Tribologia

CON10-2139 - ANÁLISE DE SINAIS DE VIBRAÇÃO E EMISSÃO ACÚSTICA PARA A DETECÇÃO DE DANOS EM ENSAIOS DE FADIGA DE CONTATO DO TIPO ESFERA CONTRA PLANO
Passos, Adriano Gonçalves dos¹; Tiboni, Gustavo Borges²; Bronkhorst, Klaas Bastiaan¹; Silva, Carlos Henrique da^1
1Universidade Tecnológica Federal do Paraná; ²Instituto de Tecnologia para o Desenvolvimento - LACTEC
Resumo: Falhas em rolamentos são causas comuns de paradas em máquinas rotativas. Consequentemente, é necessária a aplicação de técnicas que permitam a detecção do problema o mais cedo possível com o intuito de evitar danos ao rolamento e a consequente parada da máquina. O modelo tribológico de desgaste esfera contra plano está presente em inúmeros elementos de máquinas, sendo os rolamentos alguns dos maiores representantes em que esse tipo de desgaste ocorre. Este trabalho teve como objetivo principal correlacionar danos típicos em um ensaio esfera contra plano com sinais de vibração e emissão acústica, sendo por exemplo possível a determinação do momento em que o dano presente na pista ultrapassa um limite definido como aceitável, caracterizando o final da vida útil e portanto o término do ensaio. Além disso, o projeto teve como desafio, a modernização do equipamento de ensaio anteriormente utilizado, necessitando-se de diversas implementações de sistemas de controle em malha fechada e um sistema supervisório amigável para a fácil coleta de dados. Os ensaios foram realizados em corpos de prova de aço carbono AISI 1020 e os contra corpos esferas de aço AISI 52100, estas, comuns de rolamentos comerciais. Foram capturados os sinais de vibração e os dados tratados basicamente com duas abordagens, uma determinística (fator de crista) e uma estatística (curtose). Além disso, o trabalho contou com a aquisição de sinais pela técnica de emissão acústica (EA). Concluiu-se que do ponto de vista dos sinais de vibração, a análise por curtose mostrou ser mais sensível para detectar o dano provocado na trilha de desgaste, em relação à análise pelo fator de crista. Para os sinais de EA, a taxa de hits mostrou-se mais significativa para detectar alteração na pista de desgaste, em relação ao RMS do sinal. Uso de duas técnicas de detecção de dano pode aumentar significativamente a confiabilidade do processo.
Palavras-chave: Esfera contra plano; Tribologia; Vibração; Emissão Acústica.
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CON10-0119 - ANÁLISE TÉRMICA COMPARATIVA DE FRENAGENS REALIZADAS EM UM TRIBÔMETRO E UM DINAMÔMETRO VISANDO ESTABELECER CORRELAÇÃO DE RESULTADOS DO COEFICIENTE DE ATRITO
Neis, Patric Daniel¹; Arrieche, Fabiano¹; Lorini, Flávio José¹; Ferreira, Ney Francisco^1
1Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Resumo: Tribômetros de frenagem tem surgido como uma alternativa interessante visando à diminuição de custos e de tempo de desenvolvimento de materiais de fricção para sistemas de freios veiculares. Porém, neste tipo de equipamento os ensaios são executados sem desacelerar o disco de freio, diferentemente da situação que ocorre em frenagens veiculares ou em equipamentos de teste consolidados, como dinamômetros inerciais. Além disso, as temperaturas alcançadas durante os testes não são as mesmas que as encontradas em um veículo ou em dinamômetros. O presente trabalho buscou contribuir para a realização de frenagens com desaceleração do disco de freio em um tribômetro, valendo-se da comparação térmica com os resultados de ensaios de frenagem realizados em dinamômetros inerciais. Aplicou-se a mesma densidade de energia em todas as amostras avaliadas para ambas as máquinas, seguindo a teoria das escalas encontrada na literatura especializada. A taxa de aquecimento do disco do tribômetro foi modificada através da alteração da área (e também do torque de frenagem) dos corpos de prova testados, cujos diâmetros avaliados foram 18, 25 e 30mm. O tribômetro se mostrou capaz de reproduzir adequadamente os parâmetros do ensaio do corpo de prova de 18 e de 25 mm, apresentando dificuldades técnicas com o corpo de prova maior, de 30 mm, devido à insuficiência de carga do sistema atuador. Sob o ponto de vista térmico, a amostra de 30 mm de diâmetro foi a que proporcionou temperaturas do disco mais próximas das apresentadas no dinamômetro. Os resultados deste trabalho indicam que para poder correlacionar os resultados de atrito entre ambos os equipamentos é fundamental que as temperaturas atingidas durante a frenagem sejam semelhantes.
