desgaste por deslizamento - parte 3

1

A importância dos óxidos

Deslizamento com redução

Fretting (oxidação)

A Topografia

Fadiga de contato

03 – Desgaste por deslizamento

Desgaste por deslizamento fio textil contra gancho – redução do filme de óxido

redução do filme de óxido

6

Movimento oscilatórioRegiões com escorregamentoRegiões sem escorregamento

Efeito do aumento da força oscilatória

Fretting

7

Regiões com escorregamentoRegiões sem escorregament

Fretting

8

Fretting

Efeito do aumento da amplitude e do tipo de óxido formado

9

Objetivo

Determinar a área real de contato

Otimizar desempenho de superfícies

Técnicas

Mecânicas e Ópticas

Modelo

Greenwood e Williamson

A topografia

10

Belidor – Século XVIII Esferas

Coulomb - Para metais superfícies compostas de partes angulares ou globulares duras e inflexíveis

Área real de contato

11

Área aparente de contato: ortogonal á força normal

Área real de contato: somatória das áreas de contato entre asperezas

Área real de contato

12

Força

Pressão

NominalPressão

Real

Aço 8000g

Dureza 1010N/m2

Área aparente 10cm2

Área real: 3 regiões não colineares

300µm2 cada!

~ 10µm de raio!

Ar/Aa : 1/1000 a 1/10.000

Área real x área aparente

Área real de contato

13

Superfície do pino 2 s Superfície do pino 10 min

Área real x área aparente

Quinn

Área real de contato

14

Inclinação Summits = tg = cte = h/l

Raio Summits= R = r + h(cotg )

Número Summits = N= Constante

2l

h

r

Área Real = N..R2

A)Contato tipo (Abbot - Firestone)

Área real – simplificação 1

W

15

Perfil bruto

Perfil de ondulação

Perfil de rugosidade

=

+

Técnicas Perfilometria 2D

Hioki 2007

Área real de contato

16

Técnicas Perfilometria 3D

Hioki 2007

17

Asperezas

As asperezas tem inclinações muitíssimo suaves, as escalas de rugosidade nos confundem.

18

Direção de UsinagemDireção de Usinagem

Direção de

Usinagem

Direção de

Usinagem

Bronzina Brochada Acabamento TransversalBronzina Mandrilada Acabamento Longitudinal

Esquema contato das asperezas bronzina e virabrequim (a) mandrilada b) brochada, (Ni e Cheng, 1996).

Otimizar desempenho tribológico

Área real de contato

19

Ava

nço

Medição rugosidade

Otimizar desempenho tribológico

Usinagem

20

0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,140

100

200

300

400

500

1

4

6

7

10

11

13

16

Vid

a d

a s

up

erf

ície

(s

)

Svi

Parâmetro Funcional Svi Vida da superfície

21

Lixamento grosseiro

Fator de plasticidade

10-8

10-6

10-4

10-2

1

102

0,5 1,0 2,0 4,0 8,0

Regime

elástico

Polimento

fino

Polimento

prolongado

Polimento

metalúrgico

médioLixamento fino

Regime

Plástico

Pressão

Nominal

(kg/cm2)ψ =

EH σr

12

Contato elástico ou plástico

Greenwood, J.A.; Williamson, J. P.B. “Contact o nominal flat surfaces”. Proceedings o fthe Royal Society, v. A 295, 1966, 300-319

22

A Área Real

A Área aparente

P Força de contato

Inclinação Summits

Raio Summits

Densidade Summits

Área real – Bowden e Tabor

A=π⋅ η⋅β⋅σ ⋅A⋅e−h

P=π12⋅η⋅E'⋅β

12⋅σ

32⋅A⋅e−h

e-h - Distribuição exponencial!

23

A W

0,1 1 10 100 1000

10

1

10-1

10-2

10-3

Carga (N)

Área de

Contato

(mm2)

Área de contato entre corpos com múltiplas asperezas

Distribuição exponencial

24

Inclinação Summits

Raio Summits

Densidade Summits

Tomanik, E.; Chacon, H.Teixeira, G. A Simple Numerical Procedure to Calculate the Input Data of Greenwood-Williamson Model of Asperity Contact for Actual Engineering Surfaces TRIBOLOGY SERIES , 2003; VOL 41 P: 205-216 Amsterdam, Boston, Elsevier, 2003

Área real – simplificação 2

25

Fadiga de contato

02 – Os tipos de desgaste

26

+

F

+

F

F

+

F

+

Contato Conforme

Contato Não Conforme

Fadiga de contato – tipo de contato

27ASM – MH 2002 V19 p. 1749

+

F

+

P+

F

+

P+

F

+

P

A B C

+

F

+

P

0

Fadiga de contato – variação das tensões de contato na ou próximo da

superfície

Efeito de una componente deslizante, em sistema camo-seguidor, sobre o campo de tensões. (a) campo de tensões apenas carga normal. (b) campo de tensão também com carga tangencial

danos de pitting y spalling. en engrenagens (a) pitting.

(b) spalling (pitting mais intenso)

(c) Vista superior

30

Fadiga de contato – equipamento para ensaio

31

Efeito do intensificador de tensão (veio x nódulo)

32

NEVES, J.C.K. ÂNGELO, C.M., SOUZA, R.M. SINATORA A. Effect of mechanically imposed stresses on the contact fatigue resistnac of two cast irons with high hardness matrix. Wear 263 (2007) 700-706

Referências01 - O desgaste de componentes e equipamentos