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Aula 3, parte 2, do curso Introdução ao estudo do atrito e do desgaste. Realizado por INES, UCS e Simecs, na UCS em junho de 2009.
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1
Escopo -Nomenclatura – Ensaios
Equação de ARCHARD
Regimes de desgaste
– Moderado 2 > Severo (T1)
– Severo> Moderado 2 (T2)
Mecanismos
03 – Desgaste por deslizamento
2
03 – Desgaste por deslizamentoMecanismo de atrito
Figueroa
0 70 140
6
9
12
Har
dnes
s (G
Pa)
Depth (µm)
4h 16h 36h
5.7
3
Sliding radius (r)
Normal load (W)800 N
Friction force (F)Wear track
r = 12.5 mm
40 rpm
2000 rpm
Felt polishingwheel
Si3N4 ball(7.14 mm)
t = 8 h.L = 1440 m.T = 25 ºCU.R = 50 %.
03 – Desgaste por deslizamento
0,0 5,0x102 1,0x103 1,5x103
6
9
12
15 Q&T 4 hr 16 hr 36 hr
Wea
r tra
ck v
olum
e,
(mm
3 )
Sliding distance (m)
Tomando todos os pontos ou apenas os 4 últimos (“regime permanente” notar que elevando-se o tempo de nitretação diminuiu a taxa de desgaste
2*10-5,K<7*10-5
Moderado - Transição
4
03 – Desgaste por deslizamento
5
0,15
0,20
0,25
Fric
tion C
oeffi
cient
(dim
ensi
onal
ess
)
7 7,5
Sliding time (h)8
Restarted Test
End TestCycle of 5 min
03 – Desgaste por deslizamento
Sliding radius (r)
Normal load (W)800 N
Friction force (F)Wear track
r = 12.5 mm
40 rpm
2000 rpm
Felt polishingwheel
Si3N4 ball(7.14 mm)
t = 8 h.L = 1440 m.T = 25 ºCU.R = 50 %.
Os componentes do coeficiente de atrito são: deformação plástica, adesão e resistência devida ao tribo-filme. 3 componentes da força de atrito.
Modelo de atrito
6
■ Transição = f (tensões mecânicas, temperatura, oxidação = f (carga, velocidade))v
■ Tensões mecânicas◆ Carga normal → desgaste
por fadiga de contato◆ tensão de cisalhamento = f (coeficiente de atrito (µ) ))
✦ oxidação✦ lubrificação✦ deformação plástica
■ Oxidação◆ f = (temperatura)f◆ provoca transformação de
fase
03 – Desgaste por deslizamento
Grãos F e G
Inicia-se a deformação plástica
Deformação é maior no contato
Fratura do grão F en X,Y ou Z
Fractura do grão G en G’ e G’’
Remoção e transferência
Mecanismo de desgaste dominadopela deformação plástica
03 – Desgaste por deslizamento
8
■ Delaminação, (Suh, 1973)D
◆ Deformação plástica da
superfície - movimentação
das discordâncias
◆ Formação e propagação de
trincas paralelas à
superfície
◆ Partículas de desgaste
laminares
03 – Desgaste por deslizamentoMecanismo de desgaste dominado
pela deformação plástica
9
■ Kayaba (1979)K
◆ Formação e crescimento de junções
◆ Escorregamento sucessivo de material
◆ Formação e crescimento de trincas
◆ Transferência do material destacado
◆ Fragmentos de desgaste em forma de lâminas empilhadas
Mecanismo de desgaste dominadopela deformação plástica
03 – Desgaste por deslizamento
10
Kayaba, 1979
03 – Desgaste por deslizamento
Mecanismo de desgaste dominado pela deformação plástica
11
03 – Desgaste por deslizamento
■ Sasada, 1979
◆ Comportamento dos “fragmentos de transferência”
✦ adesão
✦ junção
✦ crescimento– encruamento
– oxidação
– destacamento
• Partículas laminares e irregulares
12
regiões sub-superficiais
Rice, Wert 1989?!
200 X
Camada fina, muito deformadaCamada fina, muito deformada
Região não deformadaRegião não deformada
03 – Desgaste por deslizamento
13Leite
O sulcamento do disco 570 ± 6 HV0,1
.pelo pino 255 ± 4 HV0,1
e identificado no disco por WDR, requer encruamento do material do pino (deformação plástica).
03 – Desgaste por deslizamentoMecanismo de desgaste dominado
pela deformação plástica
14
Direção de deslizamento
sulcamento
O sulcamento do disco pelo pino foi eliminado lixando-se o pino a cada duas voltas de ensaio
Disco
15
Mecanismo de desgaste dominadopela deformação plástica
Sem sulcamento!
950°C -e 1200°CT. F. J. Quinn; W. O. WinerT. F. J. Quinn; W. O. Winer :An Experimental Study of the “Hot-Spots” Occurring During the :An Experimental Study of the “Hot-Spots” Occurring During the Oxidational Wear of Tool Steel on Sapphire Oxidational Wear of Tool Steel on Sapphire (propriedades elásticas e térmicas similares a do aço)(
Mecanismo de desgaste dominado pela oxidaçãoModerado I x Moderado II
Fig. A - Superfície do pino 2 s.Ponto 100 µm
Fig. B - Superfície do pino 10 min. aço AISI M2 x aço AISI M2
Bernardes
Número das áreas super- aquecidas formadas durante o “ desgaste oxidativo””
Mecanismo de desgaste dominado pela oxidação
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MENDES, M.A. R. S. Estudo do desgaste de ferramentas com e sem revestimentos de filmes finos utilizadas em operações de estampagem. Exame de qualificação para mestrado. 2009
FARIAS, M.C.M., SOUZA, R.M., SINATORA, A. TANAKA, D.K. The influence of applied load,sliding velocity and martensitic transformation on the unlubricated sliding wear of austenitic stainless steels. Wear 263 (2007) 773-781
VIÁFRA.C.C, SINATORA, A. Influence of hardness of the harder body on wear regime transition in a sliding pair of steels. Wear 267 (2009) 425-432
LEITE, M.V., SINATORA, A. Método para caracterização tribológica do aço ABNT H 13 com topografia estruturada em condições de deslizamento a seco. 45º Seminário de Laminação, Processos e Produtos Laminados e Revestidos. 2008.
LEITE, M.V., FIGUEROA, C.A. BASSO, R.L.O. MEI, P.R. BAUMVOL, I.J.R. SINATORA, A. Wear mechanisms and microstruture relationship of AISI H 13 tool steel pulsed plasma nitriding 2009.
Referências03 - Desgaste por deslizamento