Análise estatística sobre a influência do tratamento térmico e do acabamento superficial na vida em fadiga do aço aeronáutico ABNT 4340 pela distribuição de Weibull

Abstract

Tendo em vista que a fadiga é um dos principais fenômenos a serem considerados em qualquer projeto de engenharia, principalmente na aviação, e devido à alta frequência de falhas operacionais decorrentes dela, visou-se nesse trabalho realizar um estudo com especial ênfase acerca desse tema avaliando a influência de determinadas variáveis de forma estatística. Para isso foi utilizada a Distribuição de Weibull em resultados de ensaios de fadiga de corpos de prova de aço ABNT 4340, utilizado em trens de pouso de aeronaves, sob quatro diferentes condições de tratamento térmico e três diferentes condições de acabamento superficial. A partir dos parâmetros de Weibull, foi possível estimar a vida útil dos materiais para cada condição com 95% de confiabilidade e com isso traçar curvas S-N mais precisas avaliando o tratamento térmico e o acabamento superficial mais adequados dentre os estudados. Foi constatado que uma menor temperatura de tratamento térmico e uma menor rugosidade de acabamento superficial implicam na melhoria da vida em fadiga e aumento significativo da tensão de operação suportada para altos ciclos.

Given that fatigue is one of the main phenomena to be considered on any engineering project, especially in aviation, and due to the high frequency of operational failures resulting from it, this work aims to conduct a study with greater precision on this subject by evaluating the influence of certain variables statistically. To achieve this, Weibull distribution was used in fatigue test results of 4340 steel speciments used on aircraft landing gears under 4 different heat treatment conditions and 3 different surface finish conditions. From the Weibull parameters, it was possible to estimate the material usefull life for each condition with 95% reliability and draw more accurate S-N curves evaluating the most appropriate heat treatment and surface treatment among the studied ones. It was concluded that a lower heat treatment temperature and a lower surface finish roughness lead to improved fatigue life and a significant increase in operating stress supported for high cycles.