Estudo do efeito da pré-deformação no comportamento à fadiga da liga de magnésio WE43

Abstract

As ligas de magnésio são cada vez mais utilizadas na indústria dada a sua elevada resistência mecânica tendo em conta a sua densidade. Devido a estas caraterísticas, este tipo de materiais tem tido especial aplicação no setor aeronáutico. Neste setor, como em vários outros, os materiais estão sujeitos a carregamentos cíclicos. Deste modo, a rotura por fadiga torna-se num dos fatores mais prováveis para a falha em serviço destes componentes. Assim sendo, é importante conhecer as propriedades mecânicas cíclicas destes materiais para deste modo reduzir o risco de rotura por fadiga. Por outro lado, como os componentes são suscetíveis à ocorrência de estágios de pré-deformação, quer durante a fase de produção, quer durante a fase de montagem, é também importante perceber qual o efeito da pré-deformação no comportamento à fadiga.Nesta dissertação, pretende-se estudar o efeito da pré-deformação na liga de magnésio WE43 quando solicitada no regime de fadiga oligocíclica. Numa primeira fase, realizaram-se ensaios de fadiga oligocíclica em controlo de deformação, com amplitudes de deformação a variar entre 0,5% e 1,1%, considerando valores de pré-deformação de 0%, 4% e 8%. Numa segunda fase, analisou-se a resposta tensão-deformação, tal como a relação deformação-vida e a relação energia-vida, comparando-se sempre o efeito da pré-deformação. Por fim, realizou-se uma análise das superfícies de fratura por microscópia eletrónica de varrimento para a observação dos principais mecanismos de fratura.Os resultados obtidos a partir das curvas deformação-vida mostram que, para vidas mais curtas, a liga aparenta ter um melhor comportamento à fadiga quando é aplicada uma pré-deformação de 8%. Para vidas mais longas, a liga sem pré-deformação apresenta um melhor comportamento à fadiga.

Magnesium alloys are progressively being used in industry due to their high mechanical strength in view of their density. Due to these characteristics, this type of material has special application in the aeronautical sector. In this sector, as in others, materials are subject to cyclic loading. Consequently, fatigue failure becomes one of the most likely factors for these components to fail in service. Therefore, it is important to know the cyclic mechanical properties of these materials to reduce the risk of failure due to fatigue. On the other hand, as the components experience pre-strain, either during the production phase or during the assembly phase, it is also important to understand the effect of pre-strain on the fatigue behaviour.The main objective of the work presented is to study the pre-strain effect on the fatigue behaviour of WE43 magnesium alloy. In a first phase, tests were carried out in strain control, with strain amplitudes going from 0.5% to 1.1%, considering pre-strain values of 0%, 4% and 8%. In a second phase, the stress-strain response and the strain-life and energy-life relationships were obtained, always assessing the effect of pre-strain. Finally, the fracture surfaces were observed by scanning electron microscopy in order to identify the main fracture mechanisms.The results from the strain-life curves showed that for shorter lives, the alloy seems to have better fatigue behaviour when an 8% pre-strain is applied. For longer lives, the alloy without pre-strain has better fatigue behaviour.