Caracterização do desempenho tribológico de ferros fundidos utilizados na fabricação de blocos de motores de combustão interna.

• Autor(a) principal: Siebert, Gustavo
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3151/tde-07072021-135503/
• topic: Compacted graphite iron; Ferro fundido cinzento; Ferro fundido vermicular; Grafita; Graphite; Gray cast iron; MoDTC; MoDTC; Motores de combustão interna; Tribofilm; Tribofilme; Tribotest; Triboteste

Este trabalho se propõe, principalmente, a avaliar as diferenças de desempenho tribológico entre ferro fundido cinzento e ferro fundido vermicular em tribotestes que simulam o ponto morto superior de um motor de combustão interna e determinar qual deles tem o melhor desempenho tribológico. Para isto, foram utilizados um ferro fundido cinzento (FC) classe ASTM 25 e um ferro fundido vermicular (FV) classe ISO GJV 450. As amostras utilizadas nos tribotestes foram retiradas de blocos de motores e possuem a superfície gerada por brunimento de platô. Estas amostras foram submetidas a ensaios em tribômetro (SRV-4) que simularam o ponto morto superior de um motor de combustão interna em condição de abundância de óleo (amostras submersas) e de quantidade limitada de óleo (ensaios com apenas uma gota). Foram utilizadas técnicas de interferometria ótica, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia Raman e microdureza Vickers para caracterizar as superfícies das amostras antes e depois dos ensaios com o objetivo de determinar as diferenças entre os materiais e descrever alguns dos fenômenos tribológicos que envolvem o sistema anel/cilindro. Os resultados mostraram que quando as amostras são ensaiadas completamente submersas em óleo, fazendo com o que o tribossistema tenha uma oferta de aditivos praticamente ilimitada, a influência do tipo de ferro fundido no desempenho do tribossistema é indetectável pelos métodos utilizados neste trabalho. Isto ocorre porque o tribofilme gerado a partir dos aditivos do óleo é que determina o desempenho do tribossistema e não foram detectadas diferenças entre o tribofilme gerado na trilha de desgaste das amostras de FC e FV. Em ambas as amostras foi formado um filme de ZDDP (dialquilditiofosfato de zinco) recoberto com MoS2, que é resultado da ativação do MoDTC (Dialquiditiocarbamato de Molibdênio). Quando as amostras foram avaliadas com apenas uma gota de óleo, aumentando a severidade do ensaio para avaliar a resistência ao \"scuffing\" do tribossistema, as amostras de ferro fundido cinzento não suportaram o ensaio de uma hora enquanto as amostras de ferro fundido vermicular chegaram até o final do v ensaio, mostrando que o segundo possui maior resistência ao \"scuffing\" que o primeiro. O comportamento do coeficiente de atrito foi bastante diferente do observado nos ensaios realizados com a amostra submersa em óleo e não houve ativação do MoDTC (dialquilditiocarbamato de molibdênio) nos ensaios com apenas uma gota de óleo, mostrando que a quantidade de óleo tem influência na formação do tribofilme. A grafita teve papel fundamental nesta condição de ensaio com apenas uma gota de óleo. Ela atuou antes que os aditivos do óleo reagissem com a superfície e formassem um tribofilme e quando a quantidade de aditivos foi pequena ela foi a grande responsável pela resistência ao scuffing do tribossistema. A grafita vermicular, devido a sua morfologia e a forma como é extrudada para a superfície, proporciona um tribofilme com maior capacidade de carga e durabilidade do que o gerado pela grafita lamelar. Por isto, o ferro fundido vermicular apresenta maior resistência ao scuffing do que o cinzento e pode ser considerado como tendo maior potencial para aplicação e motores de combustão interna, principalmente naqueles que possuem pressão de combustão elevada.