TCC-JURANDIR-VERSAãÆO-FINAL

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE 
CENTRO DE TECNOLOGIA 
CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA 
ANÁLISE DO DESGASTE DO CONTATO 
SECO/LUBRIFICADO ENTRE METAIS 
Jose Jurandir de Barros Junior 
NATAL- RN, 2019 
 
 
 
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE 
CENTRO DE TECNOLOGIA 
CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA 
ANÁLISE DO DESGASTE DO CONTATO 
SECO/LUBRIFICADO ENTRE METAIS 
Jose Jurandir de Barros Junior 
 Trabalho de Conclusão de Curso 
apresentado ao curso de Engenharia 
Mecânica da Universidade Federal do 
Rio Grande do Norte como parte dos 
requisitos para a obtenção do título de 
Engenheiro Mecânico, orientado pelo 
Prof. Me. Antônio Paulino de Araújo 
Neto. 
NATAL – RN 
2019 
 
 
 
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE 
CENTRO DE TECNOLOGIA 
CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA 
ANÁLISE DO DESGASTE DO CONTATO 
SECO/LUBRIFICADO ENTRE METAIS 
Jose Jurandir de Barros Junior 
Banca Examinadora do Trabalho de Conclusão de Curso 
Prof. Me. Antônio Paulino de Araújo Neto ___________________________ 
Universidade Federal do Rio Grande do Norte – Orientador 
Prof. Dr. Raphael Araújo Cardoso ___________________________ 
Universidade Federal do Rio Grande do Norte - Avaliador Interno 
Prof. Dr. Juliana Ricardo de Souza ___________________________ 
Universidade Federal do Rio Grande do Norte - Avaliador Externo 
NATAL, 29 de Novembro de 2019. 
i 
Dedicatória 
Dedico este trabalho aos meus pais, José Jurandir de Barros e Elisama 
Barreto da Silva (IN MEMORIAM), pois sem eles, nada disso seria possível, eles foram 
minha fonte inesgotável de forças para que eu conseguisse terminar a graduação, 
sempre estando ao meu lado nos momentos difíceis, me ensinando que não importa 
qual a dificuldade que eu esteja passando, eu sempre serei mais forte do que a 
dificuldade, pois tenho Deus e minha família ao meu lado. O meu pai, que sempre me 
ensinou que apesar da dimensão do mundo, ele se torna pequeno diante das pessoas 
que se preparam para o sucesso. E a minha mãe, sem sombra de dúvidas, a mulher 
mais incrível que eu já conheci, e que Deus me deu o privilégio de vir ao mundo sendo 
o seu filho, o meu maior agradecimento, estou realizando hoje, um sonho que era 
nosso, um sonho que sonhamos juntos, espero que a senhora esteja vendo essa 
minha vitória, ela foi por você e para você. Obrigado aos dois por terem me dado a 
primeira formação que uma pessoa necessita ter, a formação da vida. 
 
ii 
Agradecimentos 
Este trabalho não poderia ser concluído sem a ajuda de diversas pessoas as 
quais presto minha homenagem: 
Primeiramente quero agradecer a Deus, por me permitir chegar até aqui e 
realizar esse sonho, me dando saúde e discernimento para enfrentar as grandes 
atribulações que enfrentei durante o curso. 
Aos meus pais que sempre estiveram comigo e sempre fizeram todo o esforço 
necessário, as vezes até sem poder, mas sempre deram um jeito para que eu tivesse 
o melhor estudo possível, sempre despertando em mim a vontade de estudar e 
depositando em mim toda a confiança necessária. 
As minhas irmãs Luanna Victória Barreto de Barros e Gabrielly Najhara 
Barreto de Barros, que mesmo ainda não entendendo muitas coisas sobre a vida 
acadêmica, torcem por mim e querem o meu bem. 
A minha tia Rita Maria Neta, que ajudou diretamente na minha criação e 
mesmo apesar da distância, está presente em todos os momentos da minha vida, com 
pensamentos positivos, torcendo por mim e desejando a melhores coisas. 
As minhas primas Danielly zuíla Torres e Dalliany Tavares da Silva, que estão 
sempre torcendo pelo meu sucesso. 
A Vanessa Cristina Muniz Soares, que na maioria do curso, foi a minha grande 
companheira, aguentando minha inexperiência com a vida acadêmica e meus 
estresses diários, sempre estando disponível de todas as formas para me ajudar, 
pessoa que esteve ao meu lado no momento mais difícil da minha vida, fazendo o 
possível e o impossível para eu me reerguer e me tornar quem sou hoje. Você não 
tem noção da gratidão que eu sinto por você, muito obrigado por tudo. 
A família Muniz, em especial a Hercília Maria Muniz Soares (Dona Hercília) e 
Tertuliano Soares Neto (Seu Tertula), família que por muito tempo, me acolheu em 
sua casa, fazendo com que eu me sentisse da família. Tenho em minha memória tudo 
o que vocês fizeram por mim, TUDO, e serei sempre grato por isso. A Dona Hercília, 
que é uma das mulheres mais alto astral que eu conheço, sempre vendo o lado bom 
da vida e querendo ser feliz, acima de tudo. A seu Tertuliano, um dos homens mais 
iii 
justos e coerente que conheço, trabalhador, pai que não mede esforços para ver o 
bem estar das pessoas que o cercam. A vocês, meu muito obrigado. 
A Magnólia Medeiros da Costa Albuquerque, que chegou para somar na 
minha família, está presente no meu dia a dia, dando toda a atenção, e estando 
sempre disponível para o que for necessário. 
A Letícia Sousa Oliveira, minha namorada, que chegou e me deu o gás que 
eu precisava para concluir essa graduação, me colocando para cima, me incentivando 
diariamente, puxando a minha orelha nos momentos em que eu pensava em desviar 
o foco, sendo meu amparo nos momentos de tristeza e sendo minha companheira nos 
momentos de alegrias. Sem você, isso poderia não estar acontecendo, meu muito 
obrigado. 
A todos os meus amigos de curso, que sempre estiveram comigo nas tensões 
pré provas, nos choros e alegrias pós notas, meus parceiros de resenhas que 
enfrentaram juntos comigo, toda essa dificuldade que o curso propicia. 
A Antônio Paulino de Araújo Neto, meu orientador do TCC, que não mediu 
esforços para que o trabalho acontecesse, que mesmo com as nossas diferenças de 
horários para se encontrar, sempre deu um jeito para que as coisas fluíssem, sempre 
passando a sua experiência acadêmica para me tranquilizar. 
Ao Grupo de estudos de Tribologia e Integridade estrutural, do Departamento 
de Engenharia Mecânica, que me acolheu, dando a estrutura física que eu precisava 
para que o trabalho acontecesse, e as pessoas que nele estão, que sempre estiveram 
a minha disposição para tirar minhas dúvidas e me ajudar no que fosse necessário, a 
vocês, o meu muito obrigado. 
Ao Laboratório de Caracterização Estrutural dos Materiais, do Departamento 
de Engenharia de Materiais, em que fiz todas as caracterizações metalográficas 
necessárias para que o trabalho acontecesse, a vocês, o meu muito obrigado. 
Ao laboratório de Caracterização de Materiais, do Departamento de 
Engenharia de Materiais, onde fiz toda a parte de lixamento, polimento, ataque 
metalográfico, etc. A vocês o meu muito obrigado. 
iv 
Ao laboratório de Manufatura, do departamento de Engenharia Mecânica, 
onde fiz as retificas dos discos e dos pinos que foram necessários para a execução 
do trabalho. A vocês, o meu muito obrigado. 
A todos os professores que ajudaram na minha formação acadêmica, 
passando o conteúdo da melhor forma possível. Em especial ao professor José 
Henrique Fernandez, que realmente se preocupa com o aluno e está sempre disposto 
a ajudar. Obrigado “grande gafanhoto”, sua amizade vale mais do que os “0,1” valiam 
na época da disciplina. 
A UFRN, por todo apoio e incentivo para o desenvolvimento deste trabalho. E 
por toda estrutura física que sempre me atendeu muito bem. 
A todos vocês, meu muito obrigado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
v 
 
