Análise Superficial de Corpos de Prova de testes tribológicos para avaliação de óleos vegetais em testes de Pino sobre Disco e Reicher Test.

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de bancada que visam consumir menor quantidade de amostras de óleos (Pereira, 2015). Entre os materiais escolhidos foram:

 Ferro fundido Vermicular - utilizado com muita frequência na indústria automobilística para a fabricação de alguns itens como blocos de motor; (Junior e Guesser, 2011)

 Aço 1020 - Com um percentual médio de 0,20% de carbono em sua composição, comumente utilizado para fabricação de componentes mecânicos, como virabrequim, anéis de engrenagens, entre outros (Açosporte, 2016);

 Alumínio - fazendo uso da liga 7050-T7451, utilizado comumente na manufatura de peças aeronáuticas devido a resistência a corrosão e alto nível de resistência a tração. (Braga, 2011; Ribeiro e Cunha, 2007).

Figura 1. Descrição das bases de origem vegetal utilizado no estudo (Adaptado de: Dandilini, 2001; Dias, 2000; Fogo, 2008).

Tabela 1 - Propriedades após o processamento (Adaptado de: Barbosa et al, 2015)

ÓLEOS COMERCIAIS

Óleo MQL Quimatic MQL Iorgalube

Uso comum Uso atual em processos variados de usinagem com Mínima quantidade de Lubrificante (MQL), como por exemplo, torneamento, fresamento, furação , entre outros. Uso atual em processos

variados de usinagem com Mínima quantidade de Lubrificante (MQL), como por exemplo, torneamento, fresamento, furação , entre outros

Características Fluido integral sintético a base de água, indicado para corte de todos os metais através da técnica MQL Óleo vegetal para usinagem em geral

Imagem

1.1. Objetivo

Este projeto tem como objetivo estudar a performance de lubrificação de óleos vegetais puros e comerciais, e classificar o seu potencial para o desenvolvimento de novos produtos lubrificantes por meio de ensaios tribológicos Pino sobre disco e Reichert Teste (RT). Identificar e avaliar a qualidade da superfície dos corpos de prova após os ensaios, utilizando-se de equipamentos de medição por microscopia óptica, Confocal de Aberração Cromática e os dados coletados durante os ensaios.

2. Metodologia

2.1. Ensaio Pino Sobre Disco

Para o ensaio de pino sobre disco (PsD) utilizaram-se corpos de prova em formato de discos de Ferro Fundido Vermicular. Discos torneados com 40 mm de diâmetros e uma esfera de metal duro de 9 mm de diâmetro a ser atritada, para validar o ensaio. Os corpos de prova foram lixados utilizando uma politriz com as lixas d’água de grana 100, 220, 400, 600, 800 e 1200. Posteriormente, verificou-se a rugosidade das superfícies utilizando um rugosímetro da Mitutoyo modelo SJ-201P, a fim de garantir uma rugosidade média (Ra) máxima de 0,8 µm (ASTM G 99, 2000).

Os ensaios foram realizados em um tribômetro pino sobre disco (PsD) do Centro de Competência em Manufatura (CCM), laboratório do Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA). Este aparelho fricciona uma esfera ou pino de interesse sobre um disco, instituindo com que o atrito entre as duas superfícies ocasione um desgaste sobre o corpo de prova. A distância programada para o percurso é de 1500 m, com uma rotação de 522 RPM, em uma velocidade de 0,8 m/s, diâmetro da pista de 30 mm, percorrendo 15916 voltas. Foi adicionada uma carga de 2 kg para provocar o atrito da esfera de carbeto de tungstênio contra o disco.

Para estudar a influência de um óleo lubrificante e a formação de uma película para minimizar o atrito, adicionaram-se óleos vegetais na cuba do Pino sobre disco. Um dispositivo instalado na cuba do tribômetro permite a permanência do óleo lubrificante na superfície do corpo de prova, região de interesse pino/disco, mesmo com a ação centrífuga da rotação do equipamento. O Tribômetro utilizado é apresentado na Figura 2a, com detalhes na cuba (Figura 2b) e no dispositivo (Figura 2c) capaz de direcionar o óleo lubrificante na superfície do disco.

Figura 2. Equipamento tribológico (a), cuba para óleo (b) e óleo sedo direcionado ao disco pelo dispositivo (c)

O tribômetro utilizado, dispõe de uma célula de carga de 5 kg com rotina em LabVIEW que capta dados, proporcionando a geração de um arquivo texto. Com esses dados armazenados no decorrer do teste, é possível obter os dados e gráficos de coeficiente de atrito médio durante o percurso atritado. De acordo com a rotação e a quantidades de voltas necessárias para a realização dos testes, o tempo de duração de cada teste pode levar um pouco mais do que 30 minutos de duração. Ao término de cada teste, todo o equipamento deve ser limpo, para evitar que vestígios do teste anterior interfiram no próximo.

Após os ensaios de atrito no tribômetro de Pino sobre Disco os corpos de prova foram analisados por equipamentos de medição de superfícies. Neste trabalho utilizou- se o microscópio digital ótico Dino-Lite (DINO) e o Microscópio Confocal de Aberração Cromática (MCMA). Com a microscopia avaliou-se a área média desgastada, a topografia e as características da superfície dos corpos de prova após a realização do atrito e o desempenho de lubrificação dos óleos em estudo. As análises em microscópio visam identificar a marca que a ferramenta imprime no material e evidenciar a presença de material aderido tanto no corpo de prova quanto na própria superfície da ferramenta ou pista de atrito, bem como a condição de material em torno da marca desgastada.

2.2. Ensaio Reichert Test

O Reichert Test (RT) foi realizado com um anel de metal duro atritado a um pino torneado com dimensões de 12 mm de diâmetro por 18 mm de altura. Os pinos foram fabricados em aço 1020, alumínio (liga 7050-T7451) e ferro fundido vermicular - CGI.

O pino fixo é pressionado por uma alavanca no anel de metal duro que rotaciona a 1000 RPM. Com um período de 1 minuto de atrito são realizados 100 metros de atritos, disponibilizando resultados qualitativos e quantitativos. Na Figura 3 pode-se visualizar o RT realizado em pino de Aço 1020 e óleo Tungue com indicações dos componentes. A metodologia para avaliar a superfície do desgaste no RT foi a mesma utilizada no ensaio de Pino sobre disco. A rugosidade média obtida pelo MCAC foi realizada perpendicular