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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/25144| Título: | Comportamento tribológico de ferros fundidos vermiculares de alta resistência ensaiados em diferentes níveis de severidade |
| Título(s) alternativo(s): | Tribological behavior of high strength compacted cast irons tested on different severity levels |
| Autor(es): | Wollmann, Daniela |
| Orientador(es): | Pintaude, Giuseppe |
| Palavras-chave: | Ferro fundido Motores de combustão interna Desgaste mecânico Tribologia - Análises Resistência de materiais Lubrificação e lubrificantes Atrito Aspereza de superfície Cast-iron Internal combustion engines Mechanical wear Tribology - Analysis Strength of materials Lubrication and lubricants Friction Surface roughness |
| Data do documento: | 1-Mar-2021 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | WOLLMANN, Daniela. Comportamento tribológico de ferros fundidos vermiculares de alta resistência ensaiados em diferentes níveis de severidade. 2021. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica e de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2021. |
| Resumo: | O desempenho tribológico do sistema formado pelo cilindro de um bloco de motor e seus componentes está diretamente relacionado ao consumo de combustível e à emissão de poluentes. Estes tópicos têm se mostrado cada vez mais preocupantes para vários países, principalmente devido às legislações ambientais cada vez mais rigorosas. Em geral, os blocos de motor à combustão interna são fabricados em ferro fundido cinzento e ferro fundido vermicular. Porém, estudos recentes mostram que o ferro vermicular possui diversas propriedades superiores para essa aplicação, inclusive há a possibilidade de utilizar paredes mais finas, o que resultaria numa redução de massa do bloco e melhora no desempenho do motor. Nesse contexto, esse trabalho teve por objetivo estudar os efeitos da resistência mecânica e da severidade do sistema tribológico lubrificado no desempenho de ferros fundidos vermiculares de alta resistência (classes GJV450 e GJV500 – ISO 16112/2006). Para isso foram variadas cargas (75 e 170 N) e temperaturas (40 e 100 °C) em ensaios de deslizamento com movimento recíproco em tribômetro. As superfícies dos ferros vermiculares consistiram em cilindros brunidos de blocos de motor e os contra-corpos foram anéis de pistão comerciais de aço inoxidável martensítico nitretado. Além disso, uma condição com negro de fumo adicionado ao óleo lubrificante (SAE CF-30) foi utilizada para simular a presença de partículas de fuligem produzidas pela combustão incompleta de um motor e verificar a interação destas com o sistema tribológico. Os resultados não mostraram diferenças significativas no coeficiente de atrito para as condições ensaiadas entre os dois vermiculares. Por outro lado, imagens de microscopia eletrônica de varredura e medições de rugosidade realizadas por interferometria nas superfícies, antes e após os ensaios tribológicos, mostraram o GJV500 com comportamento superior, apresentando menor deformação plástica em sua superfície para as mesmas condições de ensaio. Um índice de mérito tribológico foi proposto com base nos parâmetros de rugosidade da família k para avaliar qualitativamente o desgaste em cada condição, mostrando o GJV500 menos alteração topográfica após os ensaios. As análises feitas nas condições de ensaio com o negro de fumo adicionado ao lubrificante, mostraram que essas partículas atuaram como lubrificante sólido no contato, reduzindo o coeficiente de atrito e contribuindo para menor desgaste dos materiais. |
| Abstract: | The tribological performance of the system formed by the cylinder and the components of an internal combustion engine is directly related to the fuel consumption and pollutant emissions. Many countries have been concerned about this issue in the past years due to emission legislative demands. In general, combustion engine blocks are made of grey cast iron and vermicular cast iron. Although, some studies have shown better performance of vermicular iron in this application, allowing reduce wall thicknesses, which could also result in reduced weight and improved performance of the engine. In this scenario, this work had the objective of studying the effect of mechanical resistance and the tribological severity in lubricated contacts of higher strength vermicular cast irons (GJV450 and GJV500 – ISO 16112/2006). In this case, reciprocating lubricated tests in tribometer were performed varying load (75 and 170 N) and temperature (40 and 100 °C). Surfaces of vermicular cast irons consisted on honed engine block cylinders and counterbodies were commercial piston rings of nitrided stainless steel. Furthermore, another testing condition with carbon black added to the lubricant (SAE CF-30) was used to simulate soot produced by incomplete combustion of the engine and to verify the interaction between this particles with the tribological system. Results did not show significant differences in coefficient of friction among testing conditions for both materials. On the other side, scanning electron microscopy and roughness measurements before and after the tribo-tests have shown GJV500 with better performance, presenting less plastic deformation on the surface for the same testing conditions. A tribological merit index was proposed based on the structure height roughness parameters to qualitatively evaluation of wear in each condition and, once more GJV500 presented less topographic modifications after the tests. The analyses of tests performed with carbon black in the lubricant showed that this particles acted as solid lubricant in the contact, reducing the coefficient of friction and preventing the materials from wear. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/25144 |
| Aparece nas coleções: | CT - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais |
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