Análise experimental em um cilindro de varetas de uma colhedora de café para diagnóstico de falha

Abstract

Colhedoras de café trabalham com um sistema de vibração para promover a derriça dos grãos. O sistema de vibração geralmente é acoplado na extremidade de um eixo, denominado por cilindro vibrador de varetas. Este cilindro pode apresentar falhas em campo, as quais geralmente ocorrem por fratura na região da solda entre o cilindro e seu flange. Observa-se em campo que, este tipo de falha ocorre em um curto intervalo de tempo, antes de 12 meses de trabalho constante, o que requer diagnóstico de falhas. Este trabalho tem como objetivo principal realizar o diagnóstico de falha em um cilindro vibrador de varetas de uma colhedora de café. Para isso, foi realizado o mapeamento da fratura e foram confeccionados corpos de prova para a realização de ensaios mecânicos destrutivos e não destrutivos (ensaio de tração, análise química dos materiais do cilindro vibrador de varetas e flange, metalografia das juntas soldadas e ensaios de dureza Vickers e Brinell. Os resultados das análises químicas e de dureza Brinell comprovaram que o material do cilindro de varetas se trata de um aço de baixo teor de carbono. Os resultados de dureza Vickers evidenciaram a não homogeneidade do metal depositado. Os resultados obtidos nos ensaios de tração foram próximos a valores encontrados na literatura, exceto para o alongamento. Os resultados metalográficos da junta soldada evidenciaram defeitos, como trinca e porosidade, que podem influenciara fratura. Neste sentido, foi proposto um procedimento de soldagem (EPs) para a melhoria do processo de fabricação da peça analisada.

Palavras-chave: Colhedora de café. Ensaio mecânicos. Diagnóstico de falhas.

Experimental analysis in a stell cylinder of a coffee harvest   for failure diagnosis

Abstract

Coffee harvesters work with vibration system in order to promote the breaking of the grains peduncle. The vibration system is usually coupled to the end of an axis, called a rod vibrating cylinder. This cylinder can present failures on duty, which usually occurs due to fracture failure in the weld region between the cylinder and its flange. It is observed that this type of failure occurs in a short time, before 12 months of constant work, which requires a failure diagnosis. The main objective of this work is to perform failure diagnosis in the vibrating rod cylinder of a coffee harvester. To this end, a the fracture mapping was performed and samples were made specimens for destructive and non-destructive mechanical tests, such as tensile testing, chemical analysis of the pipe and flange materials, metallography of the welded joints and hardness testing Vickens and Brinell. Through these tests, it was observed problems due to the welding process applied between the rod cylinder and the flange, and to manufacturing defects of the axle (arising from the casting process). As a result, it was observed a probable fatigue failure process leading to a short service life in the cylinder-flange assembly. To solve this problem, a welding procedure (EPs) is proposed to improve the fabrication process of the rod cylinder.

Keywords: Coffee harvester. Mechanical tests. Failure diagnosis.