CLASSIFICAÇÃO DE PROCESSOS DE DESGASTE

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1 UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA CLASSIFICAÇÃO DE PROCESSOS DE DESGASTE 2017/02

2 Desgaste ocorre em muitas situações diferentes. Deste equipamentos de movimentação, arados, mancais, freios até juntas humanas. Nestas situações condições muito variáveis causam desgaste. A solução para um problema de desgaste específco depende da exata identifcação da natureza do problema.

3 Análise do sistema identifcação dos parâmetros do sistema tribológico (tribosistema) diferentes mecanismos de desgaste podem ocorrer. MECANISMOS DE DESGASTE descrevem as interações de materiais e energéticas entre os elementos de um tribosistema.

4 O tipo de movimento relativo entre corpos em contato classifcação de diferentes processos de desgaste. Grande número de técnicas são usadas para teste de materiais grande variedade de sistemas de desgaste na prática. Técnicas similares em laboratórios diferentes comparação qualitativa diferentes procedimentos, tamanho ou geometria de amostras, ambiente, etc. Poucas normas ex. ASTM G99, ASTM G 65, entre

5 Análise do sistema pode ser útil para descrever os processos tribológicos. Descrição geral entrada - saída de tribosistemas (Zum Gahr,

6 Análise região de interesse mais próxima possível ao redor dos elementos tribológicos em contato. Engrenagem sem fmm coroa A estrutura do tribosistema é modifcada com o tempo pela ação do atrito e desgaste mudança do comportamento funcional do sistema desejado (runningin) ou indesejado (dano) Representação esquemática de elementos de tribosistemas (Zum Gahr, 1987).

7 Usualmente o sistema consiste de 4 elementos: 1.Corpo sólido; 2.Contramcorpo; Sólido, líquido, gás ou mistura destes; 3.Elemento interfacial; Lubrifcantes, camadas adsorvidas, contaminantes em geral sólido, líquido, gasoso ou uma combinação destes; Ausência de elemento interfacial; 4.Ambiente.

8 A ação dos elementos ou a interação entre eles pode variar bastante. Classifcação de processos de desgaste por modos de desgaste (Zum Gahr, 1987).

9 De acordo com o movimento Deslizamento; Rolamento; Oscilação; Impacto; Fluxo. Outras descrições podem incluir o estado físico do contramcorpo: Sólido ou líquido; Ângulo de ação. Em relação ao Processos de desgaste podem elemento interfacial: Ser classifcados como (de Seco; Acordo com a cinética do sistema: Lubrifcado; Desgaste por deslizamento; 2 corpos; Desgaste por rolamento; 3 corpos. Desgaste por oscilação; Desgaste erosivo; Desgaste por impacto.

10 DEPENDENDO DA ESTRUTURA DE UM TRIBOSISTEMA, INTERAÇÕES FÍSICAS E QUÍMICAS OCORREM ENTRE OS ELEMENTOS, O QUE RESULTA EM DESTACAMENTO DE MATERIAL DA SUPERFÍCIE DO CONTRA CORPO E/OU DA SUPERFÍCIE DO CORPO SÓLIDO. A FORMAÇÃO DE FRAGMENTOS DE DESGASTE (DEBRIS) É DESCRITA PELOS MECANISMOS DE DESGASTE.

11 MECANISMOS DE DESGASTE Desgaste pode ocorrer como perda de material e/ou dano a superfície. Grande número de termos usados para descrever os processos de desgaste frequentemente complica a discussão de problemas de desgaste.

12 Classifcação de p rocessos de desgaste p or mecanismos de desgaste Burwell e Strang (1952) - Desgaste abrasivo; desgaste adesivo; desgaste corrosivo; desgaste por fadiga superfcial; Fretting ; Cavitação; Erosão. Jahanmir (1980) m Adesão; Delaminação; Fretting ; Abrasão; Erosão; desgaste por impacto; desgaste corrosivo; desgaste difusivo e desgaste por contato elétrico.

13 Rice m Adesão; Abrasão; Fadiga; Corrosão e Oxidação e Elétrico. Neale e Gee (2001) m Desgaste abrasivo (Deslizamento dois corpos ou Rolamento três corpos); Desgaste adesivo; Fretting ; Cavitação; Erosão; Fadiga.

14 Reduzindo alguns termos que são redundantes em relação ao mecanismo básico, há quatro principais mecanismos de desgaste. Zum Gahr (1987), DIN m Abrasão; Adesão; Fadiga Superfcial e Reação Triboquímica. Descrição esquemática dos 4 principais mecanismos de desgaste (Zum Gahr, 1987).

15 ADESÃO formação e quebra de ligações interfaciais adesivas, ex.: junções de solda a frio.

16 ABRASÃO remoção de material devido a ranhuramento.

17 FADIGA SUPERFICIAL fadiga e formação de trincas nas regiões superfciais devido a ciclos de tensão tribológicos que resultam em separação de material, ex. pits.

18 REAÇÃO TRIBOQUÍMICA formação de produtos de reação química como resultado de interações químicas entre os elementos de um tribomsistema iniciado por ação tribológica.

