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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/38098| Título: | Análise de falha em estrutura de alumínio de robô de combate |
| Título(s) alternativo(s): | Failure analysis of an aluminum combat robot structure |
| Autor(es): | Schotten, Alexandre José |
| Orientador(es): | Verástegui, Roger Navarro |
| Palavras-chave: | Localização de falhas (Engenharia) Ligas de alumínio Microestrutura Robôs Combate Fault location (Engineering) Aluminum alloys Microstructure Robots Combat |
| Data do documento: | 15-Jul-2025 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Ponta Grossa |
| Citação: | SCHOTTEN, Alexandre José. Análise de falha em estrutura de alumínio de robô de combate. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2025. |
| Resumo: | A elevada exigência mecânica a que estruturas de robôs de combate são submetidas torna imprescindível a análise rigorosa das falhas que ocorrem nesses componentes, dado o risco de perda de desempenho estrutural e funcional em combate. Este trabalho teve como objetivo principal investigar a causa de uma fratura ocorrida em uma peça estrutural de liga de alumínio de um robô de combate, buscando determinar se a falha decorreu da qualidade do material utilizado, de deficiências no projeto ou de uma seleção inadequada do material para a aplicação. A metodologia adotada envolveu a caracterização da composição química por espectrometria de emissão óptica e análise por microscopia eletrônica de varredura (MEV) com espectroscopia por dispersão de energia (EDS), além de análise microestrutural detalhada por MEV. Ensaios mecânicos de tração e dureza foram conduzidos para avaliar o desempenho da liga, e uma simulação numérica foi realizada para identificar a distribuição de tensões e deformações no componente. Por fim, realizou-se uma análise comparativa entre diferentes ligas de alumínio, considerando propriedades como resistência mecânica e tenacidade à fratura, a fim de verificar a adequação do material às exigências da aplicação. Os resultados indicaram que a liga que sofreu fratura apresentava composição química significativamente desviada da liga 7075-T6 esperada, com baixos teores de Zn, Mg e Cu e presença elevada de impurezas. A microestrutura revelou porosidades, aglomerados e heterogeneidade, indicando processamento inadequado do material, especialmente no que diz respeito ao tratamento térmico. O ensaio de tração apresentou resistência e limite de escoamento muito inferiores aos valores típicos da liga, e os resultados de dureza confirmaram a perda de desempenho. A simulação computacional apontou que, embora as tensões na região da fratura não fossem críticas, o local apresentava as maiores deformações, evidenciando uma tendência natural à falha caso o material estivesse com propriedades comprometidas. A análise final reforça que a falha esteve fortemente associada à baixa qualidade do material, decorrente de processamento deficiente, e que o uso de ligas tratadas com maior tenacidade ou com controle rigoroso de processo poderia mitigar esse tipo de falha em aplicações futuras. |
| Abstract: | The high mechanical demands to which combat robot structures are subjected make it essential to rigorously analyze failures occurring in these components, given the risk of structural and functional performance loss during combat. The main objective of this study was to investigate the cause of a fracture in a structural aluminum alloy component of a combat robot, aiming to determine whether the failure resulted from the quality of the material used, design deficiencies, or an inadequate material selection for the application. The ethodology included characterization of the chemical composition by optical emission spectrometry and scanning electron microscopy (SEM) with energy-dispersive spectroscopy (EDS), as well as detailed microstructural analysis by SEM. Mechanical tests of tensile strength and hardness were conducted to assess the alloy’s performance, and a numerical simulation was performed to identify the stress and strain distribution in the component. Finally, a comparative analysis between different aluminum alloys was carried out, considering properties such as mechanical strength and fracture toughness, in order to assess the material’s suitability for the application requirements. The results indicated that the fractured alloy presented a chemical composition significantly deviating from the expected 7075-T6 alloy, with low Zn, Mg, and Cu contents and a high presence of impurities. The microstructure revealed porosities, clusters, and heterogeneity, indicating inadequate material processing, particularly regarding heat treatment. The tensile test showed strength and yield limits well below typical values for the alloy, and the hardness results confirmed the loss of performance. The computational simulation indicated that, although the stresses in the fracture region were not critical, the location exhibited the highest strains, evidencing a natural tendency to fail if the material’s properties were compromised. The final analysis reinforces that the failure was strongly associated with poor material quality due to deficient processing, and that the use of alloys treated for higher toughness or with stricter process control could mitigate this type of failure in future applications. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/38098 |
| Aparece nas coleções: | PG - Engenharia Mecânica |
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