BARROS JUNIOR, Jose Jurandir de. ANÁLISE DO DESGASTE DO CONTATO 
SECO/LUBRIFICADO ENTRE METAIS. Trabalho de Conclusão de Curso, 
Graduação em Engenharia Mecânica - Universidade Federal do Rio Grande do 
Norte, Natal-RN, 2019. 
 
Resumo 
Este estudo se concentra em analisar e comparar o desgaste proveniente 
do contato plano-plano na condição seca e lubrificada, o lubrificante sendo óleo de 
mamona, através do deslizamento pino disco, a fim de identificar a influência das 
diferentes condições de desgaste e coeficiente de atrito no comportamentotribológico do material e para avaliar se o lubrificante estará apto para uso na 
industria. Foi utilizado um tribômetro com configuração pino contra disco. O 
material utilizado como corpo de prova foi o aço 4140, sendo o pino de aço 
inoxidável austenítico 304 como contra corpo em contato conforme com 
parâmetros de V= 0,6 m/s, Carga = 100 N, Duração = 15 min, Pressão = 3,5 MPa. 
Foram realizados 3 ensaios em cada condição. Os resultados indicam um 
coeficiente de atrito médio de 0,5, desgaste médio de 1024 μm e variação mássica 
média de 0,3g para o contato seco, em comparação com um coeficiente de atrito 
médio de 0,1, desgaste médio de 56 μm, temperatura média de 30ºC e variação 
mássica média de 0,04 g para o contato lubrificado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Palavras-chave: Tribologia, Metal, Mecânica 
vi 
 
BARROS JUNIOR, Jose Jurandir de. DRY/LUBRIFICATED CONTACT WEAR 
ANALYSIS OF METALS. Conclusion work project, Graduate in Mechanical 
Engineering - Federal University of Rio Grande do Norte, Natal-RN, 2019. 
Abstract 
This study focuses on analyzing and comparing wear from flat-to-flat 
contact in the dry and lubricated condition, the lubricant being castor oil, through 
the disc pin slip, in order to identify the influence of different wear conditions and 
friction coefficient. in the tribological behavior of the material and to assess whether 
the lubricant will be fit for use in the industry. A pin-to-disk tribometer configuration 
was used. The material used as test specimen was 4140 steel, with 304 austenitic 
stainless steel pin as counter body in contact according to parameters of V = 0.6 
m/s, Load = 100 N, Duration = 15 min, Pressure = 3.5 MPa. Three trials were 
performed under each condition. The results indicate an average friction coefficient 
of 0.5, average wear of 1024 μm and mean mass change of 0.3g for dry contact, 
compared to an average friction coefficient of 0.1, average wear of 56 μm, average 
temperature of 30ºC and average mass variation of 0,04 g for the lubricated contact. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Keywords: Tribology, Metal, Mechanics 
vii 
 
Lista de Ilustrações 
Figura 1 - Mecanismos de abrasão de dois e três corpos _____________________ 5 
Figura 2 - Mecanismo de desgaste por Adesão _____________________________ 5 
Figura 3 – Desenho esquemático da área aparente e real de contato entre duas 
superfícies _________________________________________________________ 6 
Figura 4 – Curva de Stribek ____________________________________________ 7 
Figura 5 – Formas de regime de lubrificação _______________________________ 8 
Figura 6 – Desenho esquemático dos diferentes tipos de Mancais _____________ 10 
Figura 7 - Fixação dos pinos no suporte utilizado para retificação ______________ 14 
Figura 8 - Desenho esquemático do tribômetro utilizado _____________________ 15 
Figura 9 - Representação esquemática do posicionamento do pino ____________ 16 
Figura 10 - Fluxograma do procedimento experimental utilizado _______________ 17 
Figura 11 - Resultado dos valores de rugosidade Ra _______________________ 19 
Figura 12 - Resultado referentes a) coeficiente de atrito, b) Desgaste, c) variação de 
temperatura e d) Variação Mássica na condição 1 _________________________ 20 
Figura 13 – a) Região central pino1 seco(50x) b) Região da borda pino1 seco (100x)
 _________________________________________________________________ 21 
Figura 14 - Região central pino 2 seco (50x) b) Região da borda pino 2 seco (50x) 21 
Figura 15 – a) Região da borda Disco 1 (50x) b) Trilha de desgaste Disco 1 (50x) _ 22 
Figura 16 - a) Região da borda Disco 2 (50x) b) Trilha de desgaste Disco 2 (50x) _ 22 
Figura 17 - Resultado referentes a) coeficiente de atrito, b) Desgaste, c) variação de 
temperatura e d) Variação Mássica na condição 1 _________________________ 24 
Figura 18 – a) Região da borda inferior pino 1 (50x) b) Região da borda superior pino 
1 (50x) ___________________________________________________________ 25 
viii 
Figura 19 - a) Região central pino 2 (50x) b) Região da borda pino 2 (50x)_______ 25 
Figura 20 –Região central disco 1 (50x) b) Região central medida disco 1 (50x) __ 26 
Figura 21 – Trilha de desgaste medida disco 2 (50x) b) Trilha de desgaste disco 2 
(50x) _____________________________________________________________ 27 
Figura 22 – Comparativo do desgaste seco e lubrificado _____________________ 27 
 
ix 
Lista de Tabelas 
Tabela 1 – Condições para o ensaios tribológico ...................................................... 16 
Tabela 2 – Elementos químicos encontrados através do FRX ................................. 18 
 
