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Título: Efeito da adição de bissulfeto de molibdênio (MoS2) na resistência ao riscamento da poliamida 6.6/6
Título(s) alternativo(s): Effect of the addiction of molybdenum disulfide (MoS2) on the scratch resistance of polyamide 6.6/6
Autor(es): Trindade Filho, José Carlos
Orientador(es): Silva, Carlos Henrique da
Palavras-chave: Armazenamento e transporte de carga
Poliamidas
Bissulfeto de molibdênio
Desgaste mecânico
Abrasivos
Tribologia
Deformações (Mecânica)
Storage and moving trade
Polyamides
Molybdenum disulfide
Mechanical wear
Abrasives
Tribology
Deformations (Mechanics)
Data do documento: 21-Mai-2024
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: TRINDADE FILHO, José Carlos. Efeito da adição de bissulfeto de molibdênio (MoS2) na resistência ao riscamento da poliamida 66/6. 2024. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica e de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2024.
Resumo: As mineradoras enfrentam desafios relacionados aos modais de transporte e logística para escoar toda a sua produção. O uso de sistemas contínuos de transporte oferece vantagens que vão desde o menor custo de transporte, podendo reduzir em até 70% o consumo de diesel quando comparado com o uso de caminhões, até à menor poluição sonora. Os corpos dos rolos de carga que compõem os transportadores de correia são, geralmente, fabricados em aço carbono. Para algumas aplicações, existem também os rolos fabricados com tubos de alumínio e com tubos poliméricos, que são mais leves. O Laboratório de Superfícies e Contato (LASC) da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR), câmpus Curitiba, em parceria com a mineradora VALE S.A. vem realizando estudos, desde 2018, sobre a viabilidade técnica da substituição dos rolos metálicos por poliméricos. São estudados polímeros já utilizados comercialmente na fabricação dos rolos, além da possibilidade de desenvolvimento de novos compósitos poliméricos. Nos estudos desenvolvidos até o momento, o desempenho da poliamida 6 nos ensaios abrasivos e a sua classificação obtida de acordo com a norma UL-94 permitiram a decisão em dar sequência aos estudos relacionados à resistência a abrasão, foco desta pesquisa. Dentre as poliamidas disponíveis no catálogo da empresa fornecedora de tubos para rolos de correia transportadora, está a poliamida 6.6/6. Este estudo avaliou a possibilidade de aplicação da poliamida 6.6/6 “pura” e com 1,5% de bissulfeto de molibdênio para a fabricação dos rolos utilizados nas esteiras transportadoras de minério. A caracterização das amostras foi realizada através de análises TGA, FTIR, DSC e medição de dureza Shore D. Os ensaios de riscamento foram realizados utilizando penetradores cônicos, aplicando pré – carga de 5 N a 20 N, carga de riscamento de 20 N a 40 N e com velocidade de riscamento de 5,1 mm/min. Foram realizados ensaios com passes únicos e múltiplos passes. Foram geradas imagens das superficies riscadas, por microscopia eletrônica de varredura, para análise do desgaste gerado pelo riscamento. Foram mensuradas a largura e profundidade dos sulcos na região final deles, utilizando perfilometria 2D. A adição de 1,5% de bissulfeto de molibdênio à PA6.6/6 trouxe vantagens em relação ao coeficiente de atrito aparente. A geometria do penetrador influenciou nos valores do coeficiente de atrito aparente e da largura e profundidade dos sulcos. Houve deformação plástica em todos os ensaios, assim como formação de pile – up, de proa, e remoção de material.
Abstract: Mining companies face challenges related to transportation modals and logistics to distribute all their production. The use of continuous transportation systems offers advantages ranging from lower transportation costs, potentially reducing diesel consumption by up to 70% compared to truck usage, to reduced noise pollution. The carrying roller bodies that compose belt conveyors are typically made of carbon steel. For some applications, there are also rollers made with aluminum tubes and polymer tubes, which are lighter. The Laboratório de Superfícies e Contato (LASC) at the Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR), Curitiba campus, in partnership with the mining company VALE S.A., has been conducting studies since 2018 on the technical feasibility of replacing metallic rollers with polymeric ones. Polymers already commercially used in roller manufacturing are being studied, along with the possibility of developing new polymer composites. In the studies conducted só far, the performance of polyamide 6 in abrasive tests and its classification according to UL-94 standard allowed the decision to proceed with studies related to abrasion resistance, the focus of this research. Among the polyamides available in the catalog of the supplier company for conveyor belt rollers is polyamide 6.6/6. This study evaluated the the possibility of applying “pure” polyamide 6.6/6 and polyamide 6.6/6 with 1.5% molybdenum disulfide for the manufacture of rollers used in ore conveyors. Sample characterization was performed through TGA, FTIR, DSC analyses, and Shore D hardness measurement. Scratch tests were conducted using conical penetrators, applying preload from 5 N to 20 N, scratch load from 20 N to 40 N, and scratch velocity of 5.1 mm/min. Single and multiple pass tests were conducted. Images of scratched surfaces were generated using scanning electron microscopy to analyze wear generated by scratching. The width and depth of the grooves at their final region were measured using 2D profilometry. The addition of 1.5% molybdenum disulfide to PA6.6/6 brought advantages regarding the apparent coefficient of friction. The penetrator geometry influenced the values of the apparent coefficient of friction and the width and depth of the grooves. Plastic deformation occurred in all tests, as well as the formation of pile-up, prow, and material removal.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/34798
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