19 Deformação p lástica geralmente não é considerado um mecanismo de desgaste mas exerce uma função imp ortante em muitos p rocessos de desgaste.

20 ADESÃO Sistemas tribológicos onde ocorre desgaste adesivo (Zum Gahr, 1987).

21 ABRASÃO Sistemas tribológicos onde ocorre desgaste abrasivo (Zum Gahr, 1987).

22 FADIGA DE SUPERFÍCIE Sistemas tribológicos onde ocorre desgaste por fadiga superfcial (Zum Gahr, 1987).

23 REAÇÃO TRIBOQUÍMICA Sistemas tribológicos onde ocorre desgaste triboquímico (Zum Gahr, 1987).

24 ENSAIOS TRIBOLÓGICOS Grande variedade de equipamentos para ensaios; 6 categorias de tribo-testes podem ser distinguidos: Ensaio de campo; Ensaio de bancada; Subsistema; Ensaio de componente; Ensaio de componente simplifcado; 6. Ensaio de modelo. Classifcação de diferentes tipos de ensaios tribológicos (Zum Gahr, 1987)

25 No teste modelo são realizados em curtos períodos e sob cargas ou velocidades mais elevadas para avaliar o comportamento tribológico de materiais ou lubrifcantes sob condições extremas. O tempo de teste é reduzido pelo aumento da área real de contato entre os elementos do sistema tribológico em interação.

26 No teste modelo não somente diferentes taxas de desgaste podem ocorrer mas também, o que pode ser um grande problema, diferentes mecanismos de desgaste. Utilização dos resultados do teste mesmas condições de carga, mesma estrutura* e mesmos mecanismos de desgaste devem predominar. *estrutura corpo sólido, contra corpo, elemento interfacial e ambiente.

27 Funções dos ensaios tribológicos (Zum Gahr, 1987)

28 Razões para utilizar ensaios tribológicos: Projeto de um novo componente comportamento tribológico de diferentes materiais e/ou lubrifcantes; Controle de qualidade; Determinação de vida útil; Confabilidade ou intervalos de manutenção; Infuência de variáveis pode ser facilmente investigada em um modelo; Simulação de complexos sistemas por um ensaio simples é particularmente importante para o estudo de mecanismos básicos de atrito, lubrifcação e desgaste.

29 Seleção de um tipo de ensaio depende não somente do mecanismo que está sendo investigado mas também do objetivo do teste. Caracterização de materiais e/ou lubrifcantes; Seleção de materiais para determinada aplicação.

30 Variáveis importantes: Material e propriedades dos lubrifcantes; Condições de carga; Área de contato; Tempo de contato; Forma; Acabamento superfcial; Velocidade; Vibrações; Temperatura; Atmosfera.

31 Fatores secundários na seleção de materiais para aplicações tribológicas: Custo de fabricação; Custo de acabamento; Disponibilidade; Peso ou densidade. Freqüentemente consideradas: Resistência mecânica; Tenacidade; Condutividade térmica; Resistência a fadiga ou corrosão.

32 Seleção preliminar de materiais e lubrifcantes Investigar a infuência de parâmetros operacionais: velocidade, pressão e/ou ambiente Avaliar diferentes projetos Novo produto para ser testado Avaliar diferentes projetos O valor do teste modelo é desconhecido até que alguma comp aração seja feita entre o desemp enho do ensaio modelo e do ensaio de camp o Diagrama com sequência de diferentes categorias de teste para projeto ou melhoria de um produto.

33 Vários tipos de tribômetros são descritos na literatura: Os tribômetros podem ser classifcados em dois grupos principais: Tribômetros para o estudo do comportamento tribológico tanto do corpo sólido como do contra corpo em um sistema fechado ; Tribômetros para o estudo do comportamento tribológico somente do corpo sólido. São os tribosistemas abertos ;

34 Testes de laboratório podem ser usados para seleção preliminar de materiais e lubrifcantes e também para investigação dos mecanismos e/ou infuência das variáveis de operação tais como pressão na superfície, velocidade ou ambiente.

35 Diferentes tipos de modelos de teste (a) sistemas fechados e (b) sistemas abertos.

36 Equip amentos p ara Medição de Atrito

37 Equipamentos para Medição de Atrito e Desgaste: O equipam. mais comum é o pinos sobre disco Pino estacionário (esfera fxa, ponta esférica ou plana); Disco com movimento de rotação Esquema de sistema de ensaio do tipo pino sobre disco.

38 Equipamentos para Medição de Atrito e Desgaste: Pin on fat (movimento alternado); Pin on cylinder (carga perpendicular ao eixo de movimentação); Flats on rotating cylinder (movimento alternado); Crossed cylinder (cilindros cruzados); Four ball. Microabrasive wear

39 Equipamentos disponíveis na UDESC: Abrasômetro roda de borracha

40 Equipamentos disponíveis na UDESC: Abrasômetro roda de borracha

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43 Equipamentos disponíveis na UDESC: Pino sobre disco

44 Equipamentos disponíveis na UDESC: Microabrasão de esfera fxa/esfera livre

45 Equipamentos disponíveis na UDESC: Microabrasão de esfera fxa

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