Tribologia e Lubrificação
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Tribologia e Lubrificação


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ao material de base do
componente propriamente dito.
2.1 Natureza das Superfícies Metálicas
A natureza das superfícies metálicas é uma conseqüência direta processo de fabricação
a que foram submetidas. Apesar de um mesmo processo poder produzir peças com uma ampla
gama de qualidade superficial diferentes (torneamento, eletro-erosão, etc.), em termos
microscópios cada processo deixa suas marcas características, quase que um tipo de
assinatura.
Segundo Shumaltz (1985) e Czichos (1982) em geral, a estrutura de uma superfície
metálica é constituída das seguintes camadas:
\u2022 Camada de sujeira \uf0de aprox. 3 nm;
\u2022 Camada adsorvida \uf0de aprox. 0,3 nm;
\u2022 Camada oxidada \uf0de 1 a 10 nm;
\u2022 Camada deformada \uf0de > 5\uf06dm 
Os processos de usinagem representam um dos principais processos de fabricação na
industria, variando de 60% a 70%, desta forma a superfícies obtida por usinagem (ex.:
torneamento, fresamento, brunimento, lapidação, EDM, outros), será utilizada como exemplo,
sendo que uma superfície usinada apresenta peças com característica superficial conforme a
figura 2.2.
Esta pode ser dividida em três camadas distintas, uma denominada de camada
superficial externa, que apresenta um filme de lubrificante (graxa/óleo) e uma camada
_____________________________________________________________________________ 
DESEMPENHO FUNCIONAL E TECNOLÓGICO
CONFIGURAÇÃO GEOMÉTRICA
DESGASTE, CORROSÃO, FADIGA
ESTABILIDADE ESTÁTICA DA PEÇA
ESTABILIDADE DINÂMICA DA PEÇA
FUNÇÕES SUPERFICIAIS
FABRICAÇÃO
PROCESSO \u2013 PARÂMENTROS \u2013 FERRAMENTA - MÁQUINA
SUPERFÍCIE TÉCNICA 
INTEGRIDADE SUPERFICIAL 
Caracterísitcas
Material de Base + Sub-Superfície
Propriedades Tecnológica
Propriedades Geométricas
Forma + Topografia
FUNÇÃO
REQUERIDAPROJETO
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revestimento reativo, uma segunda camada, denominada de camada superficial interna,
constituída principalmente de material encruado (resultado do processo) e/ou termicamente
afetado, e a área não afetada, onde se encontra o material de base da peça.
Peças ainda podem sofrer tratamentos mecânicos (ex.: tamboreamento, jateamento),
térmicos (ex.: tempera, normalização) e químicos (ex.: nitretação) para alterar as propriedades
da camada superficIal.
Figura 2.2 - Topografia e camadas superficiais de uma peça usinada (Bethke,1997)
2.2 Avaliação da Textura Superficial (Rugosidade)
Todas os processos de fabricação induzem em erros que são traduzidos sob a forma de
desvios dimensionais e geométricos, sendo que nenhum processo de fabricação existente até o
presente permite produzir superfícies perfeitamente lisas. Superfícies de peças, mesmo que
aparentemente lisas, quando observadas em microscópio apresentam regiões com maior ou
menor planicidade, a qual é definida como sendo rugosidade (DIN 4760).
O desvio total entre a superfície real e superfície idealizada no projeto, é definido como
sendo o desvio de forma da superfície, estes por sua vez podem ser grosseiros ou finos.
Segundo a norma DIN 4760 esses desvios de superfície podem ser classificados em seis
ordens, conforme a Tabela 2.1.
A maioria das técnicas de medição dos desvios de superfície se atem aos desvios de 2a
ordem ou superiores.
As pesquisas sobre tópico Determinação da Qualidade Superficial começaram em 1934
quando o engenheiro alemão Gustav Schulz desenvolveu um perfilômetro simples capaz de
registrar e armazenar os desvios em uma determinada linha de uma superfície. O perfilômetro
de Schulz serviu de base para os atuais rugosímetros de contato mecânicos amplamente
difundidos em laboratórios e oficinas (Stout,1997)
Tabela 2.1 - Desvios de forma de superfícies técnicas - DIN 4760 (Spur, 1996)
DESVIOS DE FORMA
(REPRESENTADO NUMA SEÇÃO DE PERFIL)
EXEMPLO PARA OS
TIPOS DE DESVIOS
EXEMPLO PARA A CAUSA DA ORIGEM DO
DESVIO
1A ORDEM: DESVIO DE FORMA
NÃO PLANO
OVALADO
DEFEITO EM GUIAS DE MÁQUINAS-
FERRAMENTAS, DEFORMAÇÕES POR
FLEXÃO DA MÁQUINA OU DA PEÇA,
FIXAÇÃO ERRADA DA PEÇA,
DEFORMAÇÕES DEVIDO A TEMPERATURA,
DESGASTE
2A ORDEM: ONDULAÇÃO
ONDAS
FIXAÇÃO EXCÊNTRICA OU DEFEITO DE
FORMA DE UMA FRESA, VIBRAÇÕES DA
MÁQUINA-FERRAMENTA, DA FERRAMENTA
OU DA PEÇA
_____________________________________________________________________________ 
DIREÇÃO DE CORTE CAMADA REATIVA
FILME DE LUBRIFICANTE/GRAXA
CAMADA 
NÃO 
AFETADA
MATERIAL 
BASE
TRINCAS,
INCRUSTAÇÕES,
ETC.
