Avaliação experimental dos efeitos tribológicos de micro irregularidades superficiais (porosidade e textura) em ensaios lubrificados.

Autor(es)

Guido Boidi

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: São Paulo.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Escola Politécnica (EP/BC)
• Data de defesa: 2019-09-06

Membros da banca

Izabel Fernanda Machado; Henara Lillian Costa Murray; Francisco José Profito; Daniel Rodrigues; Washington Martins da Silva Junior

• Orientador: Izabel Fernanda Machado

Resumo

Os impactos negativos no meio ambiente causados pelo ser humano são atualmente mitigados por políticas de redução de energia, aumento de eficiência e utilização de fontes de energias alternativas. Os tribologistas visam reduzir o atrito entre componentes em movimento utilizando recobrimentos de elevada dureza, óleos aditivados ou modificando a topografia dos materiais. Nesse contexto, a textura superficial pode possibilitar redução de atrito em determinadas condições, mas esse processo exige operações de manufatura e custos adicionais. Por outro lado, os materiais sinterizados apresentam porosidade superficial após o processo de manufatura, que poderia atuar como textura superficial e consequentemente levar à redução do atrito. Com base nisso, esta pesquisa visa ampliar o conhecimento atual sobre a influência tribológica das micro irregularidades superficiais (porosidade e textura) em testes experimentais lubrificados e explorar o uso de superfícies nãoisotrópicas para aplicações tribológicas. As amostras foram produzidas usando tanto a sinterização como a texturização laser para obter cavidades superficiais com diferentes características. Três diferentes condições de porosidade foram estudadas em aço sinterizado, enquanto configurações de bolsos circulares e canais foram texturizadas em amostras de aço cromo. Em seguida, testes experimentais foram realizados variando as condições de deslizamento-rolamento (de rolamento predominante para deslizamento predominante), especialmente usando contato nãoconforme. Diferentes velocidades foram utilizadas durante os testes tribológicos para cobrir uma ampla gama de condições operacionais e estudar os efeitos das irregularidades superficiais em diferentes regimes de lubrificação. Os testes para avaliação do coeficiente de atrito foram realizados utilizando dois tribômetros usando as configurações de pino-disco, rotula-disco e esfera-disco. A espessura de filme foi medida utilizando um equipamento de interferometria óptica usando uma metodologia direcionada para amostras com rugosidade superficial elevada. Amostras com superfícies polidas foram utilizadas como material de referência para comparação com amostras contendo alterações superficiais (textura ou porosidade). Os principais resultados mostraram que a diminuição da porosidade levou a redução de atrito em aço sinterizado. As amostras com porosidade reduzida apresentaram melhores desempenhos que o material de referência (não-poroso). Além disso, a configuração de bolsos circulares promoveu redução de atrito, enquanto os canais tiveram um desempenho semelhante ou pior que o material de referência. Embora os bolsos texturizados e os poros de dimensões reduzidas no material sinterizado foram produzidos com diferentes técnicas de manufatura, eles apresentaram características geométricas similares e, consequentemente, levaram a redução de coeficiente de atrito em comparação com as amostras de referência. Os principais resultados foram mapeados para melhor entender o efeito de cada micro irregularidade superficial no desempenho tribológico. Além disso, um modelo fenomenológico preliminar foi proposto para prever a resposta em termos de coeficiente de atrito das superfícies com micro cavidades (porosidade ou textura) com base nos resultados do aço de referência. Os principais resultados sugerem que o efeito das cavidades superficiais projetadas (textura) e daquelas distribuídas aleatoriamente (porosidade) podem ser de alguma forma comparadas, mesmo sendo as modificações produzidas através de técnicas de fabricação muito diferentes. (AU)

• Processo FAPESP: 16/25067-9 - Estudo do efeito de micro irregularidades superficiais (textura e porosidade) no comportamento tribológico de um aço sinterizado via SPS
• Beneficiário: Guido Boidi
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto