Análise de Falha é uma técnica multidisciplinar

A análise de falhas mecânicas é uma disciplina cada vez mais concorrida no atual cenário fabril. As indústrias preocupadas com um índice de eficiência cada vez mais elevado e com disponibilidades de equipamentos fabris sem imprevistos, buscam com a aplicação desta técnica a maior confiabilidade operacional.

biela de locomotiva falha dútil - 1 Serviços
Biela de Motor de Locomotiva com Falha. Imagens da Capa da Biela e dos Parafusos da Capa da Biela com Falhas dúteis.

Além da eficiência superior a aplicação da técnica de análise de falhas também reduz o risco operacional dentro das empresas, sendo assim uma disciplina da gestão de riscos dentro da empresa. Além de reduzir o risco operacional, programas de Análise de Falhas de peças e produtos retornados em garantia também reduzem significativamente os Custos de Assistência Técnica e Garantia. 

Falhas Recorrentes

A presença de uma falha recorrente num equipamento gargalo é visto hoje como um grande desafio operacional, normalmente tratado pelas áreas de engenharia de produção e manutenção preventiva dentro das empresas. Também de mesma importância financeira são os produtos que retornam em garantia, que podem se tornar uma despesa elevada caso as causas não seja corretamente identificadas. Porém, nem sempre estas áreas tem as ferramentas, o conhecimento e a disponibilidade de pessoas para uma análise aprofundada do problema. Como sabemos a análise de falhas é uma técnica multidisciplinar que necessita de diversos conhecimentos para encontrar a raiz do problema.

Técnicas para Análise de Falhas

A Testmat nos mais de 20 anos de prestação de serviços nesta área já utilizou diversas técnicas que ajudam o Engenheiro de Falhas a solucionar o problema, dentre elas:

  • Metalografia e Macrografia
  • Microscopia Eletrônica com Análise de Composição Química (Difração de Raios X)
  • Réplica Metalográfica
  • Análise de esforços por Elementos Finitos
  • Reprodução de Falhas (Real e Virtual)
  • Bancos de Dados de materiais com informações sobre: Propriedades Mecânicas, Curvas TTT, Composição Química, entre outros

Os materiais são um componente importante numa análise de falhas. Este pode ter sido fabricados de diferentes formas, como por exemplo, uma matriz ou molde de injeção pode ter sido fabricada com um aço cementado e temperado (cementação), em vez de ter sido submetido a um processo de carbonitretação. São dois processos com resultados parecidos, porém com desempenhos diferentes e para alguns casos a cementação pode não ser o tratamento mais indicado.

O conhecimento destas técnicas de análise dos materiais é importante para quem lida com a análise de falhas diariamente. Enfim, toda a falha mecânica de um equipamento ocorre por deformação, desgaste, corrosão, ou ruptura de algum componente. Cabe ao Engenheiro de Falhas interpretar a falha, identificar o mecanismo e apontar a causa raiz.

A Testmat também realiza treinamentos e cursos nesta área e também temos grupos de trabalho online na área.

Se você não sabe como seus produtos falham, você não saberá como melhorá-los

Análise de falha em Ferramenta
Análise de Falha. Propagação da Falha em Matriz de Conformação.
 
“Se você não sabe como seus produtos falham, você não saberá como melhorá-los”.
Identificar a causa raiz e fundamental para atingir padrões de qualidade superiores em equipamentos e componentes.
 

Importância dos Aspectos Metalúrgicos

As análises de falhas de equipamentos ou componentes realizadas pela Testmat se concentram nos aspectos metalúrgicos e nos esforços mecânicos envolvidos. Este tipo de análise se aplica a qualquer item com falha durante a sua operação, como por exemplo, peças de um equipamento mecânico, juntas soldadas, ou estruturas.

A análise de falha em equipamento identifica a causa raiz mais provável para a falha, podendo-se assim corrigir os fatores que causaram a redução da vida útil do item. Exemplos de causas determináveis são: aplicação incorreta, agressividade do meio, especificações de uso inadequadas, entre outros.

Determinação da Hipótese das Causas Falha

Para a formular uma hipótese das causas para a ocorrência da falha deve-se trabalhar com base na lógica e com base nas cadeias causais, ou seja, o encadeamento dos eventos de falha em que um causa a ocorrência de outro subsequente. As hipóteses de falhas na área metalúrgica de

Análise de Falha por Fadiga
Macrografia da superfície da fratura em eixo acionador. Presença de marcas de fadiga em 100% da fratura desde o início até o ponto de ruptura brusca. Região de início da fratura indicada (setas em vermelho) no diâmetro externo. Propagação da fadiga visível pelas marcas de praia estão indicadas (amarelo). O término da falha se deu no diâmetro interno do eixo, praticamente em seu centro. O início da falha e sua propagação são características de uma solicitação de flexão em rotação, em tensão nominal média com concentração de tensão.

produtos metálicos são desenvolvidas com a avaliação dos mecanismos de falha característicos apresentados pelos produtos em sua fractografia. Informações relevntes são regiões com deformação plástica acentuada como nos parafusos da capa da biela acima, como também a propagação da falha em componente montado após a falha e também a análise macrográfica da fratura com os aspectos típicos do início da quebra (ponto de início) e propagação final da fratura.

Importância da Fractografia na Análise de Falhas

No caso da análise de falhas do eixo apresentado na imagem ao lado, é possível determinar as questões de funcionamento do equipamento, nível de carga de trabalho e até com um pouco de detalhe da fratura os pontos de início da quebra. No caso são visíveis duas fractografias diferentes uma mais clara relacionada à fadiga do item e uma mais escura relacionada com a falha dútil final do eixo. Estes dois tipos de fratura indicam dois carregamentos distintos de trabalho. Esta informações somadas com os dados do equipamento e uso permitem a elaboração de uma ou mais hipóteses de causa de falha que precisam ser validadas pelos ensaios posteriores que serão realizados pelo Engo de Falhas.
A comprovação destes mecanismos pelos ensaios pertinentes compra as hipóteses de falha do item permitindo traçar um plano de melhoria para mitigar a atuação destas causas em outros componentes similares.

Serviços Pós Análise de Falha

Após a análise de falhas as melhorias são implantadas com o suporte da Testmat, juntamente com a revisão da documentação necessária: FMEA, Plano de Controle e Instruções Visuais de Inspeção e Qualidade.

A Testmat desenvolve programas de avaliação de danos, vida residual e confiabilidade para equipamentos. Conforme a necessidade, disponibilizamos um engenheiro especialista na área, que irá atuar residente em sua empresa nas suas análises de falhas. O resultado destas análises será um plano de ação sobre as causas identificadas, obtendo assim a redução dos custos da não qualidade e a melhoria da performance de sua empresa.

A Testmat presta serviços em Análise de Falhas de vários produtos em diversos segmentos da indústria, veja mais aqui.

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