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ANÁLISE DE SIMILARES: CORRENTES DE BICICLETA Design e Seleção de Materiais

Tiago Falcade Israel Durli Savaris

Ahmad Elsheikh

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL Programa de Pós-graduação em Minas, Metalurgia e Materiais –PPGE3M

O aumento na prática do ciclismo, tanto por motivações ambientais, de lazer ou esportiva profissional tem gerado um avanço no desenvolvimento e qualidade de peças de reposição para bicicletas. Entre estas partes esta a corrente (correia) sem a qual, para padrões atuais, o ciclismo seria impraticável.

Correntes, assim como correias, cordas, e outros

similares elásticos e elementos de máquinas flexíveis são utilizados em sistemas de transporte e transmissão de potência. Esses elementos são comunmente utilizados com substitutos de eixos, mancais engrenagens e outros elementos relativamente rígidos de transmissão de potência

INTRODUÇÃO

INTRODUÇÃO Correntes de bicicletas são geralmente categorizadas de duas

formas: 1/2 X 1/8 e 1/2 X 3/32, sendo que o primeiro número (1/2) diz respeito ao passo e o segundo (1/8 e 3/32) à largura interna em polegadas. As correntes de número 1/2 X 1/8 são usadas em para transmissão simples, isto é, sem mudança de marchas, enquanto que as de número 1/2 X 3/32 são geralmente do tipo sem bucha (bushingless) e devido a isso, possuem maior flexibilidade lateral, trabalhando melhor em câmbios trocadores de marchas (carretos)

Com a intenção de acompanhar o avanço das bicicletas, o

desenvolvimento de correntes segue atualmente diferentes rumos, entre eles: - Baixo peso; - Maior resistência a corrosão e desgaste; - Atraente quanto à aparência; - Menos agressivas em sujar roupas; - Menor barulho na troca de marchas.

INTRODUÇÃO As diferentes partes constituintes de correntes de

bicicleta desempenham diferentes funções, sofrendo então diferentes tipos solicitações mecânicas: desgaste, tração, fadiga, etc. Por isso para uma correta avaliação destas correntes, a escolha de ensaios adequados e representativos é de suma importância.

Os materiais mais utilizados para este tipo de aplicação são em geral aços ao carbono e aços ligados, sendo que em alguns casos é utilizado recobrimento de níquel ou nitreto de titânio para que seja possível um aumento na resistência ao desgaste

Metodologia

Corrente 1: R$ 7,00 Corrente 2: R$ 12,00 Corrente 3: R$ 22,00

Metodologia

- Desmonte das partes das correias

Metodologia - Análise dimensional: • Cada corrente foi medida e pesada, visando comparar o peso específico de cada uma delas, bem como as características dimensionais de cada elemento da corrente e adequação com o descrito na embalagem

- Análise morfológica e microestrutural: • Amostras foram lixadas até lixa #1000 e polidas com pasta de diamante 1 μm e posteriormente atacadas com nital 2% e observadas ao microscópio. • Foram feitas espectroscopias de emissão óptica em cada componente. • Ensaios de dureza foram utilizados como ensaio complementar na caracterização do material das correntes. • Os componentes das correntes foram desengraxadas com detergente sob aquecimento e limpeza com acetona em ultrassom.

Metodologia

-Comportamento tribológico: • Foram selecionados os componentes sujeitos à ação de atriito pino e rolete • Ensaio tribológico do tipo ball-on-plate: - Esfera de alumina;

- Carga linear de 5 N; - Frequência de 1 Hz; - Trilhas de 1,5 mm para os pinos; - Trilhas de 0,5 mm para roletes.

• As amostras foram ensaiadas em duas condições:

- Com óleo (como adquiridas) Condição de serviço; - Desengraxadas Desgaste de material. • Após os ensaios tribológicos as trilhas foram avaliadas por microscopia óptica e por perfilometria.

