Tribologia
Tribologia “Aspectos de desgastes e sua funcionabilidade através de máquinas e equipamentos”. Manutenção Industrial – Prof. ROBERTO OUTA Tiago dos Santos Paulo Ricardo Marinho – Faculdade de Tecnologia – Noturno – 60 Semestre Palavras-chave: (desgaste, atrito, tribologia, equipamentos, máquinas,) Título da Pesquisa (Tr funcionabilidade atra Resumo Este trabalho tem co orfi to view nut*ge sgastes e sua amentos”). luência da tribologia na funcionabilidade de m quinas e equipamentos.
Introdução A tribologia é a ciência do atrito, ou a ciência e tecnologia e superfícies atuantes em movimento relativo e todos os fenômenos daí decorrentes. O estudo do atrito, desgaste, lubrificação e mecânica de contato são todas as peças importantes da tribologia. Essa ciência proporciona uma análise real das condições de um equipamento e propõe a utilização de alguns métodos que possam diminuir a frequência de desgastes em equipamentos, causados pela força de atrito. O desgaste é um processo de degradação de um material quando em serviço.
Está presente em diferentes situações, onde ocorre a perda progressiva de material a partir da superfície, por ecuperação de equipamentos e perdas de produção. Antes de propor uma solução para um problema de desgaste é necessário identificar-se o tipo ou modo de desgaste causando o problema. Tipos de desgastes: 1 . Desgaste por abrasão Desgaste produzido por part[culas duras ou protuberâncias forçadas contra e movendo-se ao longo de uma superfície sólida. O termo duro significa que a substância produzindo o desgaste é realmente mais dura que a superfície sendo danificada por desgaste. m qualificador adicional é que as partículas que causam o desgaste usualmente têm cantos agudos para produzir m corte ou ação cisalhante no sólido que está sendo submetido ao desgaste. O desgaste por abrasão pode ainda ser dividido em duas categorias: desgaste por abrasão em alta e em baixa tensão. 2. Cavitação Cavitação é a perda progresslva de material de um sólido devido a ação de bolhas em um líquido colapsando próximo a superfície deste sólido. Cria jatos de líquidos muito pequenos para preencher o espaço vazio. Pode causar a remoção de camadas passivas levando a um mecanismo combinado de corrosão.
Existe um período de incubação e após um regime estável. Metais que em um alto limite de resistência e uma camada passiva tenaz são os mais resistentes. Exemplos. Qualquer sistema de bombeamento ou propulsor. propulsores de navios, tubulações, sistemas de mistura, agitadores ultra sônicos. 3. Desgaste Oxidativo Superfícies deslizantes rea ambiente para formar sistema não lubrificado e com baixa carga. Desgaste oxidativo inicia com adesão, e a taxa de remoção é relativamente alta. A medida que os filmes de óxido se formam, as taxas de desgaste diminuem Também chamado “mlld wear’.
Lubrificação. Exemplos: Sistemas deslizantes secos, partes deslizantes m máquinas ferramenta, partes deslizantes em fornos, componentes difíceis de lubrificar, etc 4. Fadiga Superficial Pode ocorrer em inúmeros processos, como por exemplo, cavitação e fretting. Pitting é definido como a remoção ou deslocamento de material por uma ação de fadiga para formar cavidade na superfície. Esforços repetitivos por deslizamento ou rolamento causam trincas subsuperficiais que crescem em direção a superfície para produzir uma fratura em uma área local da superfície.
Carbonetos massivos concentram tensões que facilitam a formação de trincas subsuperficiais. Exemplos Rolamentos, engrenagens, cames, etc.. 5. Desgaste Adesivo Devido à junção localizada entre superfícies sólidas em contato, levando a transferência de material entre as duas superfícies ou perda de uma delas. Sólidos têm a tendência de se unir. Na vida real, todas as superfícies perfeitamente limpas têm áreas nas suas superf(cies que estão em intimo contato de tal modo que há uma tendência a junção.
A adesão ocorre nos contatos de asperezas. A área real de contato entre superfícies é aprox. 1/10. 000 da área aparente. A pressão sobre as asperezas que uportam o contato pode ser extremamente alta. Deformação plástica pode ocorrer e algumas asperezas terão tal contato intimo que a adesão pode ocorrer _ O desgaste adesivo ocorre quanto às junções formad esso deformam-se AtGF3rl,F6 desgaste adesivo ocorre quanto às junções formadas neste processo deformam-se plasticamente, transferem-se ou fraturam.
