O que é o shot peening?

O shotpeening é um processo especificamente concebido para aumentar a resistência à fadiga de componentes sujeitos a elevados esforços alternados. Os procedimentos de tratamento de superfícies como retificação, fresagem, dobragem ou procedimentos de tratamento a calor provocam esforço tênsil residual.

Este Esforço Tênsil Residual conduz a uma redução dos ciclos de vida útil das peças. O Shotpeening converte o Esforço Tênsil Residual em Esforço Residual de Compressão, o que permite aumentar significativamente a vida útil e as capacidades máximas de carga das peças.

  • O shotpeening é utilizado para induzir a tensão compressiva residual nas superfícies de componentes sujeitos a cargas cíclicas e repetitivas, reduzindo também a corrosão sob tensão.
  •  Formação por shotpeening: este processo comprime e estende a camada superficial do componente, fazendo com que ele se curve. As aplicações típicas incluem a formação de carcaças, flaps de asas, painéis de acesso e seções da fuselagem.

  • Correção de distorções (o oposto da formação por shotpeening): o shotpeening é utilizado para alongar e comprimir uma área específica, para que a peça fique perfeitamente plana após ter sido distorcida por calor ou usinagem. Peças estruturais complexas, nervuras e longarinas normalmente passam por este processo.

A mecânica do shot peening com granalha

O que é o shot peening com granalha?

O shot peening é um processo de trabalho a frio utilizado para produzir uma camada de tensão residual de compressão e modificar as propriedades mecânicas dos metais. Consiste no jacto de granalha (partículas redondas de metal, vidro ou cerâmica) sobre uma superfície, com força suficiente para criar na mesma uma deformação plástica Martelar uma superfície faz com que esta se distenda plasticamente, provocando mudanças nas suas propriedades mecânicas.

O principal benefício desta martelagem com granalha é o retardamento ou a prevenção de fissuras em componentes feitos de ligas e que são sujeitos a uma elevada tensão de tracção. 

É possível converter essa indesejada tensão de tracção no fabrico e no funcionamento numa tensão residual de compressão que prolonga a durabilidade, aumentando assim a vida útil do componente.

O processo funciona pela introdução da tensão de compressão residual na superfície do componente. A tensão de compressão ajuda a prevenir o aparecimento de fissuras pois estas não se podem propagar no ambiente de compressão gerado pela martelagem.

As tensões de compressão são geradas quando o impacto de cada partícula de granalha no componente produz uma pequena indentação. Daí resulta que, se a superfície tiver sido entalhada, então o material por baixo do entalhe foi comprimido. A martelagem gera não apenas um, mas muitos milhares de entalhes sobre a superfície. Por fim, o componente fica com uma camada de tensão residual de compressão.

Os benefícios do processo já foram bem demonstrados, quer nos componentes que funcionam em ambientes sujeitos a elevadas tensões mas de relativa curta duração, quer nas corridas de Fórmula 1, quer em peças essenciais com uma vida útil muito mais longa e controlada, em motores e estruturas de aeronaves, por exemplo..

Controlar o processo

O valor da tensão residual depende de múltiplas variáveis, incluindo os parâmetros do processo de shot peening, e da dureza do material de que é feito o componente. Sendo o processo frequentemente utilizado para melhorar o desempenho de componentes essenciais para a segurança, é importante garantir que é conseguida a intensidade correcta de tensão, com elevada capacidade de repetição.

O cálculo aproximado é eliminado do processo, recorrendo-se a um sistema que indica a energia a ser aplicada pelo jacto. Isto é conseguido através do procedimento das tiras de teste "Almen". A tira de Almen, fabricada em aço mola com vista a tolerâncias rigorosas em termos de dureza e alisamento, é martelada apenas num dos lados.

O efeito da tensão de compressão induzida sobre a tira traduz-se em que a mesma fica arqueada ou curvada. A amplitude da curva é proporcional à energia aplicada pelo jacto e é medida num "Medidor Almen". A altura do arco da tira Almen varia de acordo com a velocidade e com a massa do jacto, i. e., a quantidade de energia aplicada pelo fluxo do jacto e absorvida pela tira.

Considera-se que a saturação do componente foi atingida se, quando se duplica o tempo de exposição e a altura do arco ou deflexão da tira de Almen aumenta para 10% ou menos. Este processo de controlo é representado num gráfico.