Palavras-chave: Tribômetro; atrito; fade; freio.
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CON10-0087 - APLICAÇÃO DE MÉTODO ESTATÍSTICO PARA ANÁLISE DA RELAÇÃO ENTRE A FORMULAÇÃO E PARÂMETROS OPERACIONAIS COM OS RESULTADOS DE ATRITO DE ENSAIOS EXECUTADOS EM UM TRIBÔMETRO
Neis, Patric Daniel¹; Ferreira, Ney Francisco¹; Lorini, Flávio José^1
1Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Resumo: O objetivo deste trabalho é avaliar como variações controladas nos parâmetros operacionais (pressão de contato e velocidade de escorregamento) bem como na formulação do material de fricção podem se relacionar com os resultados de coeficiente de atrito medido durante ensaios de frenagem executados em um tribômetro. Para isso, são realizados experimentos variando os fatores de entrada (formulação, pressão e velocidade) a 3 níveis, com duas repetições para cada condição ou nível ensaiado. A incerteza da máquina, calculada a partir dos dados dos manuais de cada instrumento envolvido no processo de medição do coeficiente de atrito é de ±0,54% sobre o valor nominal do mesmo. Para análise de significância bem como da correlação entre os dados de entrada e saída foi utilizada a análise de variância (Anova) e o modelo de regressão, rodados no programa Microsoft Excel 2003. Com base nas análises deste trabalho foi possível concluir que mudanças na velocidade de escorregamento não alteram significativamente o coeficiente de atrito, resultado que não deve ser generalizado a todo o universo de materiais de fricção. A mudança na formulação implementada entre as 3 amostras avaliadas relaciona-se de maneira quadrática (não linear) com o coeficiente de atrito enquanto que o aumento da pressão de contato relaciona-se de maneira linear e inversamente proporcional com o mesmo. A relativamente fraca correlação estabelecida pelo modelo de regressão rodado (R² = 0,49) pode ser atribuída ao relativamente grande erro aleatório das medidas envolvidas neste experimento. Isso é uma conseqüência da impossibilidade de controlar de maneira independente cada um dos fatores de entrada (pressão, velocidade e temperatura) que agem durante o processo tribológico. Além disso, a heterogeneidade do material de fricção igualmente contribui para o aumento do erro aleatório.
Palavras-chave: tribômetro; freios; atrito; Anova; regressão.
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CON10-0120 - CONTRIBUIÇÃO PARA A ANÁLISE DA DISPERSÃO DO COEFICIENTE DE ATRITO DE FRENAGENS REALIZADAS EM UM TRIBÔMETRO COM MATERIAIS DE FRICÇÃO
Neis, Patric Daniel¹; Giaconeli, Jonas¹; Ferreira, Ney Francisco¹; Lorini, Flávio José^1
1Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Resumo: O objetivo deste trabalho é contribuir para o estudo relacionado à dispersão nos resultados do atrito de frenagens realizadas com materiais de fricção com um tribômetro, o qual foi projetado pela equipe do Laboratório do GPFAI (Grupo de Projetos, Fabricação e Automação Industrial) da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS). Foram analisados os dados de ensaios de frenagem executados com 3 amostras com diferentes formulações (A, B e C). Empregou-se 3 etapas de ensaio (primeira caracterização, ensaio de alta temperatura e segunda caracterização), baseados na norma alemã (Ak-Master). A análise das curvas de atrito mostra que uma série de processos transientes podem acontecer durante uma sequência de frenagens, tais como assentamento e recuperação do atrito, dificultando a análise da variabilidade devido somente ao material. Porém, através da comparação dos histogramas de atrito de todas as frenagens com aqueles sem as primeiras aplicações (o número de frenagens a ser diminuído depende do material avaliado) é possível separar esses efeitos transitórios através da diferença entre os dois gráficos e, desta maneira, conferir maior precisão para o cálculo da dispersão do atrito devido apenas à variabilidade do atrito inerente ao material.