RESULTADOS E DISCUSSÕES

Análise dimensional

Adequação às especificações

Corrente 1 Corrente 2 Corrente 3

Comprimento (mm) 145 148 146 + 1 (encaixe)

Peso (g) 354,27 326,14 323,83 (326.83)

N de elos interno 57 58 55 +1

Peso por elo (g) 6,21 5,62 5,89

Medida (in) Corrente 1 Corrente 2 Corrente 3

Passo 0,52 0,52 0,50

Indicado 0,5 0,5 0,5

Largura 0,15 0,10 0,11

Indicado 0,125 0,09 0,09

Diametro Rolete 0,30 0,30 0,30

Diametro Pino 0,14 0,14 0,14

Diametro Furo Externo 0,14 0,14 0,14

Diametro Furo Interno 0,15 0,15 0,15


Composição química: Corrente 1 Placa exterior Placa Interior

Pino Rolete



Pino Rolete


Análise de dureza

Dureza (HRC) Corrente 1 Corrente 2 Corrente 3

Placa exterior 28 44 36

Placa Interiror 24 42 28

Pino 53 43 59

Rolete 44 40 50


Avaliação microestrutural: Lateral externa Corrente 1 Corrente 2 Corrente 3


Avaliação microestrutural: Lateral interna Corrente 1 Corrente 2 Corrente 3


Avaliação microestrutural: Pino Corrente 1 Corrente 2 Corrente 3


Avaliação microestrutural: Rolete Corrente 1 Corrente 2 Corrente 3


Comportamento tribológico: Perfilometria


Comportamento tribológico: Pinos com óleo Corrente 1

Corrente 2 Corrente 3


Comportamento tribológico: Pinos sem óleo Corrente 1



Comportamento tribológico: Rolete com óleo Corrente 1



Comportamento tribológico: Rolete sem óleo Corrente 1


Conclusões • Considerando a análise dimensional, todas as correntes estavam adequadas ao que estava indicado na embalagem, além disso, os demais parâmetros dimensionais aferidos não diferiram entre as correntes. • As análises de composição química por EDS mostraram que todas as correntes foram fabricadas em aço carbono, alguns casos contendo manganês e/ou silício. A placa externa da corrente 2 apresentou um revestimento de níquel na superfície. • Tanto dureza quanto a microestrutura corroboraram com o inferido pela análise de composição química. Para todas as correntes, tanto o pino, quanto o rolete apresentaram dureza e microestrutura compatíveis com martensita revenida. Sendo os maiores valores de dureza apresentados pela corrente 3.

Conclusões

• As placas interna e externa da corrente 1 e 3 apresentaram dureza mais baixa, compatível com ferrita e perlita observadas nas microestruturas. Observa-se que a placa 3 parece apresentar uma microestrutura mais refinada, sendo responsável pelo valor levemente maior de dureza. Ambas parecem ter composição próxima do eutetóide. As placas interna e externa da corrente 2 apresentou microestrutura e dureza semelhantes às obtidas pelo pino e rolete, indicando que não há mudança de material entre os componente s dessa corrente. Como as placas interna e externa não sofrem muito efeito de desgaste abrasivo, e têm apenas função de apoio e ligação, o material destes componentes pode apresentar dureza menor, não sendo determinante para avaliar a qualidade das correntes.

Conclusões

• Quanto ao comportamento tribológico, primeiramente observou-se que a corrente 1 apresentou uma lubrificação de fábrica mais efetiva, enquanto as correntes 2 e 3 apresentaram comportamento inferior, mas semelhante entre si. No entanto quando comparando apenas o material, com as amostras desengraxadas, a corrente 3 mostrou-se superior, seguida da corrente 1 e tendo como pior comportamento frente ao desgaste a corrente 2. O que está de acordo com as durezas obtidas para os pinos e roletes.

Conclusões

• Como relação entre qualidade das correntes e preço, a corrente 3, que é a mais cara, realmente mostrou-se superior em termos de desgaste e dureza dos componentes que estão sujeitos a maiores solicitações, no entanto as demais análises mostraram não haver uma diferença significativa em termos das propriedades avaliadas. A corrente 2, apesar de apresentar uma microestrutura temperada e revenida para todos os componentes, onde a propriedade era importante os valores de dureza foram inferiores às demais correntes, mesmo tendo um valor intermediário. Quanto ao comportamento tribológico a corrente 2 foi a que apresentou os piores resultados.

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