Materiais para fabricação de engrenagens & Aço para ferramentas
Os materiais das caixas de câmbio de competição sofrem falhas devido a uma combinação de sobrecarga mecânica, desgaste, fadiga e impactos. Apesar da engenharia avançada, as condições extremas das corridas levam cada componente ao seu limite. As caixas de câmbio de competição também precisam ser leves e, ao mesmo tempo, atender a rigorosas restrições de espaço para manter uma vantagem competitiva. A escolha dos materiais certos pode, sem dúvida, ajudar a resolver muitos problemas; no entanto, a manutenção regular, a engenharia precisa e uma boa técnica de direção também são fundamentais para garantir a confiabilidade.
Os aços utilizados na fabricação de componentes de caixas de câmbio de competição geralmente se enquadram nas seguintes categorias:
| Categoria | Aplicações típicas |
| Aços de cementação | Engrenagens |
| Aços de alta resistência com cementação completa e nitretação | Anéis e eixos para cães |
| Aços pré-têmidos de resistência média | Reduz a tensão nos componentes, como, por exemplo, garfos seletores, cilindros e espaçadores |
Principais causas de falhas relacionadas ao material
1. Sobrecarga e picos de torque
- Em aplicações de corrida, o sistema de transmissão precisa transmitir torque e potência muito elevados; condições de sobrecarga que excedem os limites típicos de projeto da caixa de câmbio podem ocorrer com frequência.
- Acelerações bruscas, reduções agressivas de marcha e patinagem das rodas podem causar picos de torque que danificam as engrenagens e os eixos.
Alta resistência à tração (≥1300 MPa)
Alto limite de resistência (≥1000 MPa)
Elevada resistência à fratura, especialmente no núcleo
Aços para cementação
O BÖHLER V135 & e o E108 oferecem exatamente essas propriedades, mantendo um núcleo de alta resistência e tenacidade sob uma camada externa dura. Isso significa que os dentes das engrenagens podem suportar sobrecargas repentinas.
Através dos aços temperados de alta resistência BÖHLER W460, W360 & V132, é possível aumentar a dureza e a resistência, oferecendo aos projetistas uma ampla gama de possibilidades para melhorar o desempenho dos componentes e reduzir as falhas.
2. Desgaste dos anéis de fixação e dos mecanismos de engate
- Esses componentes se desgastam rapidamente, especialmente sob cargas elevadas e mudanças bruscas de marcha.
- A maioria das caixas de câmbio de competição utiliza um sistema de seleção por engates (em vez de sincronizadores) para reduzir o tempo de mudança de marcha.
Alta dureza >40 HRC
Profundidades de cementação em aços mais duros (60–64 HRC) com profundidade efetiva de 0,8–1.5 mm
Aços cementados de alta/média resistência
Os aços de alto desempenho oferecem inúmeras possibilidades para aumentar a dureza, a resistência à compressão & e a resistência ao desgaste nas aplicações mais exigentes. Se necessário, a dureza da superfície pode ser ainda mais aumentada por meio da nitretação.
3. Fadiga e limites dos materiais
- Mesmo os materiais de alta qualidade atingem seus limites em ambientes de automobilismo de alta exigência.
- Ciclos repetidos de tensão causam fadiga em engrenagens, eixos e rolamentos, levando, eventualmente, a rachaduras ou falhas catastróficas.
Maior limpeza: a maioria das falhas por fadiga tem início em inclusões internas.
Aços para cementação superficial e têmpera completa
Os aços de alto desempenho da Böhler são frequentemente refundidos utilizando:
- VAR (Refusão por Arco a Vácuo)
- PESR (Refundição por escória elétrica com gás de proteção)
Essas técnicas de fabricação melhoram significativamente a pureza de aços como o BÖHLER V135, M121 e E108, ao eliminar inclusões de óxido &e sulfeto, que reduzem drasticamente a vida útil à fadiga dos componentes.
4. Cargas de impacto (colisões, meio-fio, etc.)
- Choques repentinos causados por meio-fios, colisões ou folga excessiva no sistema de transmissão podem gerar forças irregulares que danificam a carcaça da caixa de câmbio ou seus componentes internos
Elevada resistência à fratura, especialmente no núcleo
Aços para cementação
Aços de alta tenacidade, como o BÖHLER M121, apresentam índices de tenacidade à fratura que lhes permitem suportar impactos sem rachar, especialmente em baixas temperaturas ou sob altas taxas de deformação.
Aços cementados de alta/média resistência Aços como BÖHLER K600, M238 & V358 são projetados para serem resistentes e suportarem cargas de impacto. Se necessário, a dureza da superfície pode ser aumentada por meio de nitretação