Palavras-chave: Freios; tribômetro; materiais de fricção; variabilidade.
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CON10-1950 - DESEMPENHO TRIBOLÓGICO DE COMPÓSITOS POLIÉSTER/FIBRA DE VIDRO UTILIZANDO CARBONATO DE CÁLCIO E RESÍDUOS DE POLIÉSTER/FIBRA DE VIDRO COMO CARGA
Souza, Juliana Ricardo¹; Ferreira, Mayara Suélly Cândido¹; Medeiros, João Telésforo Nóbrega¹; Brostow, Witold²; Dutta, Madhuri^2
1Universidade Federal do Rio Grande do Norte; ²Universidade do Norte do Texas
Resumo: A cada dia a utilização de materiais compósitos e alternativos vem sendo incrementada, na medida em que a conscientização mundial pelo uso de recursos renováveis e não agressivos ao meio ambiente faz parte de um novo modelo ecologicamente correto. As aplicações desses materiais tornaram-se mais sofisticadas, por este motivo fica mais difícil para um único material satisfazer a todas as expectativas, obrigando a conjugação de diferentes materiais, através de suas propriedades individuais, para alcançar as características finais desejadas. Entretanto, ao conjugar diferentes materiais é de extrema importância não apenas alcançar boas propriedades mecânicas como também tribológicas, já que cada vez mais esses materiais são utilizados em substituição aos materiais ditos convencionais, no qual requerem boas características tribológicas. Neste trabalho o desempenho tribológico de compósitos com matriz polimérica - poliéster / fibra de vidro utilizando cargas de resíduos de resina poliéster / fibra de vidro, produzidos através da moagem de faca e bolas, e de carbonato de cálcio, ambos em diferentes composições, foi analisada e comparada a fim de identificar a possibilidade de substituição parcial do carbonato de cálcio, enchimento comercialmente utilizado, por resíduos de poliéster / fibra de vidro. Para isto, ensaios de desgaste e coeficiente de atrito dinâmico foram realizados através de tribômetro na configuracão pino-contra-disco de acordo com a norma ASTM G99-05 com carga de 5.0N e velocidade rotacional do disco de 100 e 200 rpm, a fim de se obter resultados como coeficiente de coeficiente de atrito e taxa de desgaste, além de possíveis mecanismo de desgaste gerados nos ensaios. A resistência ao desgaste do polímero submetido à adição de resíduos superou aquela obtida com a adição do CaCO3, demonstrando que a reutilização desses resíduos como carga é uma boa opção não só para a majoração dessa resistência como também para a reciclagem de compósitos Poliéster/Fibra de Vidro.
Palavras-chave: Compósitos; Resíduos; Atrito Dinâmico; Desgaste.
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CON10-0771 - ESTUDO SOBRE A ÁREA DE HEMIESFERAS DE BORRACHA CONTRA UMA SUPERFÍCIE DE VIDRO
Gimenez, Renato Lucato¹; Sinatora, Amilton^1
1USP - Universidade de São Paulo
Resumo: Neste trabalho estudou-se a variação da área de contato de hemiesferas de borracha contra uma superfície plana de vidro, variando-se a força de compressão aplicada, o tempo de aplicação da força e a força de separação das superfícies em contato. Os experimentos foram realizados com quatro borrachas de módulos de elasticidade 16,8, 5,77, 5,42 e 2,64 MPa e durezas de 87, 68, 57 e 44 Shore A, respectivamente. Para borrachas de dureza mais elevada, a variação da área de contato é menor para um mesmo carregamento de referência. Para borrachas com maior módulo viscoso, maior é a variação da área de contato em função do tempo de exposição e maior a força de separação entre as superfícies. Os resultados reafirmam o modelo de Jonhson, Kendall e Roberts para o contato com baixos carregamentos de esferas de borracha e contribui para o entendimento da área de contato em função do tempo de exposição ao carregamento, onde a variação chegou a 23% para a borracha de maior módulo viscoso.
