Desgaste de polímeros estruturais de engenharia em contato de deslizamento com cilindro metálico

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2010

RESUMO

O presente trabalho propôs-se a mapear e caracterizar os mecanismos de desgaste de polímeros estruturais de engenharia oriundos do contato de deslizamento com um eixo-árvore cilíndrico rotativo metálico submetido a excentricidades decorrentes de flutuações em seu centro de massa e centro geométrico. Para isso projetou-se e confeccionou-se uma bancada experimental a partir de uma máquina balanceadora, onde o contracorpo cilíndrico era apoiado em dois mancais e o corpo-de-prova polimérico era posicionado em um portaamostra com liberdade de deslocamento ao longo do contracorpo. Desta forma, os ensaios experimentais foram parametrizados utilizando duas posições dos mancais (Fixos ou livres) e sete posições distintas ao longo do contracorpo, o que permitiu imprimir condições diferentes para a rigidez do sistema. Demais parâmetros como carga normal aplicada, velocidade e distância de deslizamento foram mantidas constantes. Nesta investigação utilizou-se como corpos-de-prova dois polímeros estruturais de engenharia de largo uso cotidiano, PTFE (politetrafluoretileno) e PEEK (poli-éter-éter-cetona) e o aço liga AISI 4140 comocontracorpo. Caracterizou-se os materiais poliméricos através de análises térmicas (termogravimétrica, calorimetria exploratória diferencial e dinâmico-mecânica), dureza e difração de raios-X. Já o metálico foi submetido a ensaios de dureza, resistência mecânica e análise metalográfica. Durante os ensaios tribológicos eram coletadas as respostas de aquecimento com o auxílio de termopares, além da velocidade global de vibração (VGV) e a aceleração utilizando acelerômetros. Após os ensaios, as superfícies de desgaste dos corposde- prova foram analisadas utilizando um Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV) para análise morfológica e espectroscopia EDS para microanálise, juntamente com a rugosidade do contracorpo, caracterizada antes e após os ensaios tribológicos. Observou-se que as respostas tribológicas dos polímeros foram diferentes e que eram função de suas estruturas moleculares e capacidades de amortecimento distintas. Foram identificados mecanismos de desgaste predominantes em cada polímero. A VGV do PTFE foi menor que a do PEEK, na condição de mínima rigidez e atribuído ao maior coeficiente de perda daquele polímero. A taxa de desgaste do PTFE foi mais de uma ordem de grandeza maior que a do PEEK. Os resultados permitiram desenvolver uma correlação entre a taxa de desgaste e o parâmetro (E/ρ)1/2 (módulo de elasticidade, E, massa específica, ρ), proporcional à velocidade de propagação de uma onda elástica longitudinal no material.

ASSUNTO(S)

mecanismos de desgaste polímero tribologia engenharia mecanica wear mechanism polymer tribology

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