Aplica§µes da Engenharia de Superf­cies na Indstria Automotiva

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Palestra apresentada pelo professor Carlos A. Figueroa (UCS), no Centro Tecnológico Automotivo do SENAI, localizado em Caxias do Sul (RS), para cerca de 200 estudantes e professores de ensino médio técnico e educação profissional nos dias 9 e 22 de setembro de 2011.

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  • 1. Aplicaes da Engenharia de Superfcies na Indstria Automotiva Prof. Dr. Carlos A. Figueroa - [email_address] Laboratrio de Engenharia de Superfcies e Tratamentos Trmicos Universidade de Caxias do Sul , Caxias do Sul-RS, Brasil Instituto Nacional de Engenharia de Superfcies(Seo Caxias do Sul) Plasmar Tecnologia- Equipamentos e processos de modificao de superfcies por plasma Caxias do Sul-RS, Brasil -www.plasmartecnologia.com

2. Impactos ambientais Fonte:http://www.slideshare.net/Engenharia.de.Superficies/palestra-sinatora-simecs-15-06 . 3. Evoluo do nmero de patentes mundiais na rea de engenharia de superfcies por plasma. Fonte: Derwent Innovations Index. Palavras-chave: surface, plasma, engineering. Importncia da EngenhariadeSuperfciespor Plasma 4. Engenharia de Superf cies reas do conhecimento: Fsica Qumica Matemtica Mecnica Materiais Nanotecnolgica por definio: Uma superfcie constituda de 2 dimenses macroscpicas e uma 3ra que est na ordem dos nanometros !reas de aplicao: Metal-Mecnica ptica Microeletrnica Biomateriais Decorao 5. O que Nanotribologia? Cuidado: como qualquer rea de nanotecnologia, os fenmenos a nvel nanoscpico so geralmente diferentes dos fenmenos a nvel macroscpico. a cincia e engenharia da interao de superfcies em movimento relativo. Inclui o estudo e aplicao dos princpiosde atrito, lubrificao e desgaste.Ento, a nanotribologia envolve o estudo dos fenmenosque acontecem na interao de duas superfcies em movimento relativoconsiderando as foras e efeitos do mundo atmico. 1 nm = 10 -9m Uma ligao qumica padro possuium comprimento de 0,15 nm 6.

  • Engenharia de superfcies do Laboratrio Indstria
  • Empresa de base tecnolgica incubada na ITEC
  • (nasceu no LESTT da UCS)

Reator da Plasmar 1 ton Peas recebendo tratamento 7. O Plasma em Ao na Nitretadora Industrial 8. Processos de engenharia de superfcies do tipo PVD (physical vapor deposition) 9. A gente viu o que engenharia de superfciese focou em processos a plasma....e da???? E os automveis? 10. Um processo para cada componente Surface Treatments of Automotive Parts Research and Applications ,J. Vetter, J. Crummenauer, G. Barbezat und J. Avissar 11. Engenharia de Superfcies por Plasma

  • Processos termoqumicos / difuso
    • NITRETAO
    • CARBONITRETAO
    • OXIDAO
  • Recobrimentos
    • PVD
    • CVD
    • APS / TS

TiN / TiCN TiAlN CrN DLC 12. Trabalhos que quantificam as perdas energticas em motores de combusto interna 13. Perdas Mecnicas 15 % do total so pelo atrito 14. Perdas econmicas por desgaste e atritoRelatrio Jost e estudos posteriores 1 a 10% do PIB/PNB Fonte:http://www.slideshare.net/Engenharia.de.Superficies/palestra-sinatora-simecs-15-06 . 1% do PNB =17.000.000.000 R$ 6% do PNB = 104. 000.000.000 R$ Brasil/Estimativa 2004 (PNB)1.700 bi R$Conhecimento existente: 20%reduo 3.400.000.000 R$ 20.800.000.000 R$ 15. Exemplo: frota veicular paulistana 20% = - 37.500 t/CO 2ano1 275 000 m 2/ 82 875 000 R$ Ao inox 41 555 000 m 2/ 15 582 000 R$ Pinheiros 187.500 toneladas CO 2devido a atrito (15%) 250g/l/ (1.250.000 t/ano) CO 2/ CO 2total da frota 5 10 9 X (250)g/l 1,5 10 9 reais/ano Valor perdido por ano por atrito em veculos na cidade de So Paulo (R$/ano) ( 2,0R$/l) 750 000 000 l Volume de combustvel devido a perda por atrito 5 000 000 000 l/ano Consumo veicular anual mdio (10 000km/ano x 5 000 000 veculos /10km/l 15% Perdas mecnicas por veculoValor Fator 16. Aplicaes de materiais para eficincia energtica: DLC um dos mais importantes 17. 18. Tuchos V lvulas Virabrequim Eixo de comando de vlvulas Pisto Anel de pisto Pino de pisto Autopeas de alto atrito e candidatas a seremrevestidas por DLCOutras candidatas: engrenagens, partes de bombas de fludose ar condicionado. 19. Que Diamond-Like Carbon ? um material composto de carbono do tiposp 3e sp 2Diamante C-sp 3 Material naturalmais duro (10.000 HV) Grafite (lpis) C-sp 2 Excelente lubrificanteslido 20. Aonde se aplica DLC atualmente ? Cabeote de leitura e superfcie do HD Motores de competio Folhas para mquinade barbear Vidros: Leitora de cdigode barras 21. C. Donnet e A. Erdemir, Tribology of Diamond-Like Carbon Films, Ed. Springer (2008) PROPRIEDADES DO MATERIAL (DLC) Dureza (Vickers) 1.000-3.000 (ajust vel ) Temperatura do processo de deposio 150C Coeficiente de atrito 0,1 0,01 (depende do contedo de H e lubrificante) Espessura do revestimento 0,001-10 m Temperatura mxima de trabalho 500C Resistncia qumica Quimicamente inerte: no reage com cido nem com lcali. Resistncia eltrica 10 6 -10 12 ohm-cm (isolante) Acabamento do revestimento Idntico ao substrato 22. (*) http://www.nissan-global.com/EN/TECHNOLOGY/INTRODUCTION/DETAILS/DLC/index.html Exemplo de DLC em motores (Nissan Motors) mecanismo de ao (*) 23. Exemplo de DLC em motores mecanismo de ao (*) (*) http://www.nissan-global.com/EN/TECHNOLOGY/INTRODUCTION/DETAILS/DLC/index.html 24. www.richterprecision.com/dlc-coatings.html Tuchos Pisto Empresas que revestem partes de motores com DLC 1. Richter Precision Inc. (EUA) Tecnologia usada: HIPIMS (eles alegam que so os 1ros a usarem esta tecnologia) 25. Empresas que revestem partes de motores com DLC 2. Oerlikon Balzers (Liechtenstein) Friction reduction in the valve train of a passenger car with carbon coating of tappets Test method: Cylinder-head test stand, non-fired Source: Ford / INA Fonte: http://www.oerlikon.com/ecomaXL/index.php?site=BALZERS_EN_valve_trains 26. Empresas que revestem partes de motores com DLC 2. Oerlikon Balzers (Liechtenstein) Wear of cylinder liners with variously treated piston rings Tribometer: Cameron-Plint TE77 Load: 8 MPa Temperature: 80C Test duration: 6 h Frequency: 10 Hz Cylinder liners: Grey cast iron Oil: Lubrizol TH 53303 Treatments applied to piston-ring surface only Source: Scania AB Fonte:http://www.oerlikon.com/ecomaXL/index.php?site=BALZERS_EN_piston_rings