Caracterização mecânica e tribológica de materiais de atrito

• Autor(a) principal: Santos, Pedro Guilherme de Jesus Silva
• Data de Publicação: 2016
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10316/37029
• topic: Atrito; Tribologia; Pastilhas de travão; Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia Mecânica

Os materiais de atrito desempenham um importante papel no sistema de travagem. Assim sendo, para que cumpram com eficácia a sua função, devem, entre outras características, ter um coeficiente de atrito estável e dar resposta a diferentes situações de aplicação, nomeadamente, pressão aplicada, temperatura, velocidade e humidade. Devem ainda possuir outros requisitos, tais como, resistência a contaminações líquidas, resistência ao calor e estabilidade térmica, baixa taxa de desgaste e não provocar danos no disco. As pastilhas e os calços de um veículo são elementos essenciais no sistema de travagem, visto que são responsáveis por uma travagem que se deseja eficiente e segura, e por isso, alvo de uma grande evolução ao longo dos tempos. No fabrico das pastilhas de travão é utilizada frequentemente uma extensa gama de diferentes materiais, com inúmeras possibilidades de combinação, que cumprem funções específicas. Os métodos de ensaio que têm sido desenvolvidos para testar tribologicamente os materiais de atrito são muitos e a sua evolução é uma constante. Devido a limitações que alguns métodos apresentam, têm sido feitos estudos para determinar o grau de correlação entre os resultados dos testes obtidos em laboratório e os obtidos em veículos reais, concluindo-se que não há testes de laboratório que de uma forma consistente forneçam dados que se correlacionem com os obtidos em situação de serviço. Por outro lado, estes ensaios são muito demorados e de elevado custo, tendo sido desenvolvidos, para este tipo de pesquisas, de forma independente e a menor escala, outro tipo de testes que, dependendo dos parâmetros que se pretendem avaliar, podem ser instrumentalizados para esse fim. No presente estudo submetemos seis materiais a ensaios, sendo estes, BREKA, COMERCIAL 70-30, PESADO, 50-20, PLACAS, 55-30. Todos os materiais foram caracterizados mecanicamente, mas só foi possível caracterizar tribologicamente os materiais PLACAS, BREKA e COMERCIAL 70-30, por falta de amostras suficientes dos restantes materiais. Para realizar os ensaios tribológicos para cada material, foram utilizadas três pressões diferentes e para cada pressão foram efetuados três ensaios de duração diferente. Os ensaios tribológicos foram efetuados numa máquina denominada Friction Assessment Screening Test (F.A.S.T), tendo sido substituídas algumas peças originais e feitas adaptações de modo a permitir a obtenção dos dados de forma digital. Como outputs foram obtidos a força normal, a força de atrito e a temperatura da pastilha. O desgaste de cada pastilha foi determinada através de pesagem. A comparação do desempenho das formulações foi realizada através da representação gráfica da força de atrito e coeficiente de atrito ao longo da distância de escorregamento, assim como a massa de desgaste de todos os materiais sujeitos a ensaio. Foi ainda feita, para auxiliar a compreensão de resultados obtidos, a caracterização mecânica dos materiais e determinados os valores de módulo de elasticidade dinâmico, módulo de elasticidade estático, dureza e resistência à flexão/tenacidade. Genericamente, verificou-se um aumento do desgaste com o aumento da pressão aplicada ao provete e com o aumento da distância de escorregamento, como era expectável. Todos os materiais apresentaram valores de desgaste específico no intervalo que é tomado como referência (40 mg/MJ a 100 mg/MJ) na classificação do material de atrito como aceitável. Relativamente ao desgaste volúmico e desgaste específico, os materiais PLACAS e COMERCIAL 70-30 tiveram valores de desgaste muito semelhantes para todos os tipos de ensaios. O material BREKA, pelo contrário distingue-se dos outros dois por apresentar valores de desgaste muito inferiores. Quanto ao coeficiente de atrito, o material que apresentou maior coeficiente de atrito foi o PLACAS e o material que apresentou o menor coeficiente de atrito, foi o BREKA. No que toca às propriedades mecânicas, o módulo de elasticidade de todos os materiais de atrito diminuiu com o aumento da temperatura.