O documento discute os mecanismos de desgaste de materiais, introduzindo a equação de Archard-Hirst para prever o volume desgastado. Também descreve os principais tipos de desgaste como abrasivo, adesivo e oxidativo, além de apresentar mapas de desgaste que relacionam variáveis como carga e velocidade aos mecanismos dominantes.

1. Desgaste abrasivo, adesivo e oxidativo
Mapas de desgaste
Santiago Corujeira Gallo
SIMECS, 5-Maio-2010
santiago@plasmartecnologia.com

2. Tribologia
A ciência e tecnologia dedicada ao estudo
de superfícies em movimento relativo.
• Atrito (da Vinci, Hooke, Newton, Amontons, Coulomb)
• Lubrificação (Reynolds, Stribeck, Goodman)
• Desgaste

3. Desgaste de materiais
Archard e Hirst
Desgaste (1956) Desgaste
leve severo
Dano superficial Dano sub-
W = K .S . P superficial
pm
W: volume desgastado
K: constante empírica
S: distância de deslizamento
P: carga aplicada
pm: pressão de fluência do material
Archard e Hirst, ‘The wear of metals under unlubricated conditions’ (1956)

4. Isenções à regra
Rugosidade inicial
Rugosidade final
Archard e Hirst, ‘The wear of metals under unlubricated conditions’ (1956)

5. Sistema tribologico
Tipo de
material Propriedades
Rugosidade
mecânicas
Carga Mecanismo
Lubrificante
aplicada de desgaste
Temperatura Velocidade de
deslizamento
‘Oh, Deus! O oceano e tão grande e meu bote e tão pequeno!’ (anônimo)

6. Mecanismos de desgaste
• Desgaste abrasivo
• Desgaste adesivo
• Desgaste oxidativo
• Desgaste erosivo
• Desgaste corrosivo
• Outros tipos de desgaste (fadiga, fretting)
T.A. Stolarski: ‘Tribology in machine design’ (1990)

7. Desgaste adesivo (I)
Acumulação de
deformação plástica
Trincas (dúctiles)
Delaminação e
ratchetting
Johnson, ‘Contact mechanics and wear of materials’ (1990)

8. Desgaste adesivo (II)

9. Desgaste oxidativo (I)
Temperatura + oxigênio + tempo
Formação de óxido protetor
Desgaste leve
Hutchings, ‘Friction and wear of engineering materials’ (1992)

10. Desgaste oxidativo (II)
Fe3O4
Fe2O3
FeO

11. Mapas de desgaste (I)
W: volume desgastado por área de
W=W contato
An W: volume desgastado
An: área aparente de contato
F: pressão nominal por dureza
F= F . F: carga aplicada
AnHo An: área aparente de contato
Ho: dureza do material
v: velocidade de deslizamento por
v.ro
v= . dissipação
a v: velocidade de deslizamento
ro: radio da área nominal de contato
a: condutividade térmica do material
Lim and Ashby, ‘Wear-mechanism maps’ (1986)

12. Mapas de desgaste (II)
Lim and Ashby, ‘Wear-mechanism maps’ (1986)

13. Caso I: desgaste inicial
F= F .
AnHo
Lim and Ashby, ‘Wear-mechanism maps’ (1986)

14. Caso II: Nitretação e oxidação
F= F .
An H o
Thelning, ‘Steel and its heat treatment’ (1984)
Lim and Ashby, ‘Wear-mechanism maps’ (1986)

15. Caso III: Testes de desgaste
Estudos de desgaste en
condições aceleradas
F= F .
AnHo
v.ro
v= .
a
Williams, ‘Wear and wear particles-some fundamentals’ (2005)

16. Outros mapas de desgaste
Ashby, ‘Materials selection in mechanical design’ (1999)

17. Muito obrigado pela atenção!
santiago@plasmartecnologia.com