Concepção, fabricação e avaliação de um dispositivo de ensaio de fadiga por fretting em fios de alumínio de cabos condutores

Abstract

O presente trabalho tem como objetivos a concepção, fabricação e avaliação de um Dispositivo de Fadiga por Fretting em fios de alumínio que funciona acoplado a uma máquina de ensaio universal (MTS). No setor elétrico a fadiga por fretting é a principal causa de falha em cabos de transmissão de energia. Estas falhas são causadas por vibrações de origem eólica e surgem principalmente nos pontos de restrição ao movimento oscilatório tais como grampos de suspensão, espaçadores e amortecedores. O dispositivo foi projetado baseado na avaliação do fenômeno de fadiga por fretting, e este projeto levou a produção de um conjunto de especificações que incluiu todas aquelas necessárias para atender os requisitos previstos para este tipo de teste. O dispositivo permite a execução de testes de fadiga por fretting sob condições controladas de carga, que permite a análise detalhada de parâmetros que influenciam o processo de fadiga por fretting, quais sejam, força de atrito, nível de desgaste e morfologia da superfície de desgaste. Dessa forma o dispositivo atende as duas necessidades primordiais para que haja fretting, ou seja, o movimento cíclico de escorregamento entre as duas superfícies em contato e a força de contato entre elas. A carga cisalhante que provoca o microdeslizamento é induzida através da estrutura do dispositivo que é fixado a um atuador hidráulico no topo da máquina de ensaio. Sendo assim o dispositivo oscila livremente na direção vertical. Por fim, realizaram-se testes de avaliação a fim de verificar que o dispositivo atenda aos requisitos do caderno de encargos. Aperfeiçoamentos e alterações foram realizados para concluir essa meta. Outro objetivo desses testes foi a geração de uma curva S-N para o fio de cabo de alumínio liga 6201 termicamente tratado (CAL 900) e dessa forma obter uma previsão da vida em fadiga desse fio. Para concluir esse trabalho, as superfícies de falha dos fios foram analisadas através do Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV). O dispositivo desenvolvido neste trabalho mostrou-se capaz de induzir a fadiga por fretting em fios de ensaio, tal como ocorre nos fios de um condutor na região do grampo de suspensão. Visando avaliar o desempenho e validar o dispositivo, testes experimentais de fadiga por fretting foram realizados em fios de alumínio da liga 6201, com pressão de contato de 250N. viii Baseado nos resultados obtidos concluiu-se que, nas condições de teste adotadas, o dispositivo desenvolvido neste trabalho atende aos requisitos do projeto e que o fenômeno de fadiga por fretting em fios de alumínio de cabos condutores é reproduzido de forma eficaz.