 
x 
Sumário 
Dedicatória....................................................................................................... i 
Agradecimentos .............................................................................................. ii 
Lista de Ilustrações ....................................................................................... vii 
Lista de Tabelas ............................................................................................ ix 
Sumário .......................................................................................................... x 
1 Introdução .................................................................................................... 1 
1.1 Objetivo ................................................................................................. 3 
2 Revisão Bibliográfica ................................................................................... 4 
2.1 Desgaste ............................................................................................... 4 
2.1.1 Abrasão .......................................................................................... 4 
2.1.2 Adesão ........................................................................................... 5 
2.2 Rugosidade ........................................................................................... 6 
2.3 Lubrificação ........................................................................................... 7 
2.3.1 Lubrificação Hidrodinâmica ................................................................ 8 
2.3.2 Lubrificação Limítrofe ......................................................................... 8 
3.2.3 Lubrificação Mista .............................................................................. 9 
2.4 Mancal................................................................................................. 10 
2.5 Aço AISI 4140 ..................................................................................... 11 
2.6 Óleo de mamona ................................................................................. 11 
3 Materiais e Métodos .................................................................................. 13 
3.2.1 Caracterização do disco ................................................................... 13 
3.2.2 Análise da superfície dos pinos ........................................................ 13 
3.2.4 Ensaio tribológico ............................................................................. 14 
4 Resultados e Discussões........................................................................... 18 
5 Conclusões ................................................................................................ 28 
6 Trabalhos futuros ....................................................................................... 29 
xi 
7 Referências ................................................................................................ 30 
1 
1 Introdução 
Há muito tempo o homem percebeu a existência dos metais e iniciou um 
processo para aproveita-los na elaboração de ferramentas e objetos de uso geral. 
Talvez as suas descobertas devem ter ocorrido por acaso. Isso porque, quando alguns 
materiais encontradosna natureza entram em contato com a madeira (que tem um 
alto teor de carbono), por exemplo, em temperaturas elevadas, ocorre uma reação 
química que nos dá como produto outro material (que veio a ser chamado de metal), 
com aspecto brilhante, com uma boa resistência para certos usos e com a 
possibilidade de ser moldado, tanto por desbaste manual como por fusão 
(NAVARRO,2006). 
Portanto, era razoavelmente fácil a utilização desses metais na fabricação de 
peças de utensílios e decoração, como por exemplo, recipientes, lanças, facas e 
flechas. Passado o tempo, o homem procurou entender como e por que as reações 
ocorriam, quais tipos materiais poderiam ser utilizados e como melhorar o processo. 
Assim, foram sendo obtidos metais mais puros e diferentes. Eles começaram a se 
tornar uma moeda de troca e sua importância crescia, chegando ao ponto de 
nomearem uma das fases da evolução da humanidade de a idade do bronze, que se 
refere a uma liga metálica constituída de cobre e estanho, que eram dois metais de 
fácil extração a partir de certos minerais (NAVARRO,2006). 
Diante disso, houve o aprimoramento das técnicas dando início ao ramo da 
engenharia, em que é feito o uso de vários materiais disponíveis para diversas 
aplicações, processos e metodologias. A grande maioria dos materiais em metal na 
engenharia mecânica são divididos em três classes, que são baseadas nas forças 
atômicas da ligação de um material particular: metálicos, cerâmicos e poliméricos. 
Depois dessas classificações, os materiais são organizados com base em suas 
composições químicas e também de acordo com determinadas propriedades físicas 
ou mecânicas em grupos. Além disso, alguns materiais distintos podem ser 
combinados para criar um material compósitos, que são agrupados pela forma como 
estão organizados ou pelos tipos de combinações (ZOLIN,2010). 
Dessa forma, um dos importantes materiais que devem ser levados em 
consideração são os metais que se dividem em: Ligas ferrosas (ferros, aços carbono) 
e ligas não- ferrosas (ZOLIN,2010). 
2 
Dentre os tipos de metais, podemos destacar o aço carbono, que de longe 
são os aços mais produzidos, constituindo cerca de 90 % da produção mundial. O 
Carbono é o principal elemento endurecedor em relação ao ferro. Dentre suas 
aplicações típicas, estão perfis estruturais, chapas automobilísticas, placas utilizadas 
na fabricação de tubos, entre outros (CRISPIM,2012). 
Como exemplo de aço carbono, pode-se citar o aço 4140 que também recebe 
o nome de aço-cromo-molibdênio, tem classificação de aço de médio carbono ligado 
para beneficiamento. Em sua estrutura, possui teor de carbono entre 0,3% e 0,5%, 
justificando assim sua classificação como um aço de médio carbono. Podem chegar 
a temperaturas de até 480°C, no entanto, valores acima disso, abaixam a resistência 
do material rapidamente (Rocha, 2004). 
Em relação ao contato entre metais, observa-se a eminência de possíveis 
problemas relacionados ao atrito e desgaste. Para isso a indústria faz o uso de 
lubrificantes dos mais variados tipos para diminuir o contato entre esses metais, de 
acordo com a necessidade (ALVES,2015). 
Segundo Raymond Bayer (2004), “desgaste é um dano progressivo a uma 
superfície causado pelo movimento relativo com outra substância”. É importante 
ressaltar que desgaste não é limitado a perda de material de uma superfície, pode-se 
citar como exemplo a mudança na geometria e dimensões de um objeto, 
proveniente de uma deformação plástica. Somando-se com a fadiga e com a 
corrosão, o desgaste é um dos três fatores que são levados em consideração no que 
diz respeito ao limite da vida útil e performance de um componente ou sistema de 
engenharia (FERNANDES,2017). 
Diante deste contexto, algumas das formas utilizadas para reduzir o desgaste 
são: observar se a peça está com lubrificação adequada, selecionar um material 
adequado, fazer o devido tratamento na superfície do material, com tratamentos 
térmicos ou revestimentos, por exemplo (ALVES,2015). 
No tocante à lubrificação, uma de suas primeiras funções é fazer a proteção 
das peças em movimento através de um filme durável, fazendo com que seja reduzido 
o atrito e o desgaste da máquina, geração de calor e perda de energia, com isso se 
tem uma redução nos custos da operação e tempo de inatividade para manutenção. 
3 
A lubrificação é usada em quase todos os dispositivos mecânicos, como máquinas 
industriais, motor de automóvel, incluindo os pistões e engrenagens, etc, 
(ALVES,2015). 
Somado a isso, a lubrificação é basicamente dividida em limítrofe, 
hidrodinâmica e mista. Falando sobre lubrificação limítrofe, pode-se dizer que é um 
fenômeno complexo que vem tendo muitos avanços no entendimento de seus 
mecanismos que promovem a lubrificação. Esses mecanismos são classificados de 
acordo com a capacidade de carga relativa e temperatura, nas quais servem para 
limitar o atrito e são controladas por meios de aditivos presentes no óleo 
(ALVES,2015). 
Além disso, no regime de lubrificação limítrofe ocorre a formação de baixos 
coeficientes de atrito pois são formadas camadas de proteção sobre as superfícies 
desgastadas (ALVES,2015). 
Dentre os vários tipos de lubrificantes, pode-se destacar os lubrificantes 
vegetais como uma boa opção, pois alinham uma boa eficiência no uso, a 
sustentabilidade, pois os óleos vegetais são obtidos por meio de fontes renováveis e 
emitem menos gases poluentes. Pode-se citar como exemplo de lubrificante vegetal 
a Mamona, pois é utilizado manejo sustentável, com pouquíssimos defensivos 
agrícolas para sua produção. Sem o uso de produtos sanitários, não há o aumento do 
custo do produtor e nem a degradação do meio ambiente (OLIVEIRA 2009). 
1.1 Objetivo 
Analisar e comparar o contato metal-metal do aço 4140, sendo ele seco e 
lubrificado, com regime de lubrificação limítrofe, utilizando o óleo de Mamona com 
lubrificante, para extrair dados como: Rugosidade, Desgaste, Coeficiente de atrito, 
como se comporta a temperatura e Variação mássica em ensaio de deslizamento 
pino-disco. 
 
