13. Tribologia

CIBEM-2017-Capa

O CIBEM constitui um fórum de discussão que abrange desde os temas mais clássicos, aos mais atuais (biomecânica, novos materiais, nanotecnologias, microfluídos, novas fontes energéticas, novos conceitos de desenvolvimento de produtos, modelações avançadas, manufatura digital) suscitando grandes desafios aos profissionais, como por exemplo a interação e integração com outras engenharias que os novos ambientes baseados na Indústria 4.0 requerem.

A transformação digital a que assistimos suscita desafios interessantíssimos à Engenharia Mecânica. Os profissionais de Engenharia Mecânica, particularmente os oriundos do espaço Ibero-americano, são agentes determinantes para a operacionalização dessa transformação, a qual potenciará a aceleração do desenvolvimento dos países desta importante região. Criando novos produtos, novos processos produtivos ou novos materiais, os Engenheiros Mecânicos concretizam a Inovação!

Áreas Temáticas

A. Ciências Aplicadas

13. Tribologia

     INVESTIGAÇÃO SOBRE DESGASTE E TENACIDADE A FRATURA NA USINAGEM DE INCONEL 718

Resumo

O Inconel 718 é uma liga bastante utilizadas nas indústrias aeroespacial, de óleo e gás, principalmente pela sua elevada capacidade de manter propriedades mecânicas em altas temperaturas. Por outro lado, esse é um material com baixa usinabilidade, apesar de sua macrodureza não ser elevada. Assim, o presente trabalho vai avaliar a influência da tenacidade à fratura e da resistência ao desgaste abrasivo do substrato de metal duro utilizado como ferramenta de corte no torneamento de Inconel 718. Além disso, diversos revestimentos duros foram estudados com o objetivo de fazer com que os ensaios apresentassem maior similaridade com as condições aplicadas na usinagem de peças de superligas à base de Níquel (caso do Inconel 718). A grande dificuldade encontrada durante os ensaios foi a significativa adesão do material da peça sobre a ferramenta de corte, em diferentes velocidades de corte. Foi possível identificar uma mudança no comportamento evolutivo do desgaste, principalmente quando a adesão ocorre em velocidades próximas de 30 m/min. Outro aspecto relevante durante os ensaios foi a formação controlada do entalhe ao final da profundidade de corte, condição que minimiza a hipótese desse fenômeno ocorrer por origem termoquímica prioritariamente e direciona o entendimento como condição de usinagem de material recém encruado, com formação de rebarba de elevada tenacidade. O aspecto relevante sobre o desempenho da combinação substrato e revestimento foi a adição de cromo, seja na forma de carboneto no metal duro, ou na forma de óxido associado ao alumínio como camada no revestimento PVD. Esta característica amplificou a resistência â oxidação, assim como preconizado na literatura.

Palavras chaves: Usinagem, Inconel, Desgaste, Tenacidade, Fratura.

     Marcelo Acacio De Luca Rodrigues


     EVALUACIÓN TRIBOLÓGICA DEL PROCESO DE EMBUTICIÓN DE HOJALATA

Resumo

La embutición es un proceso de fabricación maduro, con amplia implantación industrial. Sin embargo, su aplicación en las líneas de fabricación que utilizan hojalata requiere un control riguroso de las variables de proceso para evitar la aparición de defectos. El presente trabajo pretende profundizar en el conocimiento de los parámetros del proceso y su relación con la calidad de las unidades fabricadas. Para ello, se caracterizan tres lubricantes mediante ensayos de medición de viscosidad, tensión superficial y ángulo de contacto sobre hojalata con dos tipos de recubrimiento. También se procede al ensayo de desgaste en máquina de 4 bolas adaptando la norma ASTM D4172 con menores cargas y a temperatura ambiente, para una mayor aproximación a las condiciones de trabajo reales. Aunque la investigación continua activa, con la realización de ensayos complementarios, en la fase actual, se puede concluir que el adecuado control del proceso mejora significativamente los resultados. El lubricante de mayor viscosidad presenta un mejor comportamiento a desgaste, como era de esperar, aspecto que debe contrastarse con ensayos en prototipo productivo. A la vez, la mojabilidad evidencia una influencia más determinante.

Palavras chaves: embutición, desgaste, lubricantes.

     Celia Fernández, Ramón Martínez, Alberto García, Maryam Abounaim, Gemma Gutiérrez, Esteban Fernández


     INFLUENCIA DE LA MODIFICACIÓN SUPERFICIAL CON IONES DE TITANIO Y NITRÓGENO EN LAS PROPIEDADES TRIBOLÓGICAS DE LA ALEACIÓN DE ALUMINIO UTILIZADA EN LA FABRICACIÓN DE ÉMBOLOS DE MOTOCICLETA

Resumo

En el presente trabajo de investigación se realiza la modificación superficial con iones de Titanio (Ti) y Nitrógeno (N), mediante la técnica de implantación iónica tridimensional (3DII) generada por descargas hibridas pulsadas de alto voltaje y arco eléctrico a bajas presiones, en el material utilizado en la fabricación de los pistones de motocicleta. La influencia de los iones implantados en los materiales involucrados en el par tribológico pistóncilindro del motor de combustión del ciclo Otto de baja cilindrada fue evaluada por medio de ensayos de resistencia al desgaste de pin sobre disco. Los resultados obtenidos fueron analizados estadísticamente por medio del análisis de varianza (ANOVA) con el propósito de validar el uso de la técnica de modificación superficial y determinar cuál de los tratamientos realizados es el más adecuado en proporcionar mejoras significativas de las propiedades tribológicas tales como la resistencia al desgaste y el coeficiente de fricción. Los resultados de las pruebas de pin sobre disco muestran un aumento significativo de la resistencia al desgaste de las superficies implantadas respecto a las no implantadas y mediante las técnicas de Microscopía Electrónica de Barrido (MEB) y Espectroscopía de Energía Dispersiva (EDS) se determina la morfología y la variación porcentual en composición de los elementos presentes en la superficie.

