1

Introdução

Mecanismos

Modelo (Rabinowicz)

Tribossistema de abrasão

Abrasivo

angulosidade

tamanho

dureza/tenacidade

06 – Abrasão - Desgaste abrasivo

4

Introdução

Setores

AgriculturaMineraçãoSiderurgiaMetal-Mecânico

Aplicações

Usinagem - Video!Escrita/ArteAlimentaçãoArmas

A noção de abrasão se confunde popularmente com a noção de desgaste

importância do desgaste abrasivo

diversos14%

químico5%

"fretting"8%

erosão8%

adesivo15%

abrasivo50%

5

Exemplo: Escavadeira

6

Exemplo: Escavadeira

7

Mecanismos

8

Fn

e e

Micro sulcamentoMecanismos

Fn

Vta

9

Fn

e e

Microcorte

Mecanismos

Fn

Vta

c

10

Fn

Vta

t

Fn

t

Micro trincamento

Mecanismos

11

Microssulcamento

Microcorte

(A + B)/C = 1

(A + B)/C < 1

Eficiência da Abrasão

Mecanismos

12

Modelodeformação plástica

Área lateral projetada ax

Vol(dist. l) = lax=x2tanαse fração removida η

Área vertical projetada A = πa2/2

W= AH = 1/2Hπx2tan2α

Q = (2ηW)/(Hπtanα) = (2η/π tanα)(W/H)

Cone largura 2a

Profundidade xα

Q = K/(W/H) K = (2η/π tanα)

W

Fh

W - Sistema H - Material K - Abrasivo

13

Em Abrasão é necessário

considerar o elemento

interfacial – o abrasivo

Abrasão

14

Abrasivoangulosidade

Esquema da distribuição de freqüências de

ângulos de ataque para o cálculo do

número de Partículas aptas

para o microcorte. MULHEARN

(1962).

Numa lixa, relativamente poucas partículas estão aptas para o corte.Das aptas, quantas seguirão pela mesma trilha de sua antecessora? η

15

Abrasivoangulosidade

A eficiência da abrasão depende do ângulo de corte α

16

Inicio ensaio Fim ensaio

Abrasivoangulosidade

Os abrasivos se desgastam ao longo dos ensaios

17

Abrasivotamanho

O tamanho de grão de 100 μm é um dos paradigmas da abrasão

Taxas de desgaste com o tamanho

do abrasivo, para condiciones de

Abrasão a dois e três corpos.

MISRA A. -

FINNIE I, (WEAR 65, 1981).

18

Macrodurezas

Austenítico 570.39.3 HV Temperado 806.617.9.

tamanho

Abrasivo

Microdurezas

Austenita 570.39.3 HV Martensita 806.617.9. M

3C 1045±65 HV (38% volume)

Alumina Coronado 2009

19

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

0 50 100 150 200

Abrasive size (um)

Mass loss (

mg)

tamanho

Abrasivo

1

2

3

4

5

6

0 50 100 150 200

Abrasive size (µm)

Mass loss (

mg)

Austenitic matrix Martensitic matrix

4,6N

Austenitico 2 N

O efeito do tamanho de grão depende da matriz e da carga

A transição em 50μm – influência segunda fase dura?

Coronado 2009

20

0

10

20

30

40

50

60

0 50 100 150 200

Abrasive size (µm)

Ma

ss lo

ss (

mg

)

169.45m 135.56m 101.67m 67.78m 33.89m

O efeito do tamanho de grão no desgaste é: tanto maior (Δ)quanto maior o tamanho de grão

mais acentuado (Ω) quanto maior a distância percorrida

Ω

Ω

Austenítico 4,6 N

ΔΔ

Coronado 2009

Abrasivotamanho

21

0

10

20

30

40

50

60

0 50 100 150 200

Abrasive size (µm)M

ass

loss

(mg)

169.45m 135.56m 101.67m 67.78m 33.89m

Os debris na região de menor tamanho de grão são contínuos enquanto que são descontínuos na região de maior tamanho de grão

Austenítico 2N

22

Abrasivotamanho

Segundo a literatura, para grãos pequenos, uma parte muito pequena da energia se transforma em corte

Ampliar a teoria incluindo evidência de corte na região de menor tamanho de grão

23

Abrasivotamanho

Apenas o tamanho de grão não explica o comportamento de sistemas de moagem de minerais. Na moagem de granito, tamanhos de grão menores permitem a separação do quartzo da mica e do feldspato. A maior dureza do quartzo leva a maiores taxas de desgaste mesmo com menor tamanho de grão

Dry Condition

y = 120.2x + 3.8

y = 49.4x + 10

y = 51.4x + 1

0

100

200

300

400

500

600

700

0 2 4 6

Cycle (=6 hours)

Acc

um

ula

ted

mas

s lo

ss

[mg

]

Raw Coarse Fine

0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,50

100

200

300

400

500

600

700f(x) = 131x - 13,6

f(x) = 57x + 5,8

f(x) = 103,8x - 25,4

Wet Condition

Coluna B Regressão linear de Coluna B Coluna C

Regressão linear de Coluna C Coluna D Regressão linear de Coluna D

Cycle (= 6 hours)

Acc

um

ula

ted

mas

s lo

ss [

mg

]

24

Abrasivodureza

Relação entre número de Mohs e microdureza Vickers [kgf/mm2]

(TABOR, 1956).

H dureza [N/mm2];H0constante [N/mm2]M número Mohs.

log (H/H0) = log k1 . M

Um mineral risca o outro!

25

Abrasivodureza

Espécie Dureza (HV)

Ferro Indefinido 610 – 650Ferro Fundido Branco Alto Cromo 650 – 750Aços Ferramenta Fundidos 674 - 697

Cementita 900-1100Carboneto de Cromo (Cr

7C

3) 1300-1800

Martensita 400 – 700Perlita 180 - 260Carboneto de Vanádio (VC) 2400-3100

Sílica (SiO2) 1100-1260

Hematita 1038

Os abrasivos riscam os materiais ou seus constituintes (fases)

26

Abrasivodureza

Os abrasivos riscam os materiais ou seus constituintes (fases)

A Hematita risca o ferro indefinido ou as suas fases: martensita e cementita

A Hematita (1038) risca o ferro indefinido (610 – 650) ou as suas fases: martensita (400 – 700) e cementita ( 900-1100)

A Hematita (1038) risca o ferro indefinido (1038/650) ou as suas fases: martensita (1038/700) e cementita ( 1038/900-1038/1100)

A Hematita (1038) risca o ferro indefinido (1,6) ou risca a fase martensita (1,5) ou risca a fase cementita ( 1,2 ) ou “NÃO” risca a fase cementita (0,9)

Ha/Hmaterial> 1.2 (número mágico!) Hmaterial/Ha< 0,8 (número mágico!)

(funciona na escala Vickers!)

27

NEVES, J.C.K. ÂNGELO, C.M., SOUZA, R.M. SINATORA A. Effect of mechanically imposed stresses on the contact fatigue resistnac of two cast irons with high hardness matrix. Wear 263 (2007) 700-706CORONADO J.J. SINATORA A Particle size effect on wear of white cast iron with austenitic and martensitic matrix. Wear of Materials 2009, poster.

Referências06 - Abrasão