Tribologia e Lubrificação
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Tribologia e Lubrificação


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3 - O crescimento da trinca de fadiga. superficial está relacionado com a ação do óleo
lubrificante existente entre as superfícies. A teoria aceita é que o óleo entra na trinca que surgiu
na superfície, é aprisionado pela superfície rolante que fecha a entrada da pista e fica submetido
a altas pressões enquanto o elemento rolante avança. Este óleo aprisionado sob alta pressão
age como uma cunha que aprofunda a trinca. Esta teoria é consistente com a observação da
inclinação da trinca e da existência de uma viscosidade crítica de óleo. Para um dado material,
acabamento e carga, existe uma viscosidade crítica de óleo abaixo da qual, na temperatura de
operação, o óleo promoverá a formação de crateras (pitting). Óleos com viscosidade maior não
causarão fadiga superficial pois não entram na trinca e não formam cunha.
A fadiga superficial (pitting) não ocorre sem óleo. Quando as superfícies rolantes são
testadas a seco nota-se formação de escamas mas não de cavidades que somente surgirão
pela ação do óleo.
4 - A vida do sistema é bastante dependente da carga, sendo a relação do tipo
Vd=\ue09eC
L
\ue09f
3
(4.38)
sendo Vd a vida em ciclos de carregamento, L a carga aplicada e C é uma constante.
5 - A faixa de variação da vida é enorme. Variações de 200:1 sob condições
aparentemente idênticas, não são incomuns. Deve ser mostrado que em condições de desgaste
por adesão embora a faixa de variação seja grande, geralmente não ultrapassa um fator 10.
As duas diferenças importantes entre a fadiga normal e a fadiga superficial são, primeiro,
que as flutuações na vida são muito maiores em situações de contato por rolamento (fator >
100) do que nos casos normais de fadiga (fator -10). 
Segundo, nos casos ordinários de fadiga existe um limite de tensão (usualmente entre
um terço e metade da tensão de escoamento) abaixo do qual o material atinge uma vida infinita.
Esse limite não existe para o caso da fadiga superficial. Essas diferenças dificultam projetar
elementos com contato por rolamento com cargas elevadas e para uma vida longa e previsível.
Não é possível projetar elementos com esse tipo de contato cujas tensões de contato estejam
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abaixo de um certo valor e ter a certeza que foi eliminado a falha por fadiga superficial. Além
disso, se conhecermos as condições que permitem uma determinada vida para um conjunto de
elementos com contato por rolamento, digamos 90% deles, e muito difícil definir as medidas
que levariam a garantir a mesma vida para 99,9%.
Os fabricantes de rolamento, por exemplo, definem a constante C da equação (4.36)
como a capacidade dinâmica do rolamento, que é a carga radial que um grupo de mancais
idênticos pode suportar para uma vida de 1 milhão de revoluções do anel interno, com, uma
confiabilidade de 90%.
Em dentes de engrenagens deve ser considerada, também, a possibilidade de fadiga
superficial. Em certos tipos de engrenagens como sem fim-coroa, ou engrenagens hipóides,
existe uma combinação de rolamento e escorregamento, o que facilita o surgimento de trincas
superficiais; desgaste por adesão, por abrasão,por corrosão ou por fadiga superficial são modos
potenciais de falha. Portanto, resultados satisfatórios de operação em elementos potencialmente
sujeitos a fadiga superficial somente podem ser obtidos com um projeto adequado, com uma
manufatura cuidadosa e com o uso do lubrificante próprio para as condições de trabalho.