Métodos de solução de problemas tribológicos para diminuir a incidência de desgastes ou atrito que causam danos aos equipamentos, são utilizados tais métodos: Contato a Seco. Neste caso escolhem-se materiais que presentem características intrínsecas de baixo atrito elou boas características de desgaste, embora isto possa significar a aceitação de menores capacidades de carga, como por exemplo, quando materiais plásticos são empregados. Em muitos casos, é possível usar matenais com camadas superficiais de baixo atrito depositadas sobre substratos que preencham as exigências estruturais impostas a peça.
Esse método é empregado nos casquilhos usados em motores de automóveis. Filmes Finos. Os Filmes Finos, também denominados de Filmes Químicos, podem ser aplicados para proteger as superffcies , em parte, reduzem o contato íntimo dos materiais de base. Nesses sistemas, a estabilidade térmica dos filmes é importante devido às altas temperaturas localizadas que surgem nos pontos em que ocorre contato durante o escorregamento. Exemplos, revestimento com cromo duro em eixos e mancais, e nitreto de titânio (TiN) em ferramentas de usinagem de geometria definida.
Sólidos Lamelares. Recobrimentos sólidos das superfícies podem ser usados, desde que tenham baixa resistência ao cisalhamento, por exemplo, camadas de metais moles, ou sólidos lamelares como grafite e dissulfeto de molibidênio. Estes últimos materiais tem uma estrutura em camadas, como um pacote de cartas de baralho, resistentes para cargas normais e frágeis ao longo de planos de 900, facilitando PAGF cartas de baralho, resistentes para cargas normais e frágeis ao longo de planos de 900, facilitando o escorregamento.
Lubrificação Fluídica. As superficies com movmento relativo podem ser separadas com um filme fluido contínuo, este pode ser liquido, vapor ou gás, geralmente ar. Nesses sistemas deve se originar um pressão no filme fluido para resistir o efeito das cargas aplicadas. A pressão de sustentação pode ser originada pelo efeito do movimento relativo das superfícies, efeito cunha dos mancais fluido dinâmicos, ou por uma bomba externa, originando os mancais fluidostáticos.
A ação hidrodinâmica é mais dependente da viscosidade do fluido do que a ação hidrostática. Em ambos os casos, uma ampla gama de fluidos como água, óleos, ar, ou mesmo metais líquidos em reatores nucleares, tem sido empregados com sucesso. Elastômeros. Em aplicações onde a amplitude do deslocamento transversal é muito pequena, as superfícies podem ser separadas or elastômeros colocados às duas superfícies. Elementos rolantes. Uma das soluções tribológicas amplamente utilizadas é interpor elementos rolantes.
Mancais de elementos rolantes ou de rolamento, apesar de apresentarem um projeto e um cálculo dimensional extremamente complexo, é o tipo de mancal antifricção mais amplamente utilizado na solução de problemas tribológicos, tanto pela forma simplificada de cálculo e seleção posta a disposição pelos fabricantes, quanto pelo nível de padronização encontrado no mercado. Nestes mancais, as superfícies com movimento relativo são separadas por um lemento rolante, o qual pode ser esférico, cilíndrico, cônico, na forma de barril ou de agulha.
Nestes, os carregamentos são absorvidos pela de cônico, na forma de barril ou de agulha. Nestes, os carregamentos são absorvidos pela deformação elástica de contato dos elementos rolantes junto aos anéis. Por isso, seu campo de utilização é limitado tanto pela rigidez possível de se obter quanto pelo baixo ou inexistente amortecimento, o que diminui sua precisão no deslocamento (Davidson, 1972; Donaldson, 1981). Campos magnéticos. O suporte de cargas sem contato ecânico é possível através do uso de campos magnéticos.
O funcionamento dos mancais magnéticos está baseado no princípio da atração ou repulsão mútua entre os pólos magnéticos. Os campos magnéticos controlados mantêm o elemento com movimento relativo suspenso, sem que ocorra contato metal-metal. Inicialmente empregados em instrumentos de medição (medidores de eletricidade), devido à excelente rigidez proporcionada por estes mancais, sua principal aplicação se dá em fusos de alta velocidade, onde se pode atingir rotações entre 10. 000 e 100. 000 rpm.
Apesar de nos mancais magnéticos ão haver geração de calor por atrito mecânico entre as partes metálicas, esta se manifesta, e de forma excessiva, devido às correntes parasltas, o que torna necessário a utilização de refrigeração. Conclusão Os métodos derivados da tribologia podem contribuir para o aumento da vida útil dos equipamentos e diminuir os custos com manutenção. Cabe ao profissional analisar cada situação ou cada tipo de desgaste que ocorre no equipamento para ai então poder definir qual melhor método a ser utilizado para correção da avaria. Referências: http://www. rijeza. com. br http://www. lmp. ufsc. br