RESUMO Os componentes de equipamentos estão muitas vezes sujeitos a esforços cíclicos, os quais são capazes de provocar falhas, mesmo apenas quando deformações elásticas estão envolvidas. Os processos de fabricação são capazes de afetar a rugosidade e induzir tensões residuais de diferentes intensidades e profundidades, podendo influenciar o desempenho e a vida em serviço de peças manufaturadas. Neste trabalho, foi avaliada a influência dos parâmetros de torneamento (velocidade de corte, avanço e profundidade de usinagem) sobre a rugosidade, tensões residuais e vida em fadiga do aço ABNT 4140 temperado e revenido (40 HRC). A maior influência sobre a rugosidade foi devido à variação do avanço, que gerou maiores rugosidades para valores mais altos de avanço. Observou-se também que os parâmetros de usinagem foram capazes de alterar o perfil das tensões residuais, induzindo tensões de tração e de maior intensidade à medida que a velocidade de corte foi elevada e de tração em profundidades maiores para a combinação de avanço mais elevado e profundidade de usinagem mais baixa. A vida em fadiga do material foi avaliada por meio do teste por flexão rotativa, o qual acusou influência combinada do avanço com a profundidade de usinagem. Para menores avanços, o aumento da profundidade prolongou a vida em fadiga, já para avanços mais elevados o comportamento foi oposto. A vida em fadiga mais longa foi observada após o torneamento sob velocidade de corte e profundidade de usinagem elevadas e aliadas ao menor avanço.
Deep rolling is an effective and economically viable mechanical surface treatment that induces surface deformation by the action of a rolling tool. It is capable of reducing roughness, increasing hardness and inducing compressive residual stresses on the workpiece surface, thus increasing the fatigue strength of the component. This behavior, however, is only achieved with use of suitable parameters. This work investigates the surface topography and fatigue life of hardened AISI 4140 steel subjected to turning followed by deep rolling under distinct conditions. The findings indicates that for the turned samples, roughness increases with turning feed rate, resulting in fatigue life reduction. Deep rolling promotes a roughness reduction and an increase in fatigue life and, surprisingly, the samples with the highest surface roughness after turning achieved the longest fatigue lives after deep rolling. The areal power spectral density (APSD) analysis of the surface topography was able to identify distinct effects of deep rolling for each level of pressure used. The morphology analysis indicates an initial loss of orientation, followed by the creation of a new orientation after deep rolling under high pressures. Furthermore, the interaction between deep rolling feed and deep rolling pressure presents a significant effect on the roughness parameters, indicating that different behaviors depend on each parameter level used. Deep rolling also affects the form of the fatigue fracture, reducing the number of nucleation sites, and modifying the final overload fracture site.
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