita em ummicroscópio eletrônico da superfície da fratura de fadiga do espécime doexemplo Comparativo 5. Na figura a seta indica a origem da fratura de fadi-ga.
Da fotografia feita no microscópio eletrônico da FIGURA 7 é evi-dente que a origem da fratura de fadiga ocorre na porção chanfrada da bor-da do furo no exemplo Comparativo 5.
A comparação do Exemplo 5 e do Exemplo Comparativo 5 reve-la que o jateamento com micropartículas, mesmo quando nenhuma chanfra-dura de borda tenha sido feita, as bordas não agem como origem de fraturade fadiga. Resultados similares foram observados para espécimes de testede liga de alumínio e de aço. Com base nesses resultados, pode ser decla-rado que o processo de grenalhagem conforme a presente invenção nãoapenas permite a prevenção de rebarbas provocadas pela deformação plás-tica das bordas, mas também reforça toda a superfície incluindo as bordas, emelhora as propriedades de fadiga.
Além disso, tirando-se vantagem do fato de que o processo degrenalhagem conforme a presente invenção produz um grau mínimo de de-formação plástica, o processo de grenalhagem pode também ser executadoem porções de furos de precisão, que até agora foram incapazes de seremjateados e, portanto, requereram revestimento.
Claims (6)
1. Processo para produção de um componente metálico, com-preendendo uma etapa de projeção de partículas na superfície de um mate-rial metálico compreendendo uma liga leve ou um aço, em queo tamanho médio de partícula é de não mais que 200 μm, ea razão da média aritmética da rugosidade da superfície do ma-terial metálico após a etapa de projeção em relação à média aritmética darugosidade da superfície do material metálico antes da etapa de projeção éde não menos que 0,8 e não mais que 1,5.
2. Processo para produção de um componente metálico de a-cordo com a reivindicação 1, em que a média aritmética da rugosidade dasuperfície do material metálico antes da etapa de projeção é de não menosque 0,7 μηι e não mais que 65 μηι.
3. Processo para produção de um componente metálico de a- cordo com a reivindicação 1 ou 2, em que o valor absoluto do estresse resi-dual compressivo na superfície do material metálico após a etapa de proje-ção é de não menos que 150 MPa.
4. Processo para produção de um componente metálico de a-cordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, em que a projeção das partículas na superfície do material metálico é executada sem o uso de umamáscara para cobrir a superfície do material metálico.
5. Processo para produção de um componente metálico de a-cordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, em que nem chanfraduranem arredondamento de bordas do material metálico são executados antesda etapa de projeção.
6. Membro estrutural tendo um componente metálico produzidousando-se o processo como definido em qualquer uma das reivindicações 1a 5.
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