Simulação do Desgaste Abrasivo via Interações Múltiplas / Using Multiple Interactions to Simulate Abrasive Wear

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2008

RESUMO

O desgaste abrasivo pode ser classificado em função do movimento das partículas atuantes na interface de desgaste: rolamento e deslizamento das partículas abrasivas entre as superfícies. O predomínio de uma dessas dinâmicas é função dos parâmetros tribológicos. O presente trabalho propõe uma nova abordagem para simular o desgaste abrasivo em laboratório: o rolamento das partículas abrasivas é representado por seqüências de indentações e o deslizamento por seqüências de riscos/sulcos. Os equipamentos utilizados nesta simulação foram especialmente desenvolvidos para reproduzir a atuação de um único grão abrasivo. São eles: macro-simulador e micro-simulador. Estes equipamentos consistem em um sistema de mesas coordenadas de alta resolução, que movimentam a amostra no plano horizontal e o indentador no eixo vertical. Sensores de força permitem o controle da intensidade durante a realização de cada evento (indentação ou deslizamento). O macro-simulador opera até 500 N e o micro-simulador até 18 N. A topografia de uma superfície desgastada real é a referência para a simulação. Essa topografia é acessada usando interferometria laser, enquanto a morfologia é visualizada via microscopia eletrônica de varredura. A análise da morfologia da referência permite determinação do tipo de mecanismo de desgaste predominante. De acordo com o tipo de mecanismo encontrado na referência, define-se a configuração da simulação, a saber: somente indentações; somente riscos/sulcos; ou uma mistura de indentações e riscos/sulcos. Em uma etapa preliminar buscou-se avaliar efeito dos parâmetros de simulação na morfologia da superfície gerada na simulação. As amostras foram confeccionadas em aço ferramenta, e o equipamento utilizado foi o macro-simulador. Os resultados preliminares mostraram que a simulação não é viável nesse equipamento, pois o sensor de força não permite a correta medição na faixa de força normal pretendida. No micro-simulador foi estudada a simulação do rolamento puro das partículas abrasivas para os materiais aço ferramenta, vidro e aço carbono. Utilizou-se a configuração indentação com posicionamento aleatório. As variáveis de controle estudadas foram: força normal (0,29; 0,44; 0,49; 0,59; 0,98; 1,47 e 1,96 N) e número de eventos (1000; 1500; 2000; 3500 e 5000). A interação entre os eventos afetou consideravelmente a morfologia e a topografia das superfícies obtidas. Foi desenvolvido um método para medir a profundidade média dos eventos em função da distância entre os mesmos. A relação entre a distância entre os eventos e sua dimensão foi denominada superposição. Esse método mostrou que a profundidade média dos eventos é afetada por valores positivos de superposição. Foi identificado que ocorre desgaste para valores acima de 50% de superposição. A variação da profundidade média dos eventos foi equacionada em função da superposição e da força normal nas condições que levam ao desgaste. Essa relação matemática foi utilizada para definir os parâmetros de simulação em função da topografia da referência para em dois casos: rolamento puro e deslizamento paralelo das partículas abrasivas. Em ambos os casos foram obtidas superfícies topográfica e morfologicamente semelhantes às respectivas referências. No processo de simulação são armazenadas as informações relativas ao posicionamento e às forças de interação associadas a cada evento. Estas informações abrem uma grande perspectiva para a simulação computacional do desgaste abrasivo.

ASSUNTO(S)

mecanismos de desgaste indentação tribologia abrasive wear indentation simulação deslizamento desgaste mecânico wear mechanisms scratching eventos múltiplos engenharia mecanica simulação (computadores) simulation desgaste abrasivo

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