A importância da análise de falhas de metais para o controle de qualidade dos processos industriais
As peças metálicas estão presentes em diversos produtos e representam uma parcela significativa de vários itens do nosso dia a dia, até mesmo em relação ao maquinário utilizado na produção de bens de consumo.
Por essa razão, os estudos e pesquisas realizados na área metalúrgica são de extrema importância para todos processos industriais, já que eles garantem o cumprimento de especificações técnicas dos consumidores e evitam falhas prematuras e acidentes. Um conceito adotado por muitas companhias que objetivam melhorar e assegurar a qualidade dos produtos é o de confiabilidade, que é definida pela probabilidade de um sistema executar sua função durante um tempo específico sem que haja falhas (Kapur e Lamberson 1997, Majeske 2003). ![endif]--
Fig 1. Fratura em uma peça metálica. Fonte:< https://www.mecanicaindustrial.com.br/metodos-para-investigar-falhas-no-metal/>
Como em outros materiais, as ligas metálicas podem gerar falhas decorrentes por diversas razões. Assim, é comum que seja realizado um conjunto de testes importantes e minuciosos para o controle de qualidade do aço, denominado análise de falhas. Ela corresponde à uma série de procedimentos padrões que visam identificar as possíveis causas dos fenômenos de fratura observados nas peças, ou seja, a análise metalúrgica permite expor o tipo de solicitação imposta que excedeu a capacidade do material. Nela, as técnicas também são utilizadas para recomendar mudanças que solucionem os problemas de performance da peça.
Através de métodos de observação, de inspeção e técnicas laboratoriais, o estudo permite determinar os mecanismos de falha (como fadiga, desgaste, corrosão, sobrecarga, etc.), sintomas, causas e consequências. Para que ele seja feito corretamente, é necessário que a amostragem da peca seja feita com cautela, pois a retirada de regiões estratégicas permite que sejam tiradas conclusões consistentes sobre o problema.
As falhas físicas nos materiais podem ser divididas em diversas categorias, dependendo do sistema de classificação usado, podendo ser separadas por distorção ou deformação indesejada, tipo de fratura, corrosão e desgaste, por exemplo. Elas são causadas por erros nos processos de projeção, fabricação, manutenção ou operação da peça.
Dentre das inúmeras razoes que podem acarretar sua ocorrência, podemos citar a presença de defeitos de fabricação na liga metálica, como vazios, segregações, inclusões e fissuras.
Além disso, os componentes de liga, bem como o tratamento térmico a ela submetido, conferem propriedades mecânicas singulares ao aço, fazendo com que cada um seja recomendado a uma aplicação. Portanto, a utilização de aços não prescritos a cada caso faz com que o material não tenha o comportamento desejado, sendo, também, uma causa do aparecimento de falhas nas peças.
Outro fator responsável pelo surgimento de trincas é em relação aos métodos de soldagem, visto que as altas temperaturas utilizadas nesses processos geram alterações na microestrutura da liga e, consequentemente, nas suas propriedades mecânicas.
É comum, também, que esse tipo de problema apareça quando a peça não foi projetada corretamente. Nesse caso, a própria geometria do dispositivo pode leva-lo ao colapso. Isso ocorre porque, muitas vezes, o material sofre sobrecarga ou desgaste de maneira indesejada.
Como podemos observar, existem diversas causas para a aparição de falhas nos metais. Por isso, ao testar esses materiais, buscamos avaliar e otimizar seus processos de produção.
Durante o estudo, determina-se a qualidade das ligas utilizadas através da análise química de corpos-de-prova. Os resultados obtidos são comparados com os valores estipulados pelas normas técnicas de composição desses materiais, verificando se os aços são correspondentes e se encaixam no que é recomendado para sua aplicação.
Também são testados níveis de segurança e confiabilidade através de uma série de ensaios mecânicos, onde a amostra do material é submetida a diversos testes com o objetivo se mensurar a tenacidade à fratura e a resistência à fadiga.
Essas propriedades também são explicadas através da analise metalográfica, na qual a amostra é observada em microscópios de ponta. Neles, e possível verificar o tamanho, o formato e a composição microestrutural dos grãos, fatores que determinam o comportamento do aço.
Certamente, o valor da análise de falhas para a confiabilidade do consumidor é de grande importância. Isso porque a descoberta da causa raiz de uma fratura é significante para determinar onde estão os erros humanos e processuais que envolvem um produto metálico. Uma vez detectados os problemas, são tomadas medidas corretivas para soluciona-los. Portanto, a realização de tantos estudos nessa área, juntamente com a implementação de melhorias preventivas nos processos, proporcionou o aperfeiçoamento da qualidade dos produtos e dos sistemas de produção.
Referências bibliográficas
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