 
 
4 
2 Revisão Bibliográfica 
2.1 Desgaste 
 Quando uma superfície entra em movimento relativo com outra superfície, o 
desgaste irá ocorrer, podendo haver prejuízo para uma ou para ambas as superfícies. 
O que se entende por desgaste, é o dano sentido por uma superfície sólida, 
envolvendo ou não perda do material. Isso é devido ao movimento que acontece entre 
duas superfícies de contato. É válido ressaltar que essa definição não exclui os danos 
da superfície sem remoção de material, mesmo que exista apenas deformação 
plástica, é configurado como desgaste. Normalmente se separa os mecanismos de 
desgaste em quatro: por abrasão, por adesão, por erosão e por fadiga (ZUM-GAHR, 
1987). 
2.1.1 Abrasão 
É o mecanismo mais encontrado na indústria, ocorrendo normalmente em 
duas situações, com dois ou três corpos (FERNANDES,2017). 
O desgaste por abrasão Figura 1 ocorre quando um corpo entra em contato 
com outro de maior dureza (MANG e DRESEL, 2007). Neale (1995) também fala que 
este mecanismo é ocasionado normalmente por partículas que estão juntas e 
embutidas em alguma superfície oposta, ou por partículas que estão deslizando (dois 
corpos) ou rolando (três corpos) entre duas superfícies. Lubrificantes contaminados 
com produtos abrasivos (como partículas de quartzo) também podem ocasionar 
desgaste abrasivo (MANG e DRESEL, 2007). 
5 
Figura 1 - Mecanismos de abrasão de dois e três corpos 
 
Fonte: HUTCHINGS (1992) 
2.1.2 Adesão 
Este é um dos mecanismos de desgaste mais complexo (MANG e DRESEL, 
2007). Imaginando superfícies totalmente planas, mesmo com o melhor polimento 
possível, continuará existindo irregularidades. Logo, quando as superfícies entram em 
contato, o que de fato está em contato são os picos da rugosidade delas, como na 
Figura 2. Dessa forma, é gerado deformação plástica e uma adesão entre os metaispode ocorrer, ocasionado pelo calor gerado do atrito entre os componentes. Boa parte 
dos metais possuem essa tendência de adesão (FERNANDES,2017). 
Figura 2 - Mecanismo de desgaste por Adesão 
 
 
Fonte: Zum-Gahr (1987) 
6 
2.2 Rugosidade 
O acabamento é a direção principal do padrão da superfície de componentes 
de engenharia, em função do resultado de um processo de fabricação, seja 
torneamento, fresamento ou retificação. Do mesmo jeito que a topografia de uma 
superfície recém acabada, é dependente do processo de fabricação, a topografia de 
uma superfície que sofreu desgaste, depende da condição em que o desgaste ocorreu 
(HUTCHINGS.; SHIPWAY, 2017). 
A superfície de um material é constituída por vários picos e vales, que são 
chamados de rugosidade. A percepção da rugosidade tem evoluído constantemente 
no que tange a sua importância, em razão da sua influência em numerosas 
propriedades de um material. Como por exemplo na resistência à corrosão, ao 
desgaste e à fadiga (HUTCHINGS,1992). 
A Ar fornece o contato em que os pontos realmente se tocam, com isso esses 
pontos recebem toda a carga normal, e por gerar força de atrito, são, inicialmente, 
deformados elasticamente (BHUSHAN, 2001). A representação dos contatos “Aa” e 
“Ar” está identificada na Figura 3. 
Figura 3 – Desenho esquemático da área aparente e real de contato entre duas 
superfícies 
 
Fonte: Câmara (2019) 
7 
2.3 Lubrificação 
A lubrificação tem como intuito a formação de um filme de baixa resistência 
ao cisalhamento, acarretando a diminuição da resistência do contato, proporcionando 
a redução da fricção. Em certas situações, o lubrificante não pode evitar totalmente a 
aproximação entre as asperezas, todavia possa diminuir sua severidade (BINDER, 
2009). A Figura 4 mostra a curva de Stribeck, onde se tem a representação do 
comportamento de cada regime de lubrificação. 
Figura 4 – Curva de Stribek 
 
Fonte: adaptado de (HAMROCK; SCHMID; JACOBSON, 2004) 
Ademais, a uma maior ou menor extensão, a utilização de lubrificante 
continuamente diminuirá a taxa de desgaste, em que esta será uma função direta do 
tipo de lubrificação vigente (BINDER, 2009). 
Nesse sentido, os lubrificantes são fundamentais para o adequado 
funcionamento das máquinas, com o objetivo de reduzir atritos em duas partes móveis 
que entram em contato constantemente. Com isso, os lubrificantes são usados para 
reduzir o atrito e o desgaste entre peças e componentes (BHUSHAN, 2001). 
8 
Com isso, é imprescindível esclarecer o tipo de regime de lubrificação a ser 
empregado, analisando a carga, a velocidade e a rugosidade das superfícies de 
deslizamento (DUARTE, 2005). Dessa maneira, os regimes de lubrificação são 
classificados como: hidrodinâmico, elastohidrodinâmico e limítrofe, conforme Figura 
5. 
Figura 5 – Formas de regime de lubrificação 
 
