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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/39329| Título: | Comportamento tribológico do disco de corte de microtuneladora: uma análise multiescala |
| Título(s) alternativo(s): | Tribological behavior of the microtunneling cutting disc: a multiscale analysis |
| Autor(es): | Piazzetta, Gabriela Reis |
| Orientador(es): | Pintaúde, Giuseppe |
| Palavras-chave: | Desgaste mecânico - Testes Testes não-destrutivos Microtúnel Ferramentas de corte Atrito Tribologia Microdureza Máquinas para escavação Mechanical wear - Testing Non-destructive testing Microtunneling Cutting tools Friction Tribology Microhardness Excavating machinery |
| Data do documento: | 24-Out-2025 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | PIAZZETTA, Gabriela Reis. Comportamento tribológico do disco de corte de microtuneladora: uma análise multiescala. 2026. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica e de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2025. |
| Resumo: | A crescente demanda por obras de infraestrutura tem impulsionado o uso de Métodos Não Destrutivos (MND), que permitem a execução de intervenções subterrâneas com menor impacto na superfície. Entre esses métodos, destacam-se os microtúneis, cuja escavação é realizada por microtuneladoras equipadas com discos de corte. Essas ferramentas, fabricadas em aço ferramenta H13, sofrem desgaste contínuo ao longo do processo de escavação em rochas, exigindo substituições frequentes. Os custos associados à aquisição e reposição dos discos representam uma parcela significativa do orçamento das obras, o que justifica o estudo do desgaste dessas peças. Historicamente, os ensaios de previsão de desgaste de ferramentas de perfuração foram desenvolvidos sem uma conexão estruturada com a tribologia, sendo tradicionalmente analisados sob a ótica da abrasividade das rochas. Embora diversos métodos tenham sido criados para medir essa propriedade, a falta de uma abordagem tribológica compromete sua representatividade, resultando em ensaios que fornecem apenas dados qualitativos ou desconectados das condições reais de escavação. Este trabalho propõe uma abordagem sistêmica e multiescala para investigar os mecanismos de desgaste e falha de discos de corte de MicroTunnel Boring Machines (mTBM). Inicialmente, discos desgastados em campo foram analisados detalhadamente por meio de técnicas macro e microscópicas, microdureza e Difratometria de Raios-X, visando caracterizar seus modos de falha e mecanismos de remoção de material. Complementarmente, um novo ensaio de desgaste em laboratório foi desenvolvido, utilizando um tribômetro universal configurado para simular o contato e o movimento entre discos de corte e rochas. O objetivo é quantificar com precisão o atrito e a taxa de desgaste, superando as limitações dos ensaios convencionais. Os resultados são apresentados em três artigos científicos: o primeiro detalha a caracterização dos modos de falha; o segundo foca na validação do método laboratorial para medição do desgaste; e o terceiro apresenta o novo ensaio tribológico proposto. |
| Abstract: | The increasing demand for infrastructure projects has driven the use of Trenchless Methods (NDM), which enable the execution of underground interventions with minimal surface impact. Among these methods, microtunneling stands out, where excavation is carried out by Microtunnel Boring Machines (mTBMs) equipped with disc cutters. These tools, manufactured from H13 tool steel, undergo continuous wear throughout the rock excavation process, requiring frequent replacements. The costs associated with the acquisition and replacement of these discs represent a significant portion of project budgets, justifying the study of their wear behavior. Historically, wear prediction tests for drilling tools have been developed without a structured connection to tribology, traditionally analyzed from the perspective of rock abrasiveness. Although various methods have been created to measure this property, the lack of a tribological approach compromises their representativeness, resulting in tests that provide only qualitative data or are disconnected from real excavation conditions. This work proposes a systemic and multiscale approach to investigate the wear and failure mechanisms of Microtunnel Boring Machine (mTBM) disc cutters. Initially, field-worn discs were analyzed in detail using macro and microscopic techniques, microhardness, and X-ray diffractometry, aiming to characterize their failure modes and material removal mechanisms. Complementarily, a new laboratory wear test was developed, employing a universal tribometer configured to simulate the contact and movement between disc cutters and rocks. The objective is to precisely quantify friction and the wear rate, overcoming the limitations of conventional tests. The results are presented in three scientific papers: the first details the characterization of failure modes; the second focuses on the validation of the laboratory method for measuring wear; and the third presents the newly proposed tribological test. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/39329 |
| Aparece nas coleções: | CT - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais |
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| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
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