Palavras-chave: área de contato; tempo de exposição; adesão; hemiesferas de borracha.
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CON10-1637 - ESTUDOS DA INFLUÊNCIA DA INSERÇÃO DE NANOPARTICULAS DE PRATA EM FILMES DE DLC PARA APLICAÇÃO ESPACIAL
Fissmer, Sara Fernanda¹; Massi, Marcos¹; Santos, Lucia Vieira^1
1ITA
Resumo: O uso de recobrimentos lubrificantes sólidos com baixo valor de coeficiente de atrito teve início na década de 90 com os filmes de bissulfeto de molibdênio MoS2 e do Diamond-Like Carbon (DLC). O DLC é atualmente um dos principais lubrificantes sólidos, sendo utilizado em diversas áreas, dentre elas a espacial. O principal problema aqui abordado é que os filmes de DLC sofrem corrosão por oxigênio atômico existente em altitudes de orbita de satélites entre 100 e 300 km. A aplicação de nano partículas de prata dispersas em todo o volume do filme confere a este, camadas passivadas de óxido de prata que reduz a erosão. Em ambiente terrestre o filme de DLC com a presença de prata confere características bactericidas às superfícies tratadas. Neste trabalho adaptou-se um sistema de Magentron Sputteing para obtenção de DLC com partículas de prata, análises de EDX comprovaram a eficiência dessa adaptação, pois através da mesma comprovou-se a presença de prata na estrutura dos filmes. Análises de AFM mostraram que os filmes apresentam distribuições de grãos com tamanhos que variam de 50nm a 150nm. Após essas análises os filmes foram submetidos a ensaios de corrosão por plasma de oxigênio em um reator do tipo RIE ( Reative Ion Etching), esses ensaios de corrosão foram feitos em filmes de DLC com e sem prata na sua estrutura e comprovaram a eficiência da inserção da prata nos filmes de DLC, sendo que os filmes com prata tiveram uma redução muito significativa na taxa de corrosão sofrida pelo filme. Algumas caracterizações ainda precisam ser feitas e estudos da mudança morfológica dos filmes após o processo de corrosão ainda precisam ser investigados, pois essa mudança morfológica pode comprometer as funções do filme, desta forma o trabalho ainda não está concluído, sendo que ainda precisam ser investigados outros parâmetros.
Palavras-chave: Nanopartículas; DLC (Diamond-like Carbon); Lubrificante sólido.
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CON10-2307 - HELICAL GEAR TEETH WEAR RELATED TO IRREVERSIBILITIES OF SYSTEM ELECTRICAL MOTOR-GEAR REDUCER
Dourado, Leonardo Augusto Moreira¹; souza, dyego monteiro¹; Farias, Diego Coutinho de¹; Freire, Jailton Pierre de Oliveira¹; Freitas, Marcelo Renney Alves de¹; Medeiros, João Telésforo Nóbrega de^1
1ufrn
Resumo: The aim present work is track the irreversibility parameters of the system such as consumed electric power by the engine; the heating of the contact zone and around it; heating of the oil bath; the speed of global vibration as a parameter for gross assessment of energy of elastic vibration; and sound pressure level [SPL]. These parameters are associated with the appearance of damage in the teeth of gears. For this was used an engine-reducer set with power of 245 Watts (1/3 HP), 4:1 reduction, a helical gears set with 5.2 N.m output torque, and like loading a Prony's brake. To minimize the influence of external environment in the data collection from the SPL [dB], the devices were installed in a chamber of masonry, covered with felt, with dimensions 1.00 x 0.70 x 0.65 m. After duration 48 hours each testing, was quantified by weight loss of the set and also the wear morphology through Optic Microscopy. The signatures of the windows of some collected signals were presented in the form of box-and-plotter graphics as a function of life in number of cycles of the analyzed gears.
Palavras-chave: Helical Gear; Irreversibility; Wear; Damage; Reducer.