Fonte: BHUSHAN (2001) 
2.3.1 Lubrificação Hidrodinâmica 
 Considera-se a lubrificação hidrodinâmica como o regime de lubrificação 
ideal, devido ao desempenho tribológico que este regime de lubrificação oferece: Uma 
maior resistência ao desgaste e baixos níveis de atrito. A lubrificação hidrodinâmica 
ocorre quando superfícies com movimento relativo entre elas não tem contato devido 
a uma película de um fluido lubrificante (PROFITO,2010). Este tipo de lubrificação é 
aquela que ocorre em mancais de deslizamento (HUTCHINGS,1992). 
Para que exista a lubrificação hidrodinâmica, as superfícies em questão 
devem ser conformes, isto é, precisam ser superfícies geometricamente 
semelhantes, distanciadas por um espaço mínimo, preenchido pelo lubrificante, sobre 
uma área relativamente grande (LEE e CHENG,1991). 
2.3.2 Lubrificação Limítrofe 
O regime de lubrificação limítrofe é a forma mais extrema de lubrificação por 
filme fino, também e conhecido como lubrificação de Extrema Pressão (EP). Nesse 
regime, toda carga é suportada pelas asperezas lubrificadas, com isso, temos como 
resultado deformação plástica e desgaste (ASM HANDBOOK, 1992). 
9 
Uma outra definição, diz que a lubrificação limítrofe ocorre sob condições de 
velocidade de deslizamento altas entre as superfícies e altas cargas (forças) 
associadas, em rolamentos, engrenagens, anéis de pistão, bombas, transmissões, 
etc, ocorrendo assim um rompimento da camada de óleo que distancia as duas 
superfícies, com isso, elas passam a ser separadas apenas por filmes de lubrificante 
de dimensões moleculares. Em alguns casos, esse regime de lubrificação é crítico, e 
controla a vida de componentes sujeitos ao desgaste (BHUSHAN, 2001). 
Nesse regime de lubrificação, película lubrificante é mais fina, em 
determinados momentos permite o contato entre as superfícies. Normalmente, em 
casos em que as cargas são elevadas, baixas velocidades ou intermitência na 
operação, o que impede a formação de uma película fluida, é utilizado um lubrificante 
com aditivos de oleosidade ou antidesgaste. Em casos em que as condições são muito 
severas, e estes aditivos perdem a eficiência, sendo conveniente utilizar os aditivos 
de (EP) (SOUSA, 2012). 
Para que exista a formação da película lubrificante, é necessário que o fluido 
apresente duas características muito importantes, são elas: Adesividade, para aderir 
às superfícies e ser levadas por elas durante o movimento, e coesividade, para que 
não exista rompimento da película. A propriedade que possui essas duas 
características de um fluido é denominada oleosidade. A água não é um bom 
lubrificante; sua adesividade e coesividade são muito menores que as de um óleo 
(SOUSA, 2012). 
3.2.3 Lubrificação Mista 
A lubrificação mista consiste nas espessuras de filme lubrificantes em que 
seus tamanhos são adequados para um contato mínimo entre as superfícies. Com 
isso, tal regime de lubrificação é caracterizado pela junção dos efeitos específico 
próprio aos regimes hidrodinâmicos e limítrofe. Como consequência, o carregamento 
externo ativo no sistema é sustentado em conjunto pelo campo de pressões 
hidrodinâmicas, assim como pela aproximação das asperezas. Semelhantemente, os 
níveis de atrito serão a intersecção entre os dois regimes extremos (hidrodinâmico e 
limítrofe) (PROFITO,2010). 
10 
2.4 Mancal 
Segundo HUTCHINGS (1992), mancais são elementos que permitem o 
movimento relativo entre dois dispositivos em uma ou duas dimensões, restringindo o 
deslocamento nas demais. Eles são elementos responsáveis pelo suporte de cargas 
e permitem o movimento das estruturas apoiadas. Os mancais se fazem presentes 
em quase todo mecanismo, seja ele de origem orgânica ou inorgânica. Partindo do 
grau de importância que o mancal tem no mecanismo no qual ele está inserido, este 
elemento deve ser projetado meticulosamente, pois a aplicação do mancal tem como 
consequência a vida útil e a boa operação do sistema de forma geral (Fernandes, 
2017, Song et al.,2016, Demirci e Düzcükoglu, 2014; Ünlü et al., 2015). 
Dessa forma, pode-se dizer também, que o bom funcionamento de uma 
máquina está diretamente relacionado com uma escolha adequada e com um bom 
uso dos seus mancais, visto que existem tipos de mancais específicos para cada tipo 
de uso, conforme a Figura 6, já que a aplicação inapropriada desse elemento resultará 
no aumento prematuro da vibração, ruído e, dependendo da gravidade de operação, 
falha do sistema (HUTCHINGS, 1992). 
Figura 6 – Desenho esquemático dos diferentes tipos de Mancais 
 
Fonte: HUTCHINGS (1992) 
Falando sobre aplicações de apoio de eixo, se destacam dois grupos de 
mancais: os mancais de deslizamento e os de rolamentos. Os mancais de rolamentos 
possuem duas pistas: A pista interna e a externa, além disso, também possuem 
rolamentos localizados entre elas. A pista interna é fixa no eixo apoiado, de forma que 
fica impossibilitado o movimento relativo entre a superfície do mancal e o contra-
corpo. Já nos mancais de deslizamento, como o próprio nome já diz, o eixo deslizasobre o mancal, causando movimento relativo entre eles. Neste caso, temos a 
11 
possível necessidade do uso de lubrificantes, sólidos ou líquidos. Em contrapartida, 
mancais de deslizamento de atrito seco, também conhecidos como buchas, não 
necessitam da aplicação de lubrificantes (NEALE,1995).A41 
2.5 Aço AISI 4140 
São características comuns ao aço AISI 4140: alta temperabilidade, má 
soldabilidade e usinabilidade razoável, boa resistência à torção e à fadiga, dureza na 
condição de temperabilidade variando de 54 a 59 HRC. Esse aço é indicado para 
peças que exigem alta dureza, resistência e tenacidade. É bastante utilizado na 
fabricação de automóveis, aviões, virabrequins, bielas, eixos, equipamentos pra 
petróleo, dentre outros. (Rocha, 2004). 
É utilizado em componentes para sistemas mecânicos de uso geral onde o 
uso do aço AISI 1045 não se aplica por consequência de sua melhor capacidade de 
endurecimento em maiores seções transversais, resistência à fadiga e à fratura. 
Utilizado em rolamentos, cilindros, engrenagens, eixos hidráulicos, eixos furados, 
anéis, porcas e parafusos, tirantes etc. (Rocha, 2004). 
2.6 Óleo de mamona 
A mamona, que é conhecida na botânica pelo nome científico Ricinus 
communis, e conhecida também por outros nomes como: Palma de Cristo, 
Carrapateira, Rícino ou Bafureira, é uma planta do tipo arbusto, de habitat comum em 
regiões com clima tropical e subtropical, que tem sua propagação feita por meio de 
sementes das quais ela é extraída, e, através de prensagem, é obtido o óleo de rícino 
ou de mamona. O principal componente desse óleo é o ácido graxo ricinoléico que 
possui variadas aplicações na indústria automotiva, na biomedicina, na agricultura, 
indústria têxtil, estética, dentre outras (OLIVEIRA,2009; RODRIGUES,2008). 
A semente da mamona é constituída de 75% de amêndoa, 25% de casca e 
contém cerca de 43 a 50% de óleo (CONCEIÇÃO et al, 2003). 
O óleo de mamona possui variadas aplicações em diversos segmentos da 
sociedade, pode-se citar como exemplo: Na fabricação de próteses para ossos 
humanos, tintas, isolantes, lubrificantes, base para vários itens da linha de cosméticos 
e vários produtos farmacêuticos. A mamona também é muito utilizada em processos 
12 
industriais, como fabricação de corantes, anilinas, desinfetantes, germicidas, nylon e 
matéria plástica, pois é estável tanto em baixas como em altas temperaturas, e pode 
ser utilizado em compressores, transformadores e também na formulação de 
lubrificantes biodegradáveis (RODRIGUES, 2008). 
Em estudos de especificações de alguns óleos vegetais “in natura” 
encontraram viscosidade de 296,87 mPa.s para o óleo de mamona a uma temperatura 
de 27ºC (COSTA NETO, 2000). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
13 
3 Materiais e Métodos 
3.1 Preparação das amostras 
 
