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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.3.2004.tde-30042004-180341
Documento
Autor
Nome completo
Efrain Pantaleón Matamoros
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2004
Orientador
Banca examinadora
Tanaka, Deniol Katsuki (Presidente)
Ambrozio Filho, Francisco
Boccalini Junior, Mario
Mello, Jose Daniel Biasoli de
Souza, Roberto Martins de
Título em português
Modelo de desgaste oxidativo baseado em parâmetros termodinâmicos.
Palavras-chave em português
aço ferramenta
AISI 1054
AISI M2
desgaste
desgaste oxidativo
modelo
Resumo em português
Durante o desgaste por deslizamento há a ocorrência de calor gerado por atrito, que favorece a oxidação nas superfícies de contato dos metais. O resultado deste fenômeno pode provocar uma diminuição da taxa de desgaste, a qual usualmente é associada com transições no tipo de contato: metal-metal, metal-óxido ou óxido-óxido. Este trabalho tem como objetivo desenvolver um modelo teórico do desgaste oxidativo. O modelo tenta correlacionar parâmetros termodinâmicos e tribológicos dos materiais, como energia de Gibbs, carga, área real de contato, velocidade e temperatura do contato. Para testar o modelo, realizaram-se ensaios do tipo pino-sobre-disco convencional, para análise da influência dos parâmetros tribológicos, de forma a obter diversas relações entre temperatura de contato, carga, velocidade e as propriedades físico-químicas dos materiais. Os ensaios foram realizados com variação contínua de carga, em intervalos de 20 a 120 N, 20 a 80 N e de 20 a 40 N. Os materiais escolhidos para serem ensaiados foram pino de aço ferramenta M2 temperado e revenido, enquanto que o disco foi de aço 1045 austemperado com microestrutura do tipo bainítica. A caracterização superficial antes e depois dos ensaios foi feita usando-se diferentes técnicas auxiliares, tais como microscopia óptica e eletrônica de varredura. Analisando as curvas obtidas a partir do modelo, assim como as obtidas pelas análise das experiências feitas para sua avaliação, pôde-se concluir que força motriz que causa a taxa de desgaste é a energia de contato, a qual depende das condições físico-químicas, do meio e das solicitações impostas às condições de contato, sendo também as propriedades do material essenciais para a influência na taxa de desgaste, propriedades que estão intrínsecas no modelo, assumindo a energia de Gibbs do material.
Título em inglês
Oxidational wear model based on thermidynamic parameters.
Palavras-chave em inglês
AISI 1054
AISI M2
modelling
oxidational wear
tool steel
wear
Resumo em inglês
During sliding wear, heat generated friction occurs, which favors oxidation occurrence on the contacting surfaces of metallic materials. The oxidation phenomenon can result in wear rate attenuation due to transitions in the contact feature from metal-metal to either metal-oxide or oxide-oxide. This work aimed to develop a theoretical modeling on oxidational wear. In the obtained model, both thermodynamic and tribological parameters were used, such as Gibbs energy, load, actual area of contact, velocity and contact temperature. In order to obtain experimental data for the model assessment, usual pin-on-disk tests were conducted under some load and velocity conditions. Relations among the variables, such as contact temperature, load, velocity and physical-chemical properties of the materials, were attained. The tests were performed under continuous rising on load. Intervals from 20 to 120 N, 20 to 80 N and 20 to 40 N were tested. The pin material was made of quenched and tempered M2 tool steel and the disks were of austempered AISI 1045 steel with bainitic microstructure. Surface characterization was carried out before and after the tests, through optical and scanning electronic microscopes. Analyzing the results obtained from the model and from the experimental tests, it was possible to conclude that the wear phenomenon is related to the contact energy, which depends on the physical-chemical conditions of the surfaces, the environment and the mechanical loading the surfaces undergo. The material properties, which do also influence the wear rate, were taken into consideration in the model as the Gibbs energy of the materials.
 
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TESE_Revisada.pdf (4.66 Mbytes)
Data de Publicação
2004-05-31
 
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