ANÁLISE DAS CAUSAS E MECANISMOS ASSOCIADOS À FALHA POR FRAGILIZAÇÃO POR HIDROGÊNIO EM FIXADORES DE ALTA RESISTÊNCIA MECÂNICA
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Data
2023-07
Autores
Orientador
Izquierdo, Rafael Crespo
Banca
Rosa, Guilherme Cortelini Da
Hackenhaar, William
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Editor
Resumo
A exigência de reduzir os eventos associados à problemas de qualidade nos produtos, principalmente itens automotivos, aumentou de forma significativa na indústria ao longo dos anos, afim de evitar riscos envolvendo a segurança dos consumidores e custos com paradas de linha e recall. A falha por fragilização por hidrogênio é um dos eventos mais catastróficos em fixadores de alta resistência mecânica, tendo em vista que, sua ocorrência é a quebra retardada após o parafuso ter sido submetido ao esforço de tensão axial por um determinado período. O presente trabalho propõe um procedimento experimental para investigar quais são os processos e as propriedades mecânicas que são mais susceptíveis a falha por fragilização por hidrogênio em fixadores de alta resistência. Para isso, ensaios de aperto foram realizados para verificar o nível de fragilização do produto, assim como, análises mecânicas (dureza e resistência à tração) para verificar a sua relação com a falha. Segundo, já previsto pela literatura, uma parcela de fixadores com maior resistência mecânica combinados com o revestimento galvanizado devem romper devido a infiltração de hidrogênio no metal, após serem tensionados nos ensaios de aperto. Com base nos resultados, foi possível sugerir possíveis melhorias para o produto e para o processo de fabricação, evitando perdas em retrabalho ou descarte de produto não conforme, que geram custos de não qualidade. Portanto, para atender plenamente as expectativas do cliente em relação à performance e à qualidade dos elementos de fixação de alta resistência mecânica, algumas medidas, como, por exemplo, a alteração do projeto (mudança do revestimento de eletrodeposição de zinco para um revestimento organometálico), ou processos alternativos (adição de processo de tratamento térmico de “desidrogenização” para remoção do hidrogênio da superfície do metal) são fundamentais para minimizar ou eliminar os riscos de fragilização por hidrogênio.
The requirement to reduce events associated with quality problems in products, especially automotive items, has increased significantly in the industry over the years, in order to avoid risks involving consumer safety and cost with assembly line stops and recalls. Failure due to hydrogen embrittlement is one of the most catastrophic events in fasteners of high mechanical strength, considering that its occurence is delayed breakage after the screw has been submitted to axial tension stress tension for a period of time. The presente work proposes na experimental procedure to investigate which are the process and mechanical Properties that are most susceptible to hydrogen embrittlement failure in high strength fasteners. For this, tightening test were carried out to verify the level of embrittlement of the product, as well as mechanical analyzes (harness and tensile strngth) to verify its relationship with failure. According to literature, a portion of fasteners with greater mechanical resistence combinaed with the galvanized coating must break due to hydrogen infiltration in the metal (steel), after being tensioned in the tightening test. Based on the results, it will be possible to suggest improvements for the product and for the manufacturing process, avoiding losses in rework or disposal of nonconforming product, which generate non-quality cost. Therefore, in order to fully meet the customer’s expectations regarding the performance and quality of the high mechanical resistance fasteners, some measures, such as, for example, changing the desing project (change from the zinc electrodepositation coating to na zinc flake organometallic coating) or alternative process (addition of a heat treatment process to remove hydrogen from the metal surface), are essential to minimize or eliminate the risk of hydrogen embrittlement.
The requirement to reduce events associated with quality problems in products, especially automotive items, has increased significantly in the industry over the years, in order to avoid risks involving consumer safety and cost with assembly line stops and recalls. Failure due to hydrogen embrittlement is one of the most catastrophic events in fasteners of high mechanical strength, considering that its occurence is delayed breakage after the screw has been submitted to axial tension stress tension for a period of time. The presente work proposes na experimental procedure to investigate which are the process and mechanical Properties that are most susceptible to hydrogen embrittlement failure in high strength fasteners. For this, tightening test were carried out to verify the level of embrittlement of the product, as well as mechanical analyzes (harness and tensile strngth) to verify its relationship with failure. According to literature, a portion of fasteners with greater mechanical resistence combinaed with the galvanized coating must break due to hydrogen infiltration in the metal (steel), after being tensioned in the tightening test. Based on the results, it will be possible to suggest improvements for the product and for the manufacturing process, avoiding losses in rework or disposal of nonconforming product, which generate non-quality cost. Therefore, in order to fully meet the customer’s expectations regarding the performance and quality of the high mechanical resistance fasteners, some measures, such as, for example, changing the desing project (change from the zinc electrodepositation coating to na zinc flake organometallic coating) or alternative process (addition of a heat treatment process to remove hydrogen from the metal surface), are essential to minimize or eliminate the risk of hydrogen embrittlement.
Descrição
Palavras-chave
Falha por fragilização por hidrogênio; fixadores de alta resistência mecânica; Propriedades mecânicas; Quebra; Custo de não qualidade; Hydrogen embrittlement failure; High strength fasteners; Mechanical properties; Break; Non-quality cost
Citação
RICHTER, Ralf Richter. ANÁLISE DAS CAUSAS E MECANISMOS ASSOCIADOS À FALHA POR FRAGILIZAÇÃO POR HIDROGÊNIO EM FIXADORES DE ALTA RESISTÊNCIA MECÂNICA. 2023. Monografia (Graduação em Engenharia Mecânica) – Universidade do Vale do Taquari - Univates, Lajeado, 03 jul. 2023. Disponível em: http://hdl.handle.net/10737/3866.