Mecânica dos Sólidos C – MS26NB
Felipe Oliveira Basso – 979929
Guilherme Mafioletti Debona - 979945
Jean Eduardo Cararo - 609935
Rodrigo Luiz Barbosa - 1065971
UTFPR - Pato Branco
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Desgaste Superficial, Notas de estudo de Cultura
O desgaste geralmente é considerado divisível em cinco categorias genéricas: desgaste por adesão, desgaste abrasivo, desgaste corrosivo, fadiga superficial e erosão. Outros mecanismos, como fadiga por corrosão, desgaste corrosivo e desgaste por microabrasão, combinam elementos de mais de uma categoria.
Tipologia: Notas de estudo
2011
1 / 88
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Mecânica dos Sólidos C – MS26NB
Felipe Oliveira Basso – 979929 Guilherme Mafioletti Debona - 979945 Jean Eduardo Cararo - 609935 Rodrigo Luiz Barbosa - 1065971
UTFPR - Pato Branco Engenharia Mecânica
Existem três maneiras segundo as quais peças ou sistemas podem falhar:
- Obsolescência: arbitrária
- Quebra: pode ser permanente
- Desgaste Acentuado: processo gradual e em alguns casos reparável (modo final de falha)
Movimentos de desgaste mais importante
- Deslizamento
- Rolamento
- Combinação dos dois anteriores
Engloba vários tipos de falha, todas envolvendo alterações na superfície da peça
Pequeno volume de material perdido implica em todo um sistema inoperante
Dificulade: Monitorar e antecipar os efeitos do desgaste antes da ocorrência da falha, pois muitas vezes as superfícies danificadas não estão visíveis (sem a desmontagem dos componentes)
Superfícies sólidas submetidas ao desgaste são na maioria:
Ou também (minoria):
Grau de rugosidade x Processo de acabamento
Fundidas Forjadas
Retificadas Usinadas
Grau de rugosidade -> influencia tanto no tipo como na intensidade de desgaste a que a peça estará sujeita
Mesmo superfícies aparentemente lisas e uniformes possuem um certo grau de irregularidades (microscópicas)
X
Área aparente de contato – facilmente calculada por geometria
Área real de contato – afetada pelas asperezas presentes (difícil determina-lá com precisão)
Área APARENTE de contato - Aa
Área REAL de contato - Ar
Contato real entre duas superfícies Contato inicial -> pontas das asperezas de uma das peças com pontos da outra peça
Área de contato inicial -> muito pequena
Tensão resultantes -> muito altas (ultrapassando o limite de escoamento em compressão do material)
Atrito de Coulomb entre dois sólidos: 𝑓 = 𝜇 ∗ 𝐹 (1)
Onde: ◦ 𝑓 = Força de atrito ◦ 𝜇 = Coeficiente de atrito dinâmico ◦ 𝐹 = Força normal
A força normal comprime as duas superfícies uma contra a outra, e cria deformações elásticas e adesões nas pontas das asperezas
Portanto, pode-se definir a força de atrito dinâmico como sendo a força necessária para cisalhar as asperezas aderidas e elasticamente intertravadas
Comparando as equações anteriores temos:
𝜇 = 𝑓 𝐹 = 3 𝑆∗𝑢𝑠𝑆 𝑦𝑐
Sendo assim -> 𝜇 = 𝑓 𝑆𝑢𝑠, 𝑆𝑦𝑐
O limite de resistência no cisalhamento pode ser estimado em função do limite de resistência a tração do material: ◦ Aços: 𝑆𝑢𝑠 ≈ 0,8 ∗ 𝑆𝑢𝑡 (4) ◦ Outros metais Dúcteis: 𝑆𝑢𝑠 = 0,75 ∗ 𝑆𝑢𝑡 (5)
O limite de escoamento na compressão varia em relação ao limite de resistência à tração conforme o material e a liga sob uma banda de: 0,5 ∗ 𝑆𝑢𝑡< 𝑆𝑦𝑐 < 0,9 ∗ 𝑆𝑢𝑡 (6)
Reorganizando as equções (3), (4), (5) e (6):
0,28 < 𝜇 < 0 , 53 - > o que é aproximadamente a faixa de valores usual de 𝜇 para metais secos expostos ao ar
Rugosidade (fraca correlação)
Velocidade ( ⇧Velocidade -> ⇩Atrito)
Rolamento (rolamento -> ⇩Atrito
Lubrificação (abaixa 𝑆𝑢𝑠)
Coeficientes de atrito para algumas combinações de materiais
Superfícies (limpas) pressionadas uma contra a outra -> algumas asperezas em contato tenderão a aderir umas às outras (devido a uma força de atração atômica superfícial)
Escorregamento entre a superfícies -> adesões quebradas, podendo ser: ◦ (1) Ao longo da interface original ◦ (2) Em um novo plano através do material do pico de aspereza