Para o ensaio do pino-disco foram utilizadas 6 amostras de aço AISI 4140 
com Ø: 32 mm e espessura de 6 mm, onde todas passaram pelo processo de 
retificação. Além disso, foi utilizado óleo de mamona como lubrificante, como base 
para o estudo. 
Foi feita uma análise no microscópio óptico da superfície dos pinos, seguido 
de banho ultrassônico durante 10 minutos para a retirada de impurezas. Também foi 
feita a pesagem das amostras e dos pinos antes e depois do ensaio do pino disco. 
3.2 Procedimento 
 
3.2.1 Caracterização do disco 
Em uma amostra distinta, foi feita uma análise metalográfica com as lixas #80, 
#120, #150, #200, #400, #600 e #1200, seguido de um polimento utilizando alumina 
com granulometria 1 μm e um ataque químico com Nital 2% para análise da 
microestrutura. 
3.2.2 Análise da superfície dos pinos 
Foram usados 4 pinos de aço inoxidável austenítico 304 (Araújo Neto, 2018) 
com Ø: 6 mm e L: 25~30 mm, como contra corpo no ensaio tribológico, em que foram 
submetidos ao acabamento superficial por retificação para promover planicidade e 
simetria na superfície. Ao longo desse processo de retificação, foram realizados 
passos de 20 μm até que a altura dos pinos fixos no suporte fosse igual, 
posteriormente a esse nivelamento, o passo foi diminuído para 10 μm. A Figura 7 
mostra a fixação dos pinos na base para passar pelo processo de retificação. 
14 
Figura 7 - Fixação dos pinos no suporte utilizado para retificação 
 
Fonte: Araújo Neto (2018) 
3.2.4 Ensaio tribológico 
Foi usado o tribômetro com configuração pino contra disco com contato 
conforme (plano-plano) como mostra a Figura 8, a uma temperatura ambiente por 
volta de 22°C. Foi realizado para simular o contato seco e lubrificado de deslizamento, 
pressão de contato e velocidade linear constante. O tribômetro possui uma célula de 
carga localizada tangencialmente a rotação do disco, que mede a força tangencial 
(força de atrito) no ensaio. Dessa forma, o coeficiente de atrito é definido em função 
da carga normal (constante) por meio do software do equipamento. Vale salientar, que 
o sensor LVDT (Transdutor de Deslocamento Linear Variado) mede a profundidade 
do desgaste, através de um êmbolo na sua extremidade. 
A máquina também possui um suporte para posicionar o termopar no suporte 
do pino, colocando o mais próximo possível do contato. Todos os sinais mensurados 
sem desvio pelo equipamento foram verificados com uma taxa de aquisição de 1Hz. 
15 
Figura 8 - Desenho esquemático do tribômetro utilizado 
 
Fonte: Araújo Neto (2018) adaptado 
No posicionamento do pino no suporte, foi tomado o devido cuidado para as 
linhas de retificação dos pinos ficarem posicionadas de forma paralela as linhas de 
retificação dos discos conforme Figura 9. As dimensões dos pinos são: Ø6 mm e 
comprimento variando de 25 ~30 mm, por causa dessa variação de altura, quando o 
pino era posicionado no suporte, existe um nível padrão que foi colocado na parte 
inferior da barra, para garantir o paralelismo entre as faces. Após os ensaios, todos 
os pinos foram analisados por microscopia óptica e logo depois retificados para um 
novo ensaio ser feito. Todo o ensaio foi feito, seguindo as orientações da norma ASTM 
G99. 
 
 
16 
Figura 9 - Representação esquemática do posicionamento do pino 
 
Fonte: Araújo Neto (2018) adaptado 
Para realização dos ensaios, duas condições de ensaios foram adotas, sendo 
elas o contato metal-metal seco (sem adição de lubrificante) e o contato metal-metal 
lubrificado em condição limítrofe, utilizando óleo de Mamona conforme a Tabela 1. 
Tabela 1 – Condições para o ensaios tribológico 
Condição 1 2 
Carga Normal (W) 100 N 100 N 
Pressão de contato (P) 3,536 MPa 3,536 MPa 
Velocidade de deslizamento (v) 0,6 m/s 0,6 m/s 
Distância de deslizamento (L) 540 m 540 m 
Raio da trilha de desgaste (r) 10 mm 10 mm 
Duração do ensaio [min] 15 min 15 min 
 
17 
3.2.5 Fluxograma 
A Figura 10 mostra um fluxograma dos procedimentos feitos com os corpos 
de prova e os contra corpos durante o experimento. Das 7 amostras existentes, uma 
foi destinada a análise metalográfica, passando pelos processos de lixamento, 
polimento, ataque químico e FRX. As outras 6 amostras passaram pelo processo de 
retificação, análise da rugosidade e dureza, e em seguida foi feito o ensaio tribológico. 
Em se tratando dos contra corpos, os 4 pinos passaram pelo processo de 
retificação e posteriormente foi feito o ensaio tribológico. 
Após cada ensaio, o par tribológico, foi analisado através do microscópio 
óptico, observando-se o comportamento que existiu nas superfícies de contato. 
Depois da microscopia óptica os pinos passaram pelo processo de retificação 
novamente, visto que, existiam 4 pinos para 6 amostras. 
Figura 10 - Fluxograma do procedimento experimental utilizado 
 