4.7.1 Outras Formas de Desgaste
\u2022 Desgaste por Fusão
Fusões localizadas nas camadas mais externas da superfície de um sólido sujeito a
desgaste é sempre uma possibilidade, a evidência desta ocorrência é observada em testes de
desgaste em aços mesmos a velocidades inferiores a 1 m/s. A velocidades maiores o
coeficiente de atrito pode diminuir, em alguns casos para valores muito baixos, como um se um
filme de metal líquido atua-se na interface da mesma forma que um filme fluido na lubrificação
hidrodinâmica. O calor gerado pelo trabalho viscoso (cisalhamento do fluido) tende a fundir mais
material sólido da superfície, o que gera uma taxa de desgaste muito elevada, apesar do fato do
coeficiente de atrito ser baixo. O metal removido da superfície pode ser eliminado sob a forma
de faiscas ou partículas incandescentes, ou até mesmo, em casos extremos, se expulso sob a
forma líquida ou jatos de vapor.
Uma analogia ao modelo para zona desgastada por fusão (derretimento) pode ser feita
através do escorregamento de sólidos sob gelo ou neve, nesse o atrito induz ao derretimento
que produz uma filme fino de água que produz o efeito de sustentação hidrodinâmica para o
sólido.
A equação 4.41 relaciona parâmetros tais como dureza, difusividade térmica, calor
latente de fusão de ambos os materiais, e parâmetros de processo tais como coeficiente de
atrito local e a divisão entre a energia térmica entre as superfícies de contato (Ashby - Frost,
1982; Lim \u2013 Ashby, 1987).
v=A \ue097p\u2212
B
\ue097U (4.41)
onde:
v = taxa de desgaste;
A e B = parâmetros dos materiais e processo;
\ue097p = pressão hidrostática abaixo da aspereza;
\ue097U = Velocidade de escorregamento entre as superfícies (Willians,1994)
\u2022 Influência da velocidade no desgaste mecânico
Para velocidades de deslocamento menores do que 0,1m/s (equivalente a 10 em uma
escala normalizada de 100) o aquecimento da superfície é desprezível, e o efeito da força de
atrito é no sentido principal de deformar a superfície do metal, compartilhando este efeito na
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direção de deslizamento e podendo causar a remoção de material geralmente sob a forma de
pequenos detritos. Neste regime o comportamento do desgaste geralmente segue a equação de
Archard (equação \u2013 4.6) é o principal objetivo de qualquer modelo é predizer o coeficiente de
desgaste K em função dos parâmetros do material e processo. Como a velocidade passa a ter
uma contribuir com uma parcela muito pequena do desgaste, o regime de desgaste é melhor
representado pelos mapas como os da figura 4.16, os quais levam em conta alguns parâmetros
geométricos e qualidade superficial.
\u2022 Desgaste por Acomodação ou Partida (amaciamento)
 
O desgaste por acomodação ou desgaste de partida, popularmente conhecido como
amaciamento, é caracterizado como sendo o processo desgaste gerado pela acomodação da
superfície de componentes submetidos a movimento relativo, com carregamento leve ou plena,
pela primeira vez. Este tipo de desgaste é resultante da melhoria da conformidade, topografia e
compatibilidade tribológica, sendo muito comum em máquinas com lubrificação produzidas em
série, tais como motores automotivos e caixas de redução.
Nesta condição a taxa de desgaste inicial é elevada, diminuindo a medida que as
asperezas vão sendo removidas ou aplainadas e as superfícies em contato vão se acomodando.
Assumindo que os detritos gerados no inicio são removidos, este tipo de desgaste tende a se
estabilizar, o que permite após este período que o equipamento possa ser utilizado a pleno
desempenho.
O mecanismo de desgaste de partida na realidade é uma combinação de mecanismo,
principalmente adesão e abrasão, os quais operam simultaneamente. Uma vez passada a fase
de amaceamento a taxa de desgaste diminui mantendo-se estável durante a vida útil do
sistema. A figura 4.16 apresenta um gráfico típico de desgaste ao longo da vida de um
componente, onde no período inicial a taxa desgaste é relativamente alta seguindo um período
de taxa menor o qual termina quando o mecanismo de fadiga passa a dominar.
Figura 4.16 - Gráfico típico de desgaste ao longo da vida de um componente.
\u2022 Desgaste por Corrosão
Esta forma de desgaste ocorre quando o ambiente que envolve a superfície de
deslizamento