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Document type: Tese
Access type: Acesso Aberto
Title: Efeito de partículas de desgaste no comportamento tribológico de metais
Alternate title (s): Effect of wear debris on tribological behavior of metals
Author: Oliveira Jr, Mario Martins de
First Advisor: Mello, José Daniel Biasoli de
Second member of the Committee: Silva Jr, Washington Martins da
Third member of the Committee: Oliveira, Sônia Aparecida Goulart
Fourth member of the Committee: Milan, Julio Cesar Giubilei
Fifth member of the Committee: Torres, Ricardo Diego
Summary: A literatura é controversa quanto à influência de debris no comportamento tribológico. Alguns trabalhos têm mostrado que a presença deles é fundamental para a formação de tribocamadas protetoras, reduzindo o atrito e desgaste. Porém, outros trabalhos mostraram que esta presença poderia levar a aumentos no coeficiente de atrito e desgaste devido à energia gasta arrastando-os no contato. O objetivo deste trabalho é o estudo sistemático da influência de debris no comportamento tribológico de metais. Para isso, foram realizados ensaios de desgaste por deslizamento recíproco com remoção de debris (via fluxo de ar comprimido), sem remoção e com adição de partículas de óxidos de ferro e alumina. Os pré-testes realizados com remoção de debris apresentaram reduções significativas no atrito e no desgaste, porém o contato estava com contaminações afeitas ao processo de remoção dos debris. Ensaios efetuados após o tratamento do ar comprimido apresentaram resultados completamente diferentes dos anteriores. Os ensaios com adição de partículas de óxidos de ferro apresentaram uma redução no atrito (15%) e no desgaste (95%) quando adicionadas as partículas de Fe3O4 (menos duras e maiores) sugerindo que a dureza relativa em relação aos corpos em contato foi o fator determinante nesta redução. Ensaios secos em alumínio com adição de partículas de alumina promoveram um aumento no atrito e no desgaste para as menores partículas. A adição controlada de partículas de alumina contribuiu para uma queda no desgaste dos contra corpos quando as maiores partículas foram adicionadas. A adição de partículas de alumina dispersas em água destilada contribuiu para uma queda significativa no atrito, para as maiores partículas. Estas contribuíram para a formação de tribocamadas na superfície das amostras, resultando em um ganho de massa. Foi proposto um novo índice, chamado Tamanho Relativo (TR), comparando os tamanhos dos debris e a topografia dos corpos em contato. Para valores de TR menores que 1, os debris eram muito pequenos para se envolverem no contato tribológico, não afetando o atrito e o desgaste. Para maiores valores de TR, os debris participariam ativamente no contato atuando na formação de tribocamadas protetoras, reduzindo o atrito e o desgaste do sistema. O aumento na concentração de partículas de alumina adicionadas ao contato contribuiu para um aumento no atrito e no desgaste. Portanto, é benéfica a presença de debris no contato, pois a adição de partículas contribuiu, na maioria dos casos, para a redução do atrito e desgaste.
Abstract: The literature is controversial in relation to the influence of wear debris on tribological behaviour. Some works have shown that the presence of debris is fundamental to the formation of a protective tribolayer, thus reducing friction and wear, whereas others showed that the presence of wear debris could contribute to increase friction coefficient due to the energy spent dragging them into the contact. This work aims to study the influence of wear debris on tribological behaviour of metals. Tests under reciprocating wear sliding contact with debris removal (by compressed air flow), without removal and with the addition of iron oxides and alumina particles were performed. The pre-tests with debris removal showed a significant reduction in friction and wear, however, the contact was contaminated by the debris removal system. Testes performed after the compressed air treatment showed results completely different. The tests with the addition of iron oxide particles resulted in friction (15%) and wear (95%) reduction when added the Fe3O4 particles (larger and softer) suggesting that their relative hardness in relation to the materials in contact was the main factor for this reduction. Dry tests with addition of alumina particles on aluminum samples resulted in an increase in friction and wear when the small particles were added. The controlled addition of alumina particles contributed to a decrease in the counter bodies wear rate when the larger particles were added. The addition of alumina particles dispersed in distilled water contributed to a significant reduction in friction when the larger particles were added. These large particles intensified significantly the formation of a tribolayer on the sample surface, which resulted in a gain of mass. It was proposed a new index, called Relative Size (RS), comparing the sizes of the wear debris and the specimen surface roughness. For RS values less than 1, the wear debris was too small to get involved in the tribological contact and they did not affect friction and wear. For larger RS values, the particles participated actively in the formation of a protective tribolayer, reducing friction and the system wear. The increase in the concentration of alumina particles added in the contact contributed to an increase in friction and wear. Therefore, the presence of debris in contact is beneficial since the addition of particles contributed, in the majority of cases, to reductions on friction and wear.
Keywords: Debris
Atrito
Friction
Desgaste
Wear
Tribologia
Tribology
Tamanho Relativo
Relative Size
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAO
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Quote: OLIVEIRA JÚNIOR, M. M. Efeito de partículas de desgaste no comportamento tribológico de metais. 2018. 117f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica). Universidade Federal de Uberlândia. Uberlândia, 2018.
Document identifier: http://dx.doi.org/10.14393/ufu.ufu.te.2018.37
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/20941
Date of defense: 26-Jan-2018
Appears in Collections:TESE - Engenharia Mecânica

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