desgaste por deslizamento - parte 3
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Aula 3, parte 3, do curso Introdução ao estudo do atrito e do desgaste. Realizado por INES, UCS e Simecs, na UCS em junho de 2009.TRANSCRIPT
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
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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