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CON10-2046 - LUBRICIDADE DO COMBUSTÍVEL DIESEL E DOS BIOCOMBUSTÍVEIS DE SOJA B20 E B100
Farias, Aline Critina Mendes de¹; Santana, Jaciana Silva de¹; Silva, Ademir Oliveira da¹; Santana, Janaina Silva de¹; Barbosa, Cleiton Rubens Formiga¹; Medeiros, João Telésforo Nóbrega de^1
1Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Resumo: As pressões ambientalistas pela melhor da qualidade do ar e redução do aquecimento global intensificam metas legalmente amparadas com níveis decrescentes de emissões veiculares e o desenvolvimento de motores/ veículos e combustíveis, os quais devem ser compatíveis com essas exigências ambientais, variáveis de país para país. A redução do teor de enxofre para 50 ppm no óleo diesel em 2009 proporcionou a minimização dos poluentes no meio ambiente, entretando essa redução comprometeu negativamento auto lubrificaçãodo combustível, resultando em possível intensificação da taxa de desgaste de componentes do sistema de injeção e motor, e redução da vida útil dos mesmos. Com a função de aumentar a lubricidade do óleo diesel, a ele é adicionado biodiesel, reconstituindo a lubricidade necessária para atender ao bom funcionamento dos motores do Diesel. No Brasil, a utilização do B5 foi antecipada de 2013 para 2010. A norma ASTM D-6079 e o método HFRR são utilizados pela ANP para designar a lubricidade do Biodiesel. Segundo cinco importantes fabricantes europeus de equipamentos de injeção de combustível Diesel e Biodiesel, a lubricidade é um critério importante para garantir um bom "running-in" do motor Diesel no primeiro abastecimento, o que exige um combustível com boas características de lubricidade de dimensão da escara de desgaste - de < 400 μm, tolerando-se, nos abastecimentos subseqüentes, de < 460 μm (ISO 12156-1). Este trabalho dedica-se à determinação e à avaliação da lubricidade de três óleos: B20 e B100 (proveniente da soja) e diesel convencional, utilizando-se uma sonda de deslizamento alternado de alta freqüência (High Frequency Reciprocating Test Rig, HFRR). Os resultados destes ensaios de lubricidade das amostras de B20, B100 e óleo diesel são discutidos considerando-se os valores de lubricidade obtidos, os níveis recomendados mundialmente e os interesses segmentados sob a óptica (i) ambiental, (ii) dos usuários de motores Diesel e dos fabricantes (iii) automotivos e (iv) do Biodiesel.
Palavras-chave: biodiesel; lubricidade; desgaste; motor Diesel; éster de soja.
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CON10-1534 - MECANISMOS DE DANOS DE POLIURETANOS SUJEITOS AO ENSAIO DE MICROABRASÃO
Velten, Samuel Berger¹; de Macêdo, Marcelo Camargo Severo²; da Silva, Washington Martins²; Franco, Sinésio Domingues^3
1IFES/UFES; ²UFES; ³UFU
Resumo: In this work a comparative study of abrasive wear resistance for 8 polyurethane formulations is performed. The test used was the fix sphere micro-abrasion. The normal force was applied in 2 load levels 0,75N and 1,0N. The abrasive slurry was silica (SiO2) with particle sizes varying from 0,2 to 5 μm. In order to define the steady state regime the wear test was performed in a set of tests in the following time intervals: 15, 30, 45, 60, 75, 90 and 120 minutes. The wear scar produced at each time interval was registered via optic image. It was observed that the wear coefficient value is kept relatively constant for time intervals larger than 45 minutes, characterizing the steady state regime for the abrasive wear. At least 6 batches of tests were performed for each formulation. The topography of the scar were obtained via surface three-dimensional topography, which allowed the evaluation of the sphericity (how close the formed scar is from the ideal scar) of the scar formed. The wear mechanisms were evaluated using SEM. The wear micro-mechanisms observed presented variations. A big part of the formulations presented indentation as predominant wear mechanism. The presence of cracks was also identified microcutting/microploughing and protuberance formation.
Palavras-chave: polyurethane; micro-mechanisms; micro-abrasion.
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