Fonte: Elaborada pelo autor 
18 
4 Resultados e Discussões 
Nesta etapa do trabalho são apresentados e discutidos os resultados obtidos 
na análise do material nas condições propostas. Foram preparadas amostras 
metalográficas, com condição detratamento padrão aplicado ao aço, seguindo 
procedimentos de padrões de corte, lixamento e polimento, retifica, além de tomar 
precauções como limpeza, secagem e acondicionamento em local conveniente. 
4.1 Caracterização do disco 
Os resultados apresentados na Tabela 2 indicam que o aço utilizado durante o 
ensaio tribológico é o aço AISI 4140, pois mediante pesquisa, apresentaram os 
mesmos elementos que (Rasma, 2015). O aço obteve dureza Vickers = 340,97 HV ± 
34,96. 
Tabela 2 – Elementos químicos encontrados através do FRX 
ELEMENTO RESULTADO 
Ferro (Fe) 96,361% 
Túlio (Tm) 1,244% 
Cromo (Cr) 0,981% 
Manganês (Mn) 0,790% 
Silício (Si) 0,266% 
Molibdênio (Mo) 0,216% 
Enxofre (S) 0,116% 
Vanádio (V) 0,025% 
 
4.2 Rugosidade 
Os valores da rugosidade Ra, variaram entre 1,1 μm e 1,5 μm 
aproximadamente, conforme a Figura 11, o que se mostra dentro dos padrões da 
literatura e também de acordo com o que foi encontrado por DEVERAS, 2016. 
19 
Figura 11 - Resultado dos valores de rugosidade Ra 
 
Fonte: Elaborada pelo autor 
4.3 Condição 1 (Ensaio seco) 
Na Figura 12 podem ser observados os resultados de coeficiente de atrito, 
desgaste, temperatura e variação mássica do par tribológico. Foram feitos 3 ensaios 
para garantir uma maior confiabilidade ao experimento. Os discos 1 e 3, tiveram um 
comportamento semelhante, na Figura 12a o coeficiente de atrito se manteve numa 
faixa média de aproximadamente 0,5 (Pintaúde 2002), enquanto que o disco 2 
apresenta um comportamento inicial com coeficiente de atrito entre 0,1 e 0,2 sendo 
um contato seco, se assemelhando a um contato lubrificado conforme (Wang, 2018) 
até aproximadamente 300 s, onde houve um pico em que o coeficiente de atrito se 
manteve em aproximadamente 0,7, esta variação pode ter ocorrido devido a ação de 
terceiro corpo entre o contato. 
A mesma semelhança que foi observada no desgaste, foi percebida na Figura 
12b onde é possível perceber a mesma inclinação da curva de desgaste entre os 
discos 1 e 3, todavia, no disco 2 devido a possível ação do terceiro corpo, percebe-se 
uma consequência direta no gráfico em que até 300 s o desgaste teve uma tendência 
constante, posteriormente, a inclinação é aumentada até o término do ensaio. Os 
discos 1, 2 e 3 tiveram uma variação de temperatura de 43ºC, 38ºC e 42ºC, 
20 
respectivamente. Na Figura 12d estão apresentados os resultados de variação 
mássica, onde nota-se o pino 1 e o disco 2 com maior perda mássica. 
Figura 12 - Resultado referentes a) coeficiente de atrito, b) Desgaste, c) variação de 
temperatura e d) Variação Mássica na condição 1 
 
Fonte: Elaborada pelo autor 
4.3.1 Análise morfológica condição 1 (Ensaio seco) 
A morfologia de desgaste do pino 1 contra o aço AISI 4140, pode ser 
observada na Figura 13, que apresenta uma quantidade de riscos abrasivos em todo 
o pino, o que pode estar associado ao aparecimento de debrís durante o ensaio 
tribológico. Também pode-se perceber indícios de deformação plástica, como 
mostrado na Figura 13b, onde acontece a formação de bordas laterais, acumulando 
material, sem expulsa-los do contato. O pino 3 apresentou características semelhantes 
ao pino 1. 
21 
Figura 13 – a) Região central pino1 seco(50x) b) Região da borda pino1 seco (100x) 
 
Fonte: Elaborada pelo autor 
A morfologia de desgaste do pino 2, pode ser observada na Figura 14, que 
apresenta de forma semelhante ao pino 1, uma quantidade de riscos abrasivos em 
todo o pino, o que pode estar associado ao aparecimento de debrís durante o ensaio 
tribológico, Também pode-se perceber indícios de deformação plástica, como 
mostrado na Figura 14b, onde acontece a formação de bordas laterais, acumulando 
material, sem expulsa-los do contato. 
Figura 14 - Região central pino 2 seco (50x) b) Região da borda pino 2 seco (50x) 
 
Fonte: Elaborada pelo autor 
A morfologia de desgaste do aço AISI 4140, pode ser observada na Figura 
15, que apresenta uma quantidade de riscos abrasivos em toda a superfície da trilha 
de desgaste, o que pode estar associado ao aparecimento de debrís durante o ensaio 
tribológico. Também pode-se perceber indícios de deformação plástica, como 
mostrado na Figura 15b. O disco 3 apresentou características semelhantes ao disco 
1. 
a) b) 
a) b) 
Formação de 
bordas laterais 
Remoção de 
material 
Desgaste por 
abrasão 
Formação de 
bordas laterais 
22 
 
Figura 15 – a) Região da borda Disco 1 (50x) b) Trilha de desgaste Disco 1 (50x) 
 
Fonte: Elaborada pelo autor 
A morfologia de desgaste do disco 2 pode ser observada na Figura 16, que 
apresenta de forma semelhante ao disco 1, uma quantidade de riscos abrasivos em 
toda a superfície do disco, porém, com tamanho maior, como observado na Figura 
16b, o que pode estar associado ao aparecimento de debrís durante o ensaio 
tribológico, Também pode-se perceber indícios de deformação plástica, como 
mostrado na Figura 16a. 
Figura 16 - a) Região da borda Disco 2 (50x) b) Trilha de desgaste Disco 2 (50x) 
 
