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Título: Caracterização do comportamento mecânico de engrenagens poliméricas produzidas por manufatura aditiva.
Autor(es): Costa, Rafael Victor Pires
Orientador(es): Sousa, Diogo Antônio de
Membros da banca: Sousa, Diogo Antônio de
Silva, Washington Luís Vieira da
Tayer, Sávio Sade
Palavras-chave: Fadiga
Engrenagens
Desgaste mecânico - coeficiente
Indústria manufatureira - engrenagens
Engrenagens - VDI 2736
Data do documento: 2021
Referência: COSTA, Rafael Victor Pires. Caracterização do comportamento mecânico de engrenagens poliméricas produzidas por manufatura aditiva. 2021. 56 f. Monografia (Graduação em Engenharia Mecânica) - Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2021.
Resumo: O presente trabalho teve como objetivo o estudo do comportamento mecânico de engrenagens compostas por polímeros e produzidas por manufatura aditiva. O uso de novos materiais na engenharia, em especial os polímeros, se intensificou a partir da década de 1980. Esta classe de materiais compõe desde de peças estruturais até engrenagens, e têm sido amplamente utilizados na engenharia. Entretanto, não há ainda informação relevante sobre a performance de engrenagens compostas por polímeros. Para tal, 60 engrenagens foram disponibilizadas por uma empresa do ramo de polímeros para que fossem ensaiadas e analisadas. As engrenagens foram submetidas à análise de qualidade dimensional, à ensaios de fadiga e análise tribológica, em um ambiente de temperatura controlado, sob duas temperaturas distintas. Todos os testes foram realizados conforme a norma VDI 2736-4. Os resultados apontaram que as engrenagens tiveram baixa qualidade dimensional, de acordo com a norma DIN 3963, sendo que a maioria se situou fora do intervalo de referência da norma (“>12”). Os ensaios de fadiga e análise tribológica mostraram que as engrenagens falham por fadiga antes de falharem por desgaste, sendo os modos de falha fusão e deformação. Um acréscimo na temperatura de referência de 50°C reduziu a resistência a fadiga em 30%. As análises também demonstraram que o material empregado nas engrenagens é mais resistente ao desgaste do que ABS e PA, e mais resistente à fadiga do que o ABS e o PLA; materiais frequentemente utilizados na manufatura aditiva. Desta forma, os testes de fadiga e análise tribológica caracterizaram o comportamento mecânico das engrenagens, definindo modo de falha e vida útil.
Resumo em outra língua: This work aimed to study the mechanical behavior of gears composed of polymers and produced by additive manufacturing. The use of new materials in engineering, especially polymers, has been intensified from the 1980s onwards. This class of materials ranges from structural parts to gears, and have been widely used in engineering. However, there is still no relevant information about the performance of gears composed of polymers. To this end, 60 gears were made available by a polymer producer company for testing and analysis. The gears were submitted to dimensional quality analysis, fatigue tests and tribological analysis, in a controlled temperature environment, at two different temperatures. All tests were carried out in accordance with the VDI 2736-4 standard. The results showed that the gears had low dimensional quality, in accordance with DIN 3963, and most of them were outside the reference range of the standard (“>12”). Fatigue tests and tribological analysis showed that gears fail due to fatigue before failing due to wear and the failure modes were melting and deformation. An increase of 50°C at the reference temperature reduced fatigue strength by 30%. The analysis also showed that the material used in the gears is more wear resistant than ABS and PA, and more fatigue resistant than ABS and PLA; materials often used in additive manufacturing. Thus, fatigue tests and tribological analysis characterized the mechanical behavior of the gears, defining failure mode and useful life.
URI: http://www.monografias.ufop.br/handle/35400000/3303
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