Palavras chave: modificación superficial, tribología, pin sobre disco, émbolos de motocicleta.

     Luis Miguel Portilla, Jorge Luis Chacón, Carlos Alberto Chacón Avila, Hugo Armando, Estupiñán Durán, Ely Dannier V. Niño


     ANÁLISE INDIRETA DA LUBRICIDADE DE BIOCOMBUSTÍVEIS USANDO SINAIS DE PRESSÃO SONORA

Resumo

O comportamento dinâmico de um sistema tribológico sofre várias alterações ao longo do tempo devido às mudanças na morfologia da interface de contato. Um modo indireto de caracterizar esse comportamento consiste no acompanhamento das variações dos sinais de pressão sonora associados ao sistema. O modo clássico de análise da lubricidade em combustíveis se baseia no uso do tribômetro HFRR (High Frequency Reciprocating Rig), considerando apenas o diâmetro da escara (Wear Scar Diameter) em contato lubrificado. Este método não permite uma análise dinâmica do desgaste. Deste modo, neste trabalho discutimos um método não intrusivo de avaliação da lubricidade por meio da análise de frequência de sinais de pressão sonora. A metodologia foi aplicada na análise do efeito da adição de biodiesel na lubricidade do diesel, sendo avaliados o diesel puro (B0S50), o biodiesel de soja (B100SB) e misturas (B10SB e B20SB) de diesel S50 com o biodiesel de soja. Um sensor de pressão sonora foi conectado ao sistema para obter os sinais durante o ensaio, com os parâmetros disponibilizados pela norma ASTM D6079. Em seguida, ferramentas de processamento digital de sinais foram aplicadas aos sinais obtidos de modo a caracterizar indiretamente a lubricidade do sistema. Os resultados obtidos mostram que a análise em frequência é capaz de caracterizar o comportamento dinâmico do sistema tribológico e demonstraram que há uma relação entre a lubricidade e o espectro de frequência e que ambos são influenciados pelo teor de biodiesel presente no combustível.

Palavras chaves: Desgaste, Lubricidade, Processamento de Sinais, Pressão Sonora.

     Aline Cristina Mendes de Farias, José Josemar de Oliveira Jr.


     REDISEÑO DE UN TRIBÓMETRO PORTÁTIL

Resumo

En problemas tribológicos en ingeniería es necesario determinar cómo se comporta la fricción en un sistema. En algunos casos, obtener información de este comportamiento no es posible con los tribómetros convencionales debido a la complejidad del montaje que estos requieren (e.g. fabricación de probetas para ambos materiales, análisis en laboratorio, etc.) y que se trata de un equipo voluminoso y que no permite replicar completamente las condiciones de montaje (e.g. condiciones ambientales y geométricas de las piezas). Con el ánimo de reducir esas dificultades, se diseñó un tribómetro portátil para determinar el coeficiente de fricción in situ y que gracias a su tamaño también permita la medición en zonas de difícil acceso. Este tribómetro se basó en el diseño realizado por la University of Twente, al cual se le realizaron cambios sustanciales en las formas de medición de la fuerza normal y de fricción, junto con el sistema de adquisición de datos. En el tribómetro portátil, uno de los dos materiales a analizar debe ser una probeta de forma circular (i.e. una rueda), que gira solidariamente con el eje del motor y está en contacto con la otra superficie de interés. Resultados preliminares permiten afirmar que el tribómetro portátil permite mediciones comparables con resultados reportados en la literatura. Como trabajo futuro se pretende comparar los resultados obtenidos del tribómetro con los de un tribómetro lineal, el cual a su vez presenta resultados confiables que ya han sido validados con resultados de la literatura.

Palavras chave: Tribómetro portátil, coeficiente de fricción, tribología.

     Sofía Catalina Henao Aguirre, Simón Cuartas Escobar, Juan Ramírez


     INFLUÊNCIA DA ESPESSURA NAS PROPRIEDADES MECÂNICAS E TRIBOLÓGICAS DE METAL PATENTE DEPOSITADO POR ASPERSÃO TÉRMICA

Resumo

Ligas de metal patente são largamente empregadas para fins de deslizamento, devido aos baixos níveis de atrito, a alta ductilidade, boa tenacidade que estas proporcionam. Estas ligas são geralmente depositadas por processos de fundição, sendo estes, a fundição centrífuga e a metalização por gravidade. A deposição por meio da aspersão térmica destas ligas se mostra como um processo alternativo, e propicia algumas propriedades características ao revestimento, como a maior formação de poros, o refino de grão, e a formação de microconstituintes específicos, que conferem ao material, propriedades mecânicas e comportamentos tribológicos específicos, podendo proporcionar vantajosas propriedades ao revestimento para fins de deslizamento em certas operações. Neste trabalho avaliou-se a influência da espessura, ou seja, do número de sobre passes, na microestrutura, nas propriedades mecânicas e tribológicas de uma liga de metal patente depositada por aspersão térmica, por meio de técnicas de caracterização microestrutural, quantificação de poros formados em área, com o emprego de imagens obtidas a partir de microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura, análise de composição química do revestimento por EDS e BSE, e do ensaio tribológico do tipo pino sobre disco posteriormente seguido da caracterização das trilhas de desgaste utilizando técnicas de mapeamento topográfico por perfilometria ótica e microscopia eletrônica de varredura.

Palavras chave: Metal Patente, Aspersão Térmica, Tribologia

     Paulo Roberto Campos Alcover Junior, Anderson Geraldo Marenda Pukasiewicz



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