Fonte: Elaborada pelo autor 
4.4 Condição 2 (Ensaio Lubrificado) 
Para a condição 2, foram adotados os mesmos parâmetros de velocidade, 
carga, duração e pressão da Condição 1, a diferença se dá, na adição do óleo de 
Mamona como lubrificante. Foi adicionado sobre a superfície do disco 
a) b) 
a) b) 
Indício de deformação 
plástica 
Intersecção das 
linhas de retífica com 
a trilha de desgaste 
Grande remoção 
de material 
Indício de deformação 
plástica 
23 
aproximadamente 1,5 mL do óleo de forma uniforme, criando assim, um filme de óleo 
com a função de impedir o desgaste do disco e do pino. A exigência fundamental para 
duas superfícies serem lubrificadas é que as espessuras operacionais do lubrificante 
entre as superfícies devem ser maiores que a rugosidade das superfícies 
(JUVINALL,2013) para que as duas superfícies possam flutuar no filme de lubrificante. 
Assim como na condição 1, foram feitos 3 ensaios para garantir uma maior 
confiabilidade ao experimento. 
Na Figura 17 pode ser observado os resultados de coeficiente de atrito, 
desgaste, temperatura e variação mássica do par tribológico. Os discos 1, 2 e 3, 
tiveram um comportamento semelhante, em se tratando do coeficiente de atrito, 
Figura 17a, onde ele se manteve numa faixa média de aproximadamente 0,1 que está 
condizente com a literatura (FOLLE, 2012). O desgaste acontece de forma constante 
como pode ser observado na Figura 17b. A variação e temperatura nos discos 1, 2 e 
3 foi de 4ºC, 1ºC e 3ºC, respectivamente. Na temperatura 2, percebe-se uma queda 
brusca em aproximadamente 770 s, isso aconteceu devido à queda do termopar nos 
instantes finais do experimento. Na Figura 17d está apresentado o gráfico da variação 
mássica, onde se tem o pino 2 e os discos 1 e 2 como sendo os que tiveram a maior 
perda mássica. 
24 
Figura 17 - Resultado referentes a) coeficiente de atrito, b) Desgaste, c) variação de 
temperatura e d) Variação Mássica na condição 1 
 
Fonte: Elaborada pelo autor 
4.4.1 Análise morfológica condição 2 (Ensaio lubrificado) 
A morfologia de desgaste do pino 1 contra o aço AISI 4140, pode ser 
observada na Figura 19, agora na condição 2, onde tem-se a presença do filme 
lubrificante entre as superfícies de contato. O pino apresenta riscos abrasivos em 
grande parte da superfície como mostra a Figura 18a, porém, agora de forma bem 
menos agressiva, devido a proteção da camada lubrificante entre o contato. O pino 3 
apresentou características semelhantes ao pino 1. 
25 
Figura 18 – a) Região da borda inferior pino 1 (50x) b) Região da borda superior pino 
1 (50x) 
 
Fonte: Elaborada pelo autor 
A morfologia de desgaste do pino 2, pode ser observada na Figura 19, que 
apresenta de forma semelhante ao pino 1, uma quantidade de riscos abrasivos em 
todo o pino, Porém, agora se tem um desgaste mais acentuado, comparado com o 
pino 1, como mostrado na Figura19b, o que pode estar associado ao aparecimento 
de debrís durante o ensaio tribológico em uma área específica onde possivelmente 
houve falta de lubrificante, Também pode-se perceber indícios de deformação 
plástica, como mostrado na Figura 19b, onde acontece a formação de bordas laterais, 
acumulando material, sem expulsa-los do contato. 
Figura 19 - a) Região central pino 2 (50x) b) Região da borda pino 2 (50x) 
 
Fonte: Elaborada pelo autor 
A morfologia de desgaste do aço AISI 4140, pode ser observada na Figura 
20, que apresenta uma quantidade de riscos abrasivos em pontos específicos da 
superfície da trilha de desgaste, o que pode estar associado ao aparecimento de 
a) b) 
a) b) 
Desgaste por abrasão 
Indício de deformação 
plástica 
Grande desgaste 
abrasivo 
26 
debrís durante o ensaio tribológico. Na Figura 20b, tem-se a medida da trilha de 
desgaste, para um melhor entendimento e comparação. O disco 3 apresentou 
características semelhantes ao disco 1. 
Figura 20 –Região central disco 1 (50x) b) Região central medida disco 1 (50x) 
 
Fonte: Elaborada pelo autor 
A morfologia de desgaste do disco 2, pode ser observada na Figura 21, que 
apresenta de forma semelhante ao disco 1, uma quantidade de riscos abrasivos em 
toda a trilha de desgaste, Porém, agora se tem um desgaste mais acentuado, 
comparado com o disco 1, o que pode estar associado ao aparecimento de debrís 
durante o ensaio tribológico em uma área específica onde possivelmente houve falta 
de lubrificante. Observa-se também, uma maior medida de trilha de desgaste, quando 
comparada ao disco 1, que pode ter acontecido devido a uma deformação plástica, 
onde acontece a formação de bordas laterais, acumulando material, sem expulsa-los 
do contato, aumentando a superfície de contato do pino com o disco, e 
consequentemente, aumentando a largura da trilha. 
a) b) 
27 
Figura 21 – Trilha de desgaste medida disco 2 (50x) b) Trilha de desgaste disco 2 
(50x) 
 
Fonte: Elaborada pelo autor 
4.5 Análise do desgaste 
Analisando a Figura 22, os quais utilizaram como corpo de prova o aço AISI 
4140, após os ensaios secos e lubrificados, pode-se observar visualmente um maior 
desgaste nos três discos inferiores, que sao provinientes do ensaios seco, o que 
condiz com as Figura 12d e Figura 17d, onde é mostrado uma maior perda de massa 
no ensaio seco. 
Figura 22 – Comparativo do desgaste seco e lubrificado 
 
Fonte: Elaborada pelo autor 
a) b) 
28 
5 Conclusões 
De modo geral, esta pesquisa atingiu o seu objetivo principal, que foi analisar 
o comportamento do desgaste seco e lubrificado no aço AISI 4140. Foi um trabalho 
preliminar, visto que, é necessário aperfeiçoamento, mas serve como base para 
trabalhos futuros. Baseado nos resultados avaliados, pode-se concluir que: 
 O ensaio está de acordo com a literatura, em relação aos resultados de 
coeficiente de atrito e desgaste; 
 Nas condições ensaiadas, os coeficientes de atrito dos pares tribológicos 
situaram-se entre 0,5 – 0,7 no contato seco. Com a adição do lubrificante, 
essa faixa caiu para 0,1 – 0,15; 
 Foi obtido êxito no uso do óleo de mamona como lubrificante, visto que, ele 
cumpriu com o seu papel protetor, diminuindo o contato entre as superficies 
do pino e do disco; 
 Foi possível observar, através das imagens do microscópio óptico, desgastes 
por abrasão e a ocorrência de deformação plástica, na superfície dos discos, 
assim como na superfície dos pinos; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
29 
6 Trabalhos futuros 
 Testar lubrificantes com aditivo (aditivos de nano partículas, aditivos prontos) 
 Análise química na superfície de contato para tentar identificar os mecanismos 
de desgaste 
 Analisar partículas menores (análise por MEV), que possa identificar melhor os 
desgastes abrasivos 
 Fazer uma análise mais completa do lubrificante 
 
 
 
30 
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