(H
((
CAMADA 
SUPERFICIAL 
EXTERNA
CAMADA 
SUPERFICIAL 
INTERNA
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3A ORDEM: DESVIO DE FORMA
RANHURAS FORMA DO GUME DA FERRAMENTA,
AVANÇO OU PROFUNDIDADE DE CORTE
4A ORDEM: DESVIO DE FORMA
ESTRIAS
ESCAMAS
RESSALTOS
PROCESSO DE FORMAÇÃO DE CAVACO
(CAVACO ARRANCADO, CAVACO DE
CISALHAMENTO, GUME POSTIÇO DE
CORTE), DEFORMAÇÃO DO MAterIAL POR
JATO DE AREIA, FORMA RESSALTOS POR
TRATAMENTO GALVÂNICO
5A ORDEM: DESVIO DE FORMA
NÃO MAIS REPRESENTÁVEL
GRAFICAMENTE EM FORMA SIMPLES
ESTRUTURA
PROCESSO DE CRISTALIZAÇÃO,
MODIFICAÇÃO DA SUPERFÍCIE POR AÇÃO
QUÍMICA (EX: DECAPAGEM), PROCESSO
DE CORROSÃO
6A ORDEM: DESVIO DE FORMA
NÃO MAIS REPRESENTÁVEL
GRAFICAMENTE EM FORMA SIMPLES
ESTRUTURA
RETICULADA DO
MAterIAL
PROCESSOS FÍSICOS E QUÍMICOS DA
ESTRUTURA DO MAterIAL, TENSÕES E
DESLIZAMENTOS NA REDE CRISTALINA.
POSIÇÃO DOS DESVIOS DE FORMA DE 1A E 4A ORDEM 
2.3 Parâmetros Superficiais
O perfil de uma superfície pode ser definido como a linha produzida pela apalpação de
uma agulha sobre uma superfície. A medição de uma superfície através de um sistema
mecânico de apalpação produz uma linha conforme a figura 2.3 [Koenig, 1998. Stouts,1996].
Figura 2.3 \u2013 termos básicos para a medição de uma superfície 
A - Rugosidade Rt
A rugosidade Rt é definida como sendo a distância entre o perfil de base e o perfil de
referência, ou seja a maior distância medida normalmente ao perfil geométrico ideal.
_____________________________________________________________________________ 
Rt
R
p
X
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Figura 2.4 \u2013 Definição da rugosidade Rt e Rp
A norma VDI/VDE 2601 não recomenda o uso de Rt devido a seu uso errôneo no
passado, onde foi utilizado como sinônimo de Rz, Rmax, entre outros. Alguns autores definem
Rt como sendo a distância vertical entre o ponto mais elevado e o mais profundo do perfil de
rugosidade, também conhecida como rugosidade pico/vale.
B - Profundidade de Alisamento Rp
A Profundidade de Alisamento Rp é definida como o afastamento médio de perfil real,
sendo igual ao afastamento do perfil médio do perfil de referência, e é calculado com base na
equação a seguir:
Rt=\u222bx=0
x=1 1
l
y i dx (2.1)
C - Rugosidade Média Ra
A Rugosidade Média Ra é definida como sendo a média aritmética dos valores absolutos
dos afastamentos hi do perfil médio, sendo definida pela equação a seguir:
Ra=
1
l \u222bx=0
x=1
\u2223hi\u2223dx (2.2)
Figura 2.5 \u2013 Definição da rugosidade Ra
D - Rugosidades Singulares Zi (com i=1,5):
A rugosidade singular é definida como sendo a distância entre duas linhas paralelas a
linha média (perfil médio), as quais tocam os pontos máximos e mínimos dentro do trecho
selecionado de medição singular (i), que tangenciam o perfil de rugosidade no ponto mais
elevado e mais baixo.
Figura 2.6 \u2013 Definição das rugosidades singulares e do parâmetro Rz
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Onde:
Lt = comprimento total de apalpação;
lV = comprimento prévio (não avaliado);
lE = comprimento singular de medição;
lm = comprimento útil medido;
ln = comprimento posterior (não avaliado);
E - Rugosidade RZ
A rugosidade RZ, ou média das rugosidades RZi, é definida como sendo a média
aritmética das rugosidades